Mục lục bài viết
Sự khác biệt này ảnh hưởng trực tiếp đến cách sử dụng băng thông, độ trễ, khả năng phục vụ nhiều kết nối và loại dịch vụ phù hợp với từng phương thức.
Chuyển mạch gói là gì?
Chuyển mạch gói, tiếng Anh là Packet Switching, là phương thức truyền dữ liệu bằng cách chia dữ liệu thành các packet nhỏ hơn trước khi gửi qua mạng.
Mỗi packet thường bao gồm phần dữ liệu cần truyền và thông tin điều khiển cần thiết để các thiết bị mạng có thể xử lý và chuyển tiếp packet tới đúng đích.
Quá trình có thể hình dung đơn giản như sau:
Dữ liệu → Chia thành các packet → Truyền qua mạng → Nhận packet → Khôi phục dữ liệu
Thay vì dành riêng toàn bộ một đường truyền cho một kết nối, nhiều luồng dữ liệu có thể cùng sử dụng hạ tầng mạng. Thiết bị mạng xử lý và chuyển tiếp các packet tùy theo thông tin định tuyến và trạng thái của hệ thống.
Trong một số mạng chuyển mạch gói, các packet thuộc cùng một luồng dữ liệu có thể đi qua những tuyến khác nhau trước khi tới đích. Đây là khả năng của mô hình packet switching chứ không có nghĩa mọi packet luôn bắt buộc phải đi bằng đường khác nhau.
Ví dụ về chuyển mạch gói
Khi người dùng tải một trang web, dữ liệu của trang không được truyền dưới dạng một khối duy nhất từ server tới máy tính.
Dữ liệu được truyền qua mạng dưới dạng các packet. Các thiết bị mạng trung gian xử lý và chuyển tiếp chúng tới thiết bị nhận. Sau khi dữ liệu đến nơi, các giao thức liên quan tiếp tục xử lý để ứng dụng có thể sử dụng và hiển thị nội dung cho người dùng.
Internet hoạt động chủ yếu dựa trên nguyên tắc chuyển mạch gói.
Chuyển mạch kênh là gì?
Chuyển mạch kênh, tiếng Anh là Circuit Switching, hoạt động theo nguyên tắc thiết lập một kênh liên lạc dành riêng giữa hai đầu trước khi quá trình truyền dữ liệu bắt đầu.
Quá trình thường gồm ba giai đoạn:
- Thiết lập kênh kết nối.
- Truyền dữ liệu qua kênh đã thiết lập.
- Giải phóng kênh khi phiên liên lạc kết thúc.
Trong thời gian kết nối tồn tại, tài nguyên được dành cho phiên liên lạc đó. Những kết nối khác không sử dụng phần tài nguyên đã được dành riêng theo cách giống như trong chuyển mạch gói.
Mạng điện thoại truyền thống là một ví dụ điển hình thường được sử dụng để giải thích chuyển mạch kênh. Khi cuộc gọi được thiết lập, một kênh liên lạc được duy trì trong thời gian cuộc gọi diễn ra và được giải phóng sau khi kết thúc.
Chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh khác nhau thế nào?
Khác biệt quan trọng nhất nằm ở cách hai phương thức sử dụng tài nguyên mạng.
Chuyển mạch kênh dành tài nguyên cho một phiên liên lạc cụ thể, trong khi chuyển mạch gói cho phép nhiều luồng dữ liệu chia sẻ tài nguyên mạng.
| Tiêu chí | Chuyển mạch gói | Chuyển mạch kênh |
|---|---|---|
| Cách truyền dữ liệu | Dữ liệu được chia thành các packet | Dữ liệu truyền qua kênh đã được thiết lập |
| Tài nguyên mạng | Được chia sẻ giữa nhiều luồng dữ liệu | Được dành riêng cho phiên liên lạc |
| Thiết lập kênh trước khi truyền | Không nhất thiết cần một kênh vật lý dành riêng | Cần thiết lập kênh trước khi truyền dữ liệu |
| Sử dụng băng thông | Linh hoạt theo lượng dữ liệu cần truyền | Tài nguyên được duy trì trong thời gian kết nối |
| Độ trễ | Có thể thay đổi do lưu lượng, hàng đợi và đường truyền | Ổn định hơn sau khi kênh đã được thiết lập |
| Khả năng chia sẻ đường truyền | Cao | Hạn chế hơn do tài nguyên đã được dành riêng |
| Ứng dụng điển hình | Internet và mạng dữ liệu IP | Mạng điện thoại chuyển mạch kênh truyền thống |
Khác nhau về cách sử dụng băng thông
Trong chuyển mạch kênh, một phần tài nguyên mạng được dành cho kết nối trong suốt thời gian phiên liên lạc tồn tại.
Điều này giúp duy trì tài nguyên ổn định nhưng có thể gây lãng phí nếu hai đầu không truyền dữ liệu liên tục.
