Paket anahtarlama, bir dijital ağ üzerinden iletilen veriyi, bir başlık ve bir yükten oluşan paketlere gruplamak için kullanılan bir yöntemdir. Üstbilgideki veriler, paketin, yükün çıkarıldığı ve uygulama yazılımı tarafından derlendiği hedefe doğru yönlendirmesi için donanım ağları tarafından kullanılır. Paket anahtarlama, dünya çapındaki veri iletişimi için birincil temeldir. Verilerin paketlenmesi ve sadece paketin aktarımı sırasında bir kanalın işgal edilmesi ve aktarımın tamamlanmasının ardından kanalın diğer trafiğin aktarılması için kullanılabilir hale getirilmesidir. Paket anahtarlama, paketlerin diziler halinde değişken bit hızları, veri akışlarının istatistiksel çoğullama veya dinamik band genişliği tahsis teknikleri kullanılarak gereken şekilde iletim kaynaklarını tahsis eden bir bilgisayar ağı üzerinden sunulmasını sağlar. Anahtarlar ve yönlendiriciler gibi ağ düğümlerini geçtikçe, paketler arabelleğe alınır, sıraya konur ve iletilir (depolanır ve iletilir), bağlantı kapasitesine ve ağ üzerindeki trafik yüküne bağlı olarak gecikmeler veya verimli sonuçlar elde edilir. Paketler, paket modu iletişimi ve ara yönlendirme düğümleri (Switch ve Router’lar) olmadan taşınabilir. Paketler normalde ilk giriş, ilk çıkış arabellekleme kullanılarak eşzamansız olarak ara ağ düğümleri tarafından iletilir, ancak adil sıraya alma, trafik şekillendirme veya ağırlaştırılmış adil kuyruklandırma gibi farklılaştırılmış veya garantili hizmet kalitesi için bazı programlama disiplinlerine göre iletilebilir.
Bağlantısız ve Bağlantı Odaklı Mod’lar
Paket anahtarlama, datagram anahtarlaması olarak da bilinen bağlantısız paket anahtarlama ve sanal devre anahtarlama olarak da bilinen bağlantı yönelimli paket anahtarlama olarak sınıflandırılabilir. Bağlantısız protokollere örnek olarak Ethernet, İnternet Protokolü (IP) ve Kullanıcı Datagram Protokolü (UDP) verilebilir. Bağlantı yönelimli protokoller X.25, Frame Relay, Multiprotocol Label Switching (MPLS) ve Transmission Control Protocol (TCP) içerir. Bağlantısız mod’da her paket, eksiksiz adresleme bilgilerini içerir. Paketler ayrı ayrı yönlendirilir, bazen farklı yollar ve sipariş dışı teslimat ile sonuçlanır. Her paket bir hedef adresi, kaynak adresi ve bağlantı noktası numaraları ile etiketlenir. Ayrıca paketin sıra numarası ile etiketlenebilir. Bu, paketin hedefine giden yolu bulmasına yardımcı olacak özel bir yola olan ihtiyacı ortadan kaldırır, ancak paket başlığında daha fazla bilgiye ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir, bu nedenle daha büyüktür ve bu bilginin içeriğine bakması gerekir. Her paket gönderilir ve farklı yollardan gidebilir; Potansiyel olarak sistem, bağlantıya yönelik sistemin bağlantı kurulumunda yapmak zorunda olduğu, ancak uygulamanın gereklilikleri hakkında daha az bilgi içerdiği için her paket için çok fazla iş yapmalıdır. Hedefte, orijinal mesaj/veri, paket sıra numarasına göre doğru sırayla yeniden monte edilir. Böylece, ara ağ düğümleri sadece bir bağlantısız ağ katmanı hizmeti sağlasa da, son kullanıcıya bir taşıma katmanı protokolü ile sanal bir devre veya bayt akışı olarak da bilinen bir sanal bağlantı sağlanır. Bağlantı yönelimli aktarım, iletişim parametrelerini oluşturmak için herhangi bir paket aktarılmadan önce her bir düğümde bir kurulum aşaması gerektirir. Paketler adres bilgisinden ziyade bir bağlantı tanımlayıcısı içerir ve son noktaların arasında sıraya konur ve böylece hata kontrolü yapılır. Adres bilgisi, yalnızca bağlantı kurulum aşaması sırasında her bir düğüme aktarılır, hedefe giden yol keşfedildiğinde ve bağlantının içinden geçtiği her ağ düğümünde anahtarlama tablosuna bir giriş eklenir. Kullanılan sinyal protokolleri, uygulamanın gereksinimlerini belirtmesine ve bağlantı parametrelerini keşfetmesine izin verir. Servis parametreleri için kabul edilebilir değerler müzakere edilebilir. Bir paketin yönlendirilmesi, düğümün bir tablodaki bağlantı kimliğine bakmasını gerektirir. Paket başlığı, yalnızca bu kodu ve farklı paketler için farklı uzunluk, zaman damgası veya sıra numarası gibi herhangi bir bilgiyi içermesi gerektiği için küçük olabilir.
Ağlarda Paket Anahtarlama
Paket anahtarlama, bilgisayar ağları gibi dijital telekomünikasyon ağlarında bulunan kanal kapasitesinin kullanımını optimize etmek ve iletim gecikmesini (verilerin ağ üzerinden geçmesi için gereken süreyi) en aza indirgemek ve iletişimin sağlamlığını arttırmak için kullanılır. Paket anahtarlamanın en çok bilinen kullanımı İnternet ve çoğu yerel alan ağlarıdır. İnternet, çeşitli Bağlantı Katmanı teknolojilerini kullanan İnternet Protokolü Paketi tarafından uygulanır. Örneğin, Ethernet ve Frame Relay yaygındır. Daha yeni cep telefonu teknolojileri de paket anahtarlamayı kullanır. X.25, paket anahtarlama yöntemlerine dayanmasına rağmen, kullanıcı için sanal devreler sağlayan, paket anahtarlamanın kayda değer bir kullanımıdır. Bu sanal devreler değişken uzunluklu paketler taşırlar. 1978 yılında, X.25 ilk uluslararası ve ticari paket anahtarlama ağını, Uluslararası Paket Anahtarlamalı Servisi (IPSS) ile sağladı. Asenkron Aktarım Modu (ATM) aynı zamanda sabit uzunlukta hücre rölesine bağlantı yönelimli paket anahtarlamayı kullanan bir sanal devre teknolojisidir. Datagram paket anahtarlama, bağlantı kurulmadığı için bağlantısız ağ olarak da adlandırılır. Çok Protokollü Etiket Değiştirme (MPLS) ve Kaynak Rezervasyon Protokolü (RSVP) gibi teknolojiler, datagram ağlarının üstünde sanal devreler oluşturur. Sanal devreler özellikle güçlü yük devretme mekanizmaları oluşturmak ve gecikmeye duyarlı uygulamalar için bant genişliği tahsis etmek için kullanışlıdır.