Il existe trois principaux types de technologies de commutation de données : la commutation de circuits, la commutation de messages et la commutation de paquets. L'avantage de la technologie de commutation de circuits est que la transmission des données est fiable et rapide, les données ne seront pas perdues et la séquence d'origine est conservée ; la méthode de commutation de messages convient aux services de communication en temps différé, tels que les télégrammes. La commutation de paquets peut améliorer efficacement le phénomène de retard lors de la transmission des messages et le taux d'utilisation des canaux réseau est élevé.
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Il existe trois principaux types de technologies de commutation de données : la commutation de circuits, la commutation de messages et la commutation de paquets.
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Un sous-réseau de communication est un réseau interconnecté par plusieurs nœuds et liens de réseau selon une certaine topologie. Ces nœuds de commutation au milieu sont parfois appelés dispositifs de commutation. Ces dispositifs de commutation ne traitent pas les données qui les traversent, mais transmettent simplement les données d'un dispositif de commutation à un autre jusqu'à ce qu'elles atteignent leur destination. Un sous-réseau est un chemin qui fournit un chemin de transmission complet pour toutes les données entrant dans le sous-réseau. La technologie qui implémente ce chemin de données est appelée « technologie de commutation de données ».
Généralement, selon les différentes méthodes de transfert mises en œuvre par les nœuds du réseau dans le sous-réseau de communication pour les données entrant dans le sous-réseau, les méthodes de commutation de données peuvent être divisées en deux catégories : la commutation de circuit et la commutation de stockage et de retransmission. Les technologies de commutation couramment utilisées comprennent la commutation de circuits, la commutation de messages et la commutation de paquets.
Commutation de circuits
Le processus de travail de la commutation de circuits est très similaire à celui de la commutation téléphonique. Avant que deux ordinateurs n'échangent des données via le sous-réseau de communication, ils doivent d'abord établir un véritable chemin physique dédié via la connexion de ligne entre les dispositifs de commutation du sous-réseau de communication.
Le réseau de commutation utilisant cette méthode peut fournir un chemin physique dédié temporaire pour toutes les données entrantes. Il est composé de chaque nœud sur le chemin effectuant le transfert de canal dans l'espace ou dans le temps. . ) et l’hôte (extrémité réceptrice) pour établir une ligne physique directe et exclusive. Par conséquent, pendant la connexion du chemin, quelle que soit la longueur de la ligne, le réseau de commutation assure la communication de données sur une liaison point à point pour une paire d'hôtes, c'est-à-dire que les appareils aux deux extrémités de la connexion établissent une utilisation exclusive. de cette ligne pour la transmission des données jusqu'à ce que la connexion soit libérée. La méthode de commutation du réseau téléphonique public utilise la commutation de circuit. Une fois l'appel établi, les deux parties peuvent occuper la ligne exclusivement jusqu'à la fin de l'appel et la libération de la connexion. À ce moment, d'autres utilisateurs peuvent utiliser la ligne.
L'avantage de la technologie de commutation de circuits est que la transmission des données est fiable et rapide, les données ne seront pas perdues et la séquence d'origine est conservée ; son inconvénient est que l'utilisation du canal est faible, même pendant la période intermittente ; transmission de données entre deux sites, le circuit n'est pas non plus autorisé à être utilisé par d'autres sites. La commutation de circuits convient à la transmission continue de grandes quantités de données en temps réel.
La caractéristique la plus importante de la commutation de circuits est l'établissement d'un chemin de données dédié entre une paire d'hôtes. Le processus de communication comprend trois processus : l'établissement de la ligne, la transmission des données et la libération de la ligne. Un certain temps d'établissement d'appel est requis lors de l'établissement d'un chemin. Une fois le chemin établi, il n'y a presque aucun retard au niveau de chaque nœud, ce qui le rend adapté aux communications conversationnelles interactives ou en temps réel, telles que la voix numérique, le fax et d'autres services de communication. Cependant, comme la ligne est dédiée lorsque le chemin est établi, les autres utilisateurs ne peuvent pas l'utiliser même si elle est inactive, de sorte que le taux d'utilisation de la ligne n'est pas élevé. Étant donné que chaque nœud (équipement de commutation) du sous-réseau de communication ne peut pas stocker de données ni modifier le contenu des données et ne dispose pas de capacités de contrôle des erreurs, l'ensemble du système n'a pas la capacité de stocker des données et ne peut pas détecter et corriger les erreurs de données qui se produisent pendant la transmission. processus. , l’efficacité du système est faible. Sur la base de la méthode de commutation de circuit, les gens ont proposé la méthode de commutation de stockage et de retransmission.
Commutation de message
La commutation de message signifie que chaque nœud (appareil de commutation) du réseau reçoit d'abord l'intégralité du message (Message) et le stocke, puis sélectionne le lien approprié pour transmettre au nœud suivant. Chaque nœud stocke et transmet le message et atteint finalement la destination.
Dans l'échange de messages, l'appareil intermédiaire doit disposer de suffisamment de mémoire pour stocker complètement l'intégralité du message reçu, puis connaître l'étape suivante de transfert du message en fonction des informations de contrôle d'en-tête du message. S'il n'y a pas de lien inactif pour le moment, le message devra être temporairement stocké et attendre d'être envoyé. Par conséquent, le retard causé par un nœud dans un message est souvent incertain.
