Ji°φ Peterka

Obr. 1: P°edstava p°epojovacφho uzlu fungujφcφho na principu p°epojovßnφ paket∙

Hned na zaΦßtku si m∙₧eme °φct, ₧e k vzßjemnΘmu propojovßnφ p°enosov²ch cest existujφ dva zßkladnφ p°φstupy: prvnφ se sna₧φ zachovat iluzi souvislΘ p°enosovΘ cesty, tak aby i soustava vzßjemn∞ propojen²ch p°enosov²ch cest se v∙Φi komunikujφcφm stranßm "tvß°ila" jako jedna souvislß cesta. P°edstavφme-li si nap°φklad p°enosovΘ cesty, zánich₧ jsou prost°ednictvφm frekvenΦnφho multiplexu "vy°φznuty" samostatnΘ p°enosovΘ okruhy, pak tyto mohou b²t váp°epojovacφch uzlech propojeny takov²ch zp∙sobem, aby jejich "samostatnost" byla zachovßna, a i jejich v²slednΘ propojenφ tvo°ilo jeden samostatn² p°enosov² okruh, funkΦn∞ ekvivalentnφ p°enosovΘmu okruhu tvo°enΘmu jedinou p°enosovou cestou. KonkrΘtnφm p°φkladem m∙₧e b²t analogovß telefonnφ sφ¥, kde ke spojovßnφ jednotliv²ch okruh∙ na ·st°ednßch dochßzelo prost°ednictvφm vhodn²ch relßtek, tedy dokonce galvanick²m propojenφm. VÜak se takΘ prßv∞ popsanΘ technice °φkß "p°epojovßnφ okruh∙" (anglicky: circuit switching), a p°φklad sáanalogovou telefonnφ sφtφ je pro ni velmi reprezentativnφ.

Druhou variantou je takovΘ propojenφ p°enosov²ch cest, kterΘ se nesna₧φ zachovat iluzi souvislΘ p°enosovΘ cesty, alespo≥ ne funkΦn∞ ekvivalentnφ jednΘ, fyzicky souvislΘ p°enosovΘ cest∞. Mφsto toho se sna₧φ rozpoznßvat jednotlivΘ bloky dat, kterΘ jsou po dφlΦφch p°enosov²ch cestßch p°enßÜeny, a tyto pak p°edßvat dßl vhodn²m sm∞rem tak, aby se dostaly ke sv²m koncov²m adresßt∙m. Nedochßzφ zde tedy ká₧ßdnΘmu p°epojovßnφ okruh∙ (p°epojovßnφ p°enosov²ch cest), ale káp°epojovßnφ blok∙ dat, kterΘ se po nich p°enßÜφ - a jeliko₧ se tak nejΦast∞ji d∞je na ·rovni t°etφ vrstvy ISO/OSI (vrstvy sφ¥ovΘ), kde se p°enßÜenΘ bloky oznaΦujφ jako pakety, je cel² princip oznaΦovßn jako p°epojovßnφ paket∙ (packet switching).

Trvale vyhrazenß, nebo sdφlenß p°enosovß kapacita

Snad nejv²razn∞jÜφ odliÜnostφ mezi p°epojovßnφm paket∙ a p°epojovßnφm okruh∙ je jejich vztah káp°enosovΘ kapacit∞. Váp°φpad∞ p°epojovßnφ okruh∙ se poΦφtß sátφm, ₧e dφlΦφ (propojovanΘ) p°enosovΘ cesty fungujφ tak, ₧e majφ trvale p°id∞lenou (a tφm souΦasn∞ i garantovanou) urΦitou p°enosovou kapacitu, a jejich propojenφ na principu p°epojovßnφ okruhu toto vyhrazenφ p°enosovΘ kapacity zachovßvß. Tak₧e p°enosovΘ sφt∞, fungujφcφ na principu p°epojovßnφ okruh∙, dokß₧φ vcelku dob°e vychßzet vst°φc r∙zn²m multimedißlnφm p°enos∙m, kterΘ v∞tÜinou rovnom∞rn∞ vyt∞₧ujφ dostupnΘ cesty a dokonce Φasto i p°φmo vy₧adujφ, aby tyto garantovaly urΦitou konstatnφ p°enosovou kapacitu a konstantnφ p°enosovΘ zpo₧d∞nφ.

