Bir sanal devre (VC), verileri, bu verilerin kaynak ve hedef uç sistemleri arasında özel bir fiziksel bağlantı varmış gibi görünecek şekilde, paket anahtarlamalı bir ağ üzerinden taşımanın bir yoludur. Sanal devre terimi, sanal bağlantı ile eş anlamlıdır.
Bir bağlantı veya sanal devre kullanılmadan önce, çağrı kurulumu aracılığıyla iki veya daha fazla düğüm veya yazılım uygulama arasında kurulmalıdır. Bundan sonra, düğümler arasında bir bit akışı veya bayt akışı iletilebilir. Bu nedenle, bir sanal devre protokolü, verilerin protokol veri birimlerine bölünmesiyle uğraşmaktan kaçınarak daha yüksek seviyeli protokollere izin vermektedir.
Hepsi olmasa da birçok sanal devre protokolü, hata tespiti ve otomatik tekrar talebi (ARQ) tarafından başlatılan veriyi yeniden iletimlerinin kullanımı yoluyla güvenilir iletişim hizmeti sağlamaktadır.
Sanal devreye alternatif bir ağ konfigürasyonu datagramdır.
Devre anahtarlama ile karşılaştırma
Sanal devre iletişimi devre anahtarlamaya benzer, çünkü her ikisi de bağlantıya yöneliktir, yani her iki durumda da veriler doğru sırayla teslim edilir ve bağlantı kurma aşamasında sinyalleme yükü gereklidir. Bununla birlikte, devre anahtarlama sabit bir bit hızı ve gecikme sağlarken, bunlar aşağıdaki