Struktur und Betriebsverfahren von Wide Area Networks (WAN)

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weiter mit: Packet Switching

Wenn man nicht den Weg vermitteln will, so bleibt nur noch, die Nachricht selbst zu vermitteln: Packet Switching. Die zu übertragende Nachricht wird dabei in relativ kleine, kompakte Pakete eingepackt, die jeweils Quell- und Zielinformation sowie weitere Steuerinformation und die eigentlichen Daten beinhalten, und an das Netz übergeben. Dort wird es im Store-and-Forward-Prinzip evtl. über verschiedene Zwischenknoten zum Empfänger weitergeleitet.

Der Sender muss für die Zerlegung einer längeren Nachricht in Pakete Sorge tragen. Der Empfänger muss aus den Paketen wieder die richtige Nachricht zusammensetzen. In jedem Zwischenknoten wird die Nachricht als Ganzes gespeichert und nach einigen Neuberechnungen des nächsten zurückzulegenden Teilstückes (Teil des Routings) und einem evtl. Warten auf das Freiwerden Übertragungsleitung an den nächsten Zwischenknoten weitergegeben.

Da kein expliziter Auf- oder Abbau einer Verbindung notwendig ist, eröffnet sich die Möglichkeit der Schaffung einer virtuellen Verbindung zwischen Quelle und Senke im Rahmen des benutzten Übertragungsprotokolls, die den Teilnehmern die Verbindung so transparent wie einen realen Circuit erscheinen lässt.

Die Flexibilität, beim Ausfall von Teilverbindungen einfach Ersatzleitungen zu schalten, ist ein klarer Vorteil dieser virtuellen Verbindungen. Da keine festen Wege mehr geschaltet werden, ergibt sich allerdings leider die Notwendigkeit eines Routing-Verfahrens und der Bereitstellung entsprechender Rechenkapazität in den IMPs sowie die Notwendigkeit von Überlast- und Flusssteuerungsmechanismen, um die Überlastung des Gesamtnetzes bzw. einzelner Teilnehmer durch Überflutung mit Nachrichten zu vermeiden.

Nachteilig sind zudem auch unterschiedliche, von der Belastung des Netzwerkes abhängige Übertragungsverzögerungen.

Die Reihenfolge macht’s

Zerlegte Nachrichten müssen beim Empfänger wieder in der richtigen Reihenfolge zusammengesetzt werden. Sie können jedoch auf dem Übertragungsweg durch Verlust von Paketen, Überholung von Paketen und ungewollte Duplizierung von Paketen durcheinandergeraten sein. Dies erfordert gesonderte Maßnahmen, die in geeigneten Protokollen niedergelegt sein müssen. Allerdings sind die technischen Netze mit der Zeit immer besser geworden, so dass diese Probleme heute keine Rolle mehr spielen.

Es gibt auf der Grundlage von Packet Switching zwei Alternativen für Basisdienste in einem paketvermittelnden Netzwerk: Datagrammdienste und virtuelle Verbindungen.

Beim Datagrammdienst bildet jedes Paket eine für sich geschlossene Einheit und wird alleine übertragen.

Die virtuelle Verbindung (Virtual Circuit) bildet einen logischen Weg zwischen zwei Teilnehmern. Auf- und Abbau der virtuellen Verbindung, Wiederherstellung verlorengegangener Daten durch Aufforderung zur Wiederholungssendung, Eliminierung von Duplikaten, Umordnung von durcheinandergekommenen Paketen in die korrekte Reihenfolge, Datenfluss-Steuerung zur Vermeidung von Überbelastungen von Empfängern und Überlastkontrolle zur Vermeidung einer globalen Netzüberlastung sowie Erkennung und Korrektur von Übertragungsfehlern liegen jetzt in der Verantwortung des Netzes. Auch für lokale Netze hat sich übrigens die Paketübertragungstechnik mit den zwei Alternativen Datagramm und virtuelle Verbindung durchgesetzt.