Naproti tomu u p°epojovßnφ paket∙ se p°edpoklßdß, ₧e dφlΦφ p°enosovΘ cesty se celou svou p°enosovou kapacitou v∞nujφ p°enos∙m jednotliv²ch blok∙ dat (paket∙), bez ohledu na to komu pat°φ (kdo je jejich odesilatelem a kdo koncov²m p°φjemcem). Jejich vzßjemnΘ propojenφ na principu p°epojovßnφ paket∙ pak toto chovßnφ op∞t zachovßvß. Vázßsad∞ tedy p°epojovßnφ paket∙ pracuje na principu sdφlenφ veÜkerΘ dostupnΘ p°enosovΘ kapacity vÜemi komunikujφcφmi ·Φastnφky, zatφmco p°epojovßnφ okruh∙ pracuje na principu vyhrazovßnφ p°enosovΘ kapacity jednotliv²m komunikujφcφm dvojicφm ·Φastnφk∙.

Mechanismus store&forward

Pro sprßvnΘ pochopenφ principu p°epojovßnφ okruh∙ je vhodnΘ si uv∞domit, ₧e je to technika vhodnß jak pro digitßlnφ, tak i pro analogovΘ p°enosy, a ₧e p°i nφ nedochßzφ ká₧ßdn²m "zdr₧enφm" ani ká₧ßdnΘmu doΦasnΘmu "skladovßnφ" váp°epojovacφch - co₧ by váp°φpad∞ digitßlnφch p°enos∙ sice p°ipadalo vá·vahu, ale u analogov²ch p°enos∙ by to bylo prakticky ne·nosnΘ. P°enos vásφtφch na principu p°epojovßnφ okruh∙ tedy probφhß vázßsad∞ váreßlnΘm Φase, a jedin²m zdr₧enφm na cest∞ b²vß relativn∞ malΘ p°enosovΘ zpo₧d∞nφ (danΘ zejmΘna koneΦnou rychlostφ Üφ°enφ p°enßÜenΘho signßlu p°enosovou cestou).

Naproti tomu u p°epojovßnφ paket∙ p°epojovacφ uzly nejΦast∞ji pracujφ na principu, oznaΦovanΘm jako "store & forward". Ten spoΦφvß vátom, ₧e ka₧d² p°enßÜen² paket je váp°epojovacφm uzlu nejprve cel² naΦten a ulo₧en do vhodnΘ vyrovnßvacφ pam∞ti (tzv. bufferu), tvo°φcφ vstupnφ frontu. Teprve potΘ p°epojovacφ uzel rozhodne co sátφmto paketem uΦinφ - aplikuje algoritmus sm∞rovßnφ a rozhodne, kter²m sm∞rem mß b²t paket odeslßn dßl. Ve skuteΦnosti jej ale pouze za°adφ do fronty paket∙, Φekajφcφch na odeslßnφ váp°φsluÜnΘm sm∞ru, a káfaktickΘmu odeslßnφ dochßzφ a₧ tehdy, kdy na paket dojde ve front∞ °ada (viz obrßzek). D∙le₧itΘ je tedy uv∞domit si, ₧e ka₧d² paket se m∙₧e váp°epojovacφm uzlu zdr₧et takovou dobu, kterß nenφ apriorn∞ omezena, a nenφ ani p°edem odhadnutelnß (proto₧e zßvisφ na momentßlnφ intenzit∞ provozu). Vád∙sledku toho pak ani nenφ zaruΦeno, za jak dlouho dorazφ paket a₧ na mφsto svΘho urΦenφ, ke svΘmu koncovΘmu adresßtovi. Pro "klasickΘ" aplikace, provozovanΘ vápoΦφtaΦov²ch sφtφ (jako je elektronickß poÜta, p°enos soubor∙ a vzdßlenΘ p°ihlaÜovßnφ) , takovΘto chovßnφ nijak nevadφ, ale pro nov∞jÜφ multimedißlnφ slu₧by, zahrnujφcφ p°enos ₧ivΘho zvuku Φi obrazu, to je velmi nep°φjemnΘ - ne ani tak samotnΘ zpo₧d∞nφ, se kter²m jsou data doruΦovßna, jako spφÜe nepravidelnost pr∙b∞₧nΘho doruΦovßnφ jednotliv²ch Φßstφ. P°edstavte si t°eba p°enos ₧ivΘho obrazu, u kterΘho budou jednotlivΘ snφmky doruΦovßny a zobrazovßny sávφcemΘn∞ nßhodn²mi odstupy mezi sebou! To by bylo jako dφvat se na promφtaΦku, kterΘ neustßle kolφsß rychlost posuvu filmovΘho pßsu.

