Comutação de mensagens

Em telecomunicações, a comutação de mensagens envolve mensagens roteadas em sua totalidade, um salto de cada vez. Ela evoluiu da comutação de circuitos e foi a precursora da comutação de pacotes.[1]

Um exemplo de comutação de mensagens é o e-mail, no qual a mensagem é enviada através de diferentes servidores intermediários para chegar ao servidor de correio para armazenamento. Diferente da comutação de pacotes, a mensagem não é dividida em unidades menores e enviada independentemente pela rede.

História

A Western Union operou um sistema de comutação de mensagens, o Plan 55-A, para processar telegramas na década de 1950.[2] Leonard Kleinrock escreveu uma tese de doutorado no Instituto de Tecnologia de Massachusetts em 1962 que analisou os atrasos de fila neste sistema.[3]

A comutação de mensagens foi construída pela Collins Radio Company, Newport Beach, Califórnia, durante o período de 1959–1963 para venda a grandes companhias aéreas, bancos e ferrovias.

O design original para a ARPANET foi a proposta de Wesley Clark de abril de 1967 para usar Processadores de Mensagem de Interface (IMPs) para criar uma rede de comutação de mensagens.[4][5][6] Após a reunião seminal no primeiro Simpósio da ACM sobre Princípios de Sistemas Operacionais em outubro de 1967, onde Roger Scantlebury apresentou o trabalho de Donald Davies e referenciou o trabalho de Paul Baran, Larry Roberts incorporou a comutação de pacotes no design.[7]

A Rede de Alto Nível (HLN) da SITA tornou-se operacional em 1969, lidando com o tráfego de dados para companhias aéreas em tempo real através de uma rede de comutação de mensagens sobre linhas alugadas de operadoras comuns.[8][9] Ela foi organizada para funcionar como uma rede de comutação de pacotes.[10]

Os sistemas de comutação de mensagens são atualmente implementados principalmente sobre redes de dados comutadas por pacotes ou comutadas por circuitos. Cada mensagem é tratada como uma entidade separada. Cada mensagem contém informações de endereçamento e, em cada comutador, essas informações são lidas e o caminho de transferência para o próximo comutador é decidido. Dependendo das condições da rede, uma conversa de várias mensagens pode não ser transferida pelo mesmo caminho. Cada mensagem é armazenada (geralmente em disco rígido devido a limitações de RAM) antes de ser transmitida para o próximo comutador. Por causa disso, também é conhecida como uma rede de 'armazenamento e encaminhamento' (store and forward). O e-mail é uma aplicação comum para a comutação de mensagens. Um atraso na entrega de e-mail é permitido, diferentemente da transferência de dados em tempo real entre dois computadores.

Exemplos

O encaminhamento hop-by-hop (salto a salto) de telex e o UUCP são exemplos de sistemas de comutação de mensagens.

Quando esta forma de comutação é usada, nenhum caminho físico é estabelecido antecipadamente entre o remetente e o receptor. Em vez disso, quando o remetente tem um bloco de dados a ser enviado, ele é armazenado no primeiro escritório de comutação (ou seja, roteador) e depois encaminhado, um salto de cada vez. Cada bloco é recebido em sua forma completa, inspecionado em busca de erros e depois encaminhado ou retransmitido.

Uma forma de rede de armazenamento e encaminhamento. Os dados são transmitidos para a rede e armazenados em um comutador. A rede transfere os dados de comutador para comutador quando é conveniente fazê-lo, como tal, os dados não são transferidos em tempo real. O bloqueio não pode ocorrer, no entanto, longos atrasos podem acontecer. O terminal de origem e destino não precisa ser compatível, pois as conversões são feitas pelas redes de comutação de mensagens.

Um comutador de mensagens é "transacional". Ele pode armazenar dados ou alterar seu formato e taxa de bits e, em seguida, converter os dados de volta à sua forma original ou a uma forma totalmente diferente no final da recepção. A comutação de mensagens multiplexa dados de diferentes fontes em uma instalação comum. Um comutador de mensagens é uma das tecnologias de comutação.

Atrasos de armazenamento e encaminhamento

Como a comutação de mensagens armazena cada mensagem em nós intermediários em sua totalidade antes do encaminhamento, as mensagens sofrem um atraso de ponta a ponta que depende do comprimento da mensagem e do número de nós intermediários. Cada nó intermediário adicional introduz um atraso que é, no mínimo, o valor do atraso mínimo de transmissão para dentro ou para fora do nó. Observe que os nós podem ter atrasos de transmissão diferentes para mensagens de entrada e saída devido à tecnologia diferente usada nos links. Os atrasos de transmissão são adicionais a quaisquer atrasos de propagação que serão experimentados ao longo do caminho da mensagem.