Les données des messages sont transmises entièrement de manière relais dans le réseau de commutation. Les interlocuteurs ne connaissent pas à l'avance le chemin de transmission par lequel passera le message, mais chaque message passe par un chemin logiquement existant. Parce qu'il fonctionne en mode relais, un message n'occupe à la fois que les ressources d'un lien, et n'a pas besoin d'occuper toutes les ressources du lien sur le chemin, ce qui améliore le partage des ressources réseau. Bien que le procédé de commutation de messages ne nécessite pas le processus d'établissement d'une ligne et de libération de la ligne, le stockage et la transmission des données de message par chaque nœud prennent un temps relativement long. Le procédé d'échange de messages convient aux services de communication en temps différé, tels que les télégrammes ; il ne convient pas à la transmission de services en temps réel ou interactifs, tels que la voix, le fax, etc. De plus, étant donné que l'échange de messages utilise l'intégralité du message comme unité de stockage et de transfert, lorsqu'une erreur se produit dans la transmission du message et doit être retransmise, l'intégralité du message doit être retransmise.
Commutation de paquets
La commutation de paquets est également appelée commutation de paquets (Packet Switching), qui est une commutation de stockage et de transfert associée à une commutation de messages. La différence entre les deux est que la longueur des unités de données impliquées dans l'échange est différente. Dans un réseau à commutation de paquets, les données à échanger entre ordinateurs ne sont pas transmises dans leur ensemble, mais sont divisées en plusieurs paquets de données de même taille pour la transmission. Ces paquets de données sont appelés « paquets ». En plus d'une certaine longueur de données à transmettre, chaque paquet comprend également certaines informations de contrôle, notamment l'adresse de destination à laquelle le paquet sera envoyé. La longueur maximale d'un paquet est généralement limitée à 1 000 à 2 000 bits. Ces paquets de données peuvent arriver à la même adresse de destination via différents routeurs. Une fois les paquets de données arrivés à destination, ils sont fusionnés et restaurés pour garantir que les données reçues sont totalement cohérentes avec les données envoyées.
Ce mode de communication s'apparente au modèle du « bureau de poste à page unique ». En supposant que le bureau de poste d'une seule page stipule que chaque lettre ne peut utiliser qu'une seule page, la personne qui écrit une longue lettre doit numéroter chaque page de papier à lettres et la mettre dans une enveloppe différente après réception de la lettre, le destinataire doit la trier et la fusionner ; dans l'ordre du papier à lettres, pour lire la lettre complète.
Dans la commutation de paquets, selon les différents protocoles de contrôle de transmission et chemins de transmission dans le réseau, elle peut être divisée en deux méthodes : la commutation de paquets par datagramme (Datagram) et la commutation de paquets par circuit virtuel (Virtual Circuit).
(1) Commutation de paquets de datagrammes. En mode datagramme, chaque groupe de messages est également appelé datagramme. Chaque datagramme doit choisir un chemin lors de la transmission, et chaque datagramme peut atteindre sa destination selon différents chemins. Du côté de l'expéditeur, l'ordre dans lequel chaque datagramme est regroupé est différent de l'ordre dans lequel chaque datagramme arrive à destination. Chez le récepteur, ces datagrammes sont combinés en un message complet dans l'ordre des groupes.
(2) Commutation de paquets de circuits virtuels. La méthode du circuit virtuel tente de combiner la méthode du datagramme avec la méthode de commutation de circuit, en tirant parti des deux méthodes pour obtenir le meilleur effet d'échange de données. Avant qu'un datagramme ne soit envoyé sous forme de paquet, il n'est pas nécessaire d'établir au préalable une connexion entre l'expéditeur et le récepteur ; en mode circuit virtuel, avant d'envoyer le paquet, un chemin doit d'abord être établi entre l'expéditeur et le récepteur. À ce stade, l’approche du circuit virtuel est la même que l’approche de commutation de circuit. L'ensemble du processus de communication est divisé en trois étapes : l'établissement du circuit virtuel, la transmission des données et le démontage du circuit virtuel. Cependant, contrairement à la commutation de circuits, le chemin établi lors de la phase d'établissement du circuit virtuel n'est pas une ligne physique dédiée, mais simplement un chemin. Lors du processus de transmission de chaque paquet le long de ce chemin, il doit toujours être stocké et attendu lors de son passage. chaque nœud. Une fois le chemin établi, chaque paquet atteint sa destination via ce chemin. Par conséquent, dans la commutation de circuits virtuels, chaque paquet arrive à destination dans l'ordre selon l'ordre des paquets de l'expéditeur, ce qui est différent de la commutation de paquets par datagramme.
Par rapport à la commutation de messages, la commutation de paquets divise l'ensemble des données à transmettre en plusieurs groupes, et chaque groupe contient une grande quantité d'informations de contrôle de transmission. Par conséquent, la méthode de communication par commutation de paquets réduira considérablement l'efficacité de la communication des données. . Cependant, la commutation de paquets présente les trois avantages suivants.
① La ligne de communication est publique et chaque groupe n'occupera pas trop de temps sur la ligne de communication, ce qui est propice à une répartition raisonnable des lignes de communication et prend en compte les exigences de communication de chaque hôte sur le réseau. .
② Les erreurs de transmission des données sont inévitables. S'il y a des erreurs de transmission dans certains paquets, il vous suffit de retransmettre le paquet au lieu de retransmettre l'intégralité des données, ce qui favorise une correction rapide des erreurs de données.
③ Il peut améliorer efficacement le phénomène de retard lors de la transmission des messages et le taux d'utilisation des canaux réseau est élevé.
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