ProΦ se ale potom p°epojovßnφ paket∙ tak Φasto pou₧φvß, váprost°edφ poΦφtaΦov²ch sφtφ tΘm∞° v²luΦn∞? Je to kv∙li jeho kladn²m strßnkßm, vypl²vajφcφm ze samotnΘho faktu ₧e p°i p°epojovßnφ paket∙ je veÜkerß p°enosovß kapacita sdφlena: p°enos∙m na bßzi p°epojovßnφ paket∙ p°φliÜ nevadφ nßrazovitost a nerovnom∞rnost jednotliv²ch p°enos∙. Dφky sdφlenφ dokß₧φ poskytnout veÜkerou p°enosovou kapacitu tomu, kdo ji momentßln∞ skuteΦn∞ pot°ebuje, a zbyteΦn∞ ji nep°id∞lujφ káv²luΦnΘmu vyu₧itφ n∞komu, kdo ji naopak nevyu₧ije.

Spojovan² a nespojovan² charakter

Zajφmav² rozdφl mezi p°epojovßnφm okruh∙ a p°epojovßnφm paket∙ je i vátom, zda majφ spojovan² Φi nespojovan² charakter. P°enosy vásφtφch fungujφcφch na principu p°epojovßnφ okruh∙ majφ v²luΦn∞ spojovan² charakter, proto₧e p°edpoklßdajφ vytvo°enφ p°φmΘho "spoje" od odesilatele a₧ adresßtovi - zde se tak dokonce d∞je ji₧ na ·rovni fyzickΘho spojenφ, resp. fyzick²ch p°enosov²ch okruh∙, a znamenß to i vyhrazenφ urΦitΘ konkrΘtnφ p°enosovΘ kapacity po celΘ dΘlce spoje (okruhu). Váp°φpad∞ p°epojovßnφ paket∙ je obdobn² spojovan² princip takΘ mo₧n², ovÜem sájednφm zßsadnφm rozdφlem - p°φsluÜn² spoj resp. okruh vedoucφ od p°φjemce a₧ káadresßtovi je zde vytvo°en pouze virtußln∞, takov²m zp∙sobem aby sßm o sob∞ nespot°ebovßval (Φi spφÜe nevyhrazoval, neblokoval) ₧ßdnou p°enosovou kapacitu. Jde spφÜe o zßle₧itost logickou, jakΘsi "vykolφkovßnφ cesty" (p°esn∞ji o vytvo°enφ polo₧ek ve sm∞rovacφch tabulkßch p°epojovacφch uzl∙, kterΘ udßvajφ kudy virtußlnφ okruh vede).

Stejn∞ tak je ale mo₧nΘ i to, aby p°enos na principu p°epojovßnφ paket∙ m∞l nespojovan² charakter, p°i kterΘm nenφ p°edem navazovßno spojenφ mezi p°φjemcem a odesilatelem, a nenφ vytvß°ena ₧ßdnß cesta mezi nimi - ani ve fyzickΘm slova smyslu, jako by tomu bylo u p°epojovßnφ okruh∙, ani ve smyslu logickΘm, jako u spojovanΘ varianty p°epojovßnφ paket∙ (neboli u tzv. virtußlnφch okruh∙). Ka₧d² paket (nynφ oznaΦovan² spφÜe jako datagram) je pak p°enßÜen zcela samostatn∞ a nezßvisle na ostatnφch (podobn∞ jako dopis b∞₧nou listovnφ poÜtou), a musφ tudφ₧ nΘst ve svΘ hlaviΦce plnou adresu svΘho koncovΘho p°φjemce (podobn∞ jako b∞₧n² dopis). Naproti tomu paket∙m p°enßÜen²m po virtußlnφch okruzφch staΦφ vájejich hlaviΦce pouze identifikßtor tohoto okruhu, zatφmco p°i p°enosech na principu p°epojovßnφ okruh∙ nenφ explicitnφ identifikace p°φjemce dokonce v∙bec nutnß (p°φjemcem je ten, kdo je prßv∞ "na druhΘm konci drßtu")!