Linjesvitsjing og pakkesvitsjing

Da telefonen først ble bygd ut, ble linjene koblet sammen fysisk fra én abonnent hele veien til en annen abonnent for at de skulle kunne prate sammen. Dette ble gjort i en telefonsentral betjent av operatører som gjorde oppkoblingen manuelt, før det ble automatisert. Siden det måtte være ei sammenhengende linje mellom partene som holdt samtalen, kalles dette for linjesvitsjing.

Hvis du skulle ringe noen som bodde et stykke unna og dermed var tilkoblet en annen telefonsentral enn den du var koblet til, måtte du først ringe til din lokale sentral. Operatøren der kunne så koble deg videre til neste sentral via linjer som gikk mellom sentralene. På den måten var det mulig å få ei dedikert linje mellom områder, regioner og etter hvert mellom land.

I animasjonen under kan du se et eksempel på hvordan linjesvitsjing fungerte og hva som skjedde hvis en sentral brukte opp alle sine linjer til nabosentralen.

Ulempen med linjesvitsjing var at du tok opp ei hel linje for hver enkelt samtale. Dette var ikke et stort problem så lenge den du ringte til var tilkoblet samme sentral som deg selv. Det ble et mye større problem når samtalen måtte sendes via flere sentraler og dermed tok opp ei av de få linjene som fantes mellom sentralene. Utbygging av flere linjer mellom sentralene var en måte å håndtere problemet på, men det var kostbart.

Telefonen var en revolusjonerende teknologi som forandret verden. Andre teknologier, som telegrafen, hadde vært tidligere ute med å gjøre rask kommunikasjon på lange avstander mulig. Telefonen var den første som ble vanlig i folks hjem og hverdag. Linjesvitsjing hadde noen store ulemper, og etter hvert som utviklingen og spredningen av datamaskiner skjedde, så trengte vi å finne på nye og bedre måter å håndtere kommunikasjon på.

Universiteter og forskningsinstitusjoner var tidlig ute med å skaffe seg datamaskiner. På minutter kunne disse maskinene håndtere utregninger som det ville ha tatt mennesker uker eller måneder å regne ut.

Disse store servermaskinene var spesialiserte på noen typer oppgaver. Dette gjorde at en datamaskin ved et universitet kanskje ikke var til nytte for alle typer forskning som ble gjort ved universitetet. På grunn av prisen for disse store maskinene var det ikke mulig å kjøpe inn datamaskiner nok til å dekke behovene til alle. En løsning som ble tatt i bruk, var å dele ressurser mellom flere universiteter. Ved å bruke gamledagse linjesvitsjede telefonlinjer kunne de koble en terminal (skjerm og tastatur) til en datamaskin som sto på et annet universitet. Utfordringen med løsningen var at de måtte ha ei dedikert telefonlinje hele veien fra det ene universitetet til det neste, og hvis de ønsket å koble seg til et tredje universitet, måtte de ha dedikerte linjer dit også. Det ble raskt upraktisk, med mange dyre linjer og dårlig utnyttelse av overføringskapasiteten.

Løsningen ble pakkesvitsjing. Grunnlaget ble utviklet av flere forskere og miljøer på 1960- og 70-tallet. Pakkesvitsjing la opp til en ny og ganske annerledes måte å lage kommunikasjonsystemer spesielt for datamaskiner på. I stedet for å ha dedikerte linjer mellom avsender og mottaker der datastrømmen kunne gå kontinuerlig over linja, delte de opp datastrømmen i mindre deler kalt datapakker. Hver datapakke ble merket med avsender- og mottakeradresse og hvilket nummer i rekken av pakker den var.

Hvert universitet og institusjon som skulle være del av nettverket, koblet seg til ei eller flere andre telefonlinjer og satte inn spesielle maskiner (IMP) som kunne ta i mot pakkene, finne ut hvor de skulle og rute datapakken videre i riktig retning. Disse IMP-maskinene var forgjengerne til dagens rutere som gjør den samme jobben på dagens internett.

I animasjonen under ser du et forenklet eksempel på hvordan datatrafikk kan bli sendt over et stort pakkesvitsjet nettverk.

Det første store pakkesvitsjede nettverket fikk navnet ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) og var i drift allerede fra 1969. Teknologi og protokoller som TCP/IP ble utviklet for ARPANET og er senere brukt på internett.

Det er en rekke fordeler med pakkesvitsjing framfor linjesvitsjing:

• Alle som er tilkoblet nettverket, kan nå alle andre som er med i det.
• Overføringskapasiteten er mye bedre utnyttet enn ved linjesvitsjing.
• Fordi hver ruter i nettverket vurderer hvilken retning hver datapakke skal sendes i, er det ikke ett sentralt punkt der alt av informasjon går gjennom og som vi er avhengige av for at nettverket skal fungere. Nettverket er desentralisert, noe som er helt nødvendig når nettverket omfavner hele jorda slik som internett gjør i dag.
• Hvis en del av et pakkesvitsjet nettverk slutter å fungere, vil nettverket omstille seg og ta i bruk andre veier for å få fram datapakkene. Dette sikrer oppkobling selv om hastigheten kan bli redusert.

Det er også noen klare ulemper ved pakkesvitsjing:

• Datapakkene i et pakkesvitsjet nettverk kan gå mange omveier for å komme fra avsender til mottaker, og det er derfor mange steder der uønsket overvåkning av trafikken kan skje. Kryptering er derfor viktig.
• Et pakkesvitsjet nettverk er avhengig av at ruterne i nettverket hjelper til med å få fram datapakkene. Feilkonfigurasjon, tekniske feil, sabotasje eller overbelastning kan gjøre at datapakker går tapt. Dette kan gjøre at tjenestene faller ut, eller at datapakker må sendes på nytt.
• Tiden det tar for datapakkene å komme fram, varierer mye, spesielt hvis pakker går tapt og må sendes på nytt. Forsinkelser kan være et stort problem, det samme gjelder hvis kapasiteten på enkelte linjer er brukt opp slik at vi får lavere hastighet enn det vi trenger for eksempel for å streame ned video.