Chuyển mạch gói không giữ một kênh dành riêng theo cách này. Khi một thiết bị chưa có dữ liệu cần truyền, tài nguyên mạng có thể được sử dụng cho các luồng dữ liệu khác.
Đây là lý do packet switching phù hợp với lưu lượng dữ liệu có tính gián đoạn như duyệt web, tải file hoặc trao đổi dữ liệu ứng dụng.
Khác nhau về đường đi của dữ liệu
Trong chuyển mạch kênh, dữ liệu sử dụng kênh đã được thiết lập cho phiên liên lạc.
Trong mạng chuyển mạch gói, packet được xử lý riêng biệt. Tùy kiến trúc mạng và cơ chế định tuyến, các packet có thể được chuyển qua những tuyến khác nhau để tới cùng một đích.
Điều này giúp mạng có khả năng sử dụng linh hoạt các đường truyền hiện có.
Khác nhau về độ trễ
Sau khi một kênh chuyển mạch kênh được thiết lập, tài nguyên dành cho phiên đã có sẵn nên việc truyền dữ liệu thường có đặc tính ổn định hơn.
Trong mạng chuyển mạch gói, packet có thể phải chờ tại hàng đợi của thiết bị mạng khi lưu lượng tăng. Vì vậy độ trễ có thể thay đổi theo tình trạng mạng.
Đây cũng là lý do các mạng IP hiện đại cần thêm những cơ chế quản lý lưu lượng và Quality of Service khi triển khai các ứng dụng nhạy cảm với độ trễ.
Vì sao Internet sử dụng chuyển mạch gói?
Internet phải phục vụ lượng lớn thiết bị và nhiều loại lưu lượng khác nhau cùng lúc. Việc dành một kênh riêng cố định cho từng kết nối sẽ không phù hợp với đặc điểm này.
Chuyển mạch gói cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng hạ tầng mạng. Khi một thiết bị có dữ liệu cần gửi, các packet được đưa vào mạng. Khi thiết bị không truyền dữ liệu, tài nguyên có thể được sử dụng cho lưu lượng khác.
Ví dụ, khi người dùng đọc một trang web, kết nối không liên tục truyền dữ liệu với tốc độ tối đa. Sau khi nội dung trang được tải xong, lượng dữ liệu có thể giảm đáng kể cho tới khi người dùng thực hiện thao tác tiếp theo.
Khả năng chia sẻ tài nguyên như vậy giúp mạng phục vụ số lượng lớn kết nối có đặc điểm lưu lượng khác nhau.
Packet switching cũng cho phép hệ thống định tuyến dữ liệu dựa trên cấu trúc mạng hiện tại. Khi một tuyến không còn phù hợp, giao thức định tuyến có thể cập nhật tuyến để lưu lượng sau đó được chuyển theo đường khác nếu mạng có tuyến thay thế.
Khi nào chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh phù hợp?
Không nên hiểu rằng một phương thức luôn tốt hơn phương thức còn lại trong mọi trường hợp. Hai kỹ thuật được thiết kế với cách sử dụng tài nguyên khác nhau.
Chuyển mạch gói phù hợp với các hệ thống cần:
- Phục vụ nhiều thiết bị trên cùng hạ tầng mạng;
- Truyền dữ liệu có lưu lượng thay đổi theo thời gian;
- Sử dụng băng thông linh hoạt;
- Mở rộng số lượng kết nối;
- Truyền dữ liệu trên mạng IP.
Chuyển mạch kênh phù hợp với mô hình yêu cầu một lượng tài nguyên truyền dẫn được dành riêng cho phiên liên lạc và duy trì trong suốt thời gian kết nối.
Trong thực tế hiện nay, nhiều dịch vụ thoại cũng đã chuyển sang nền tảng IP và truyền giọng nói dưới dạng packet. Vì vậy không nên đồng nhất mọi dịch vụ thoại hiện đại với chuyển mạch kênh.
Kết luận
Với câu hỏi chuyển mạch gói là gì, có thể hiểu đây là phương thức chia dữ liệu thành các packet và truyền chúng qua tài nguyên mạng được chia sẻ giữa nhiều luồng dữ liệu.
Chuyển mạch kênh hoạt động khác: hệ thống thiết lập và duy trì tài nguyên dành riêng cho một phiên liên lạc trước khi dữ liệu được truyền.
Sự khác biệt cốt lõi có thể tóm tắt như sau:
Chuyển mạch gói → Chia dữ liệu thành packet → Chia sẻ tài nguyên mạng.
Chuyển mạch kênh → Thiết lập kênh → Dành tài nguyên cho phiên liên lạc.
Chính khả năng chia sẻ băng thông và xử lý linh hoạt nhiều luồng dữ liệu khiến chuyển mạch gói trở thành nền tảng quan trọng của Internet và các mạng dữ liệu IP hiện đại.