Em um centro de comutação de mensagens, uma mensagem de entrada não é perdida quando a rota de saída necessária está ocupada. Ela é armazenada em uma fila com quaisquer outras mensagens para a mesma rota e retransmitida quando o circuito necessário se torna livre. A comutação de mensagens é, portanto, um exemplo de um sistema de atraso ou um sistema de filas. A comutação de mensagens ainda é usada para tráfego telegráfico e uma forma modificada dela, conhecida como comutação de pacotes, é usada extensivamente para comunicações de dados.

Vantagens

As vantagens da comutação de mensagens são:

  • Canais de dados são compartilhados entre dispositivos de comunicação, melhorando o uso da largura de banda.
  • As mensagens podem ser armazenadas temporariamente em comutadores de mensagens quando o congestionamento da rede se torna um problema.
  • Prioridades podem ser usadas para gerenciar o tráfego da rede.
  • O endereçamento de broadcast usa a largura de banda de forma mais eficiente porque as mensagens são entregues em múltiplos destinos.
Atrasos de armazenamento e encaminhamento

Ver também

Referências

  1. ↑ Davies, Donald Watts (1979). Computer networks and their protocols. Internet Archive. [S.l.]: Chichester, [Eng.] ; New York : Wiley. pp. 456–477. ISBN 9780471997504 
  2. ↑ Transfilm (1956), Telegram for America, consultado em 16 de março de 2021 
  3. ↑ Kleinrock, Leonard (dezembro de 1962). Message Delay in Communication Nets with Storage (PhD thesis) (PDF) (Tese). Cambridge: Massachusetts Institute of Technology 
  4. ↑ Press, Gil. «A Very Short History Of The Internet And The Web». Forbes (em inglês). Consultado em 7 de fevereiro de 2020. A proposta de Roberts de que todos os computadores hospedeiros se conectassem uns aos outros diretamente... não foi endossada... Wesley Clark... sugeriu a Roberts que a rede fosse gerenciada por pequenos computadores idênticos, cada um conectado a um computador hospedeiro. Aceitando a ideia, Roberts nomeou os pequenos computadores dedicados à administração da rede de 'Interface Message Processors' (IMPs), que mais tarde evoluíram para os roteadores de hoje. 
  5. ↑ «SRI Project 5890-1; Networking (Reports on Meetings).[1967]». web.stanford.edu. Consultado em 15 de fevereiro de 2020. A proposta de comutação de mensagens de W. Clark (anexada à carta de Taylor de 24 de abril de 1967 para Engelbart) foi revisada. 
  6. ↑ Roberts, Lawrence (1967). «Multiple computer networks and intercomputer communication» (PDF). Multiple Computer Networks and Intercomputer Communications. [S.l.: s.n.] pp. 3.1–3.6. doi:10.1145/800001.811680. Assim, o conjunto de IMPs, mais as linhas telefônicas e conjuntos de dados constituiriam uma rede de comutação de mensagens 
  7. ↑ Press, Gil. «A Very Short History Of The Internet And The Web». Forbes (em inglês). Consultado em 30 de janeiro de 2020 
  8. ↑ Chretien, G.J.; Konig, W.M.; Rech, J.H. (1973). «The SITA Network». Proceedings of the NATO Advanced Study Institute on Computer Communication Networks. Sussex, United Kingdom: Noordhoff International Publishing. pp. 373–396. Cópia arquivada em 20 de outubro de 2013 
  9. ↑ Roberts, Dr. Lawrence G. (novembro de 1978). «The Evolution of Packet Switching». Consultado em 5 de setembro de 2017. Cópia arquivada em 24 de março de 2016. Quase imediatamente após a reunião de 1965, Donald Davies concebeu os detalhes de um sistema de comutação de pacotes store-and-forward 
  10. ↑ Roberts, Dr. Lawrence G. (novembro de 1978). «The Evolution of Packet Switching». Consultado em 5 de setembro de 2017. Cópia arquivada em 24 de março de 2016. Quase imediatamente após a reunião de 1965, Donald Davies concebeu os detalhes de um sistema de comutação de pacotes store-and-forward 

Leitura adicional

  • Leonard Kleinrock, Information Flow in Large Communication Nets, (MIT, Cambridge, 31 de maio de 1961) Proposta para uma Tese de Doutorado
  • Leonard Kleinrock. Information Flow in Large Communication Nets (Relatório Trimestral de Progresso do RLE, julho de 1961)
  • Roshan L. Sharma, "An Approach Towards Evaluating Digital Computer Controlled Message Switching Systems, IFIP Congress65, Nova York, maio de 1965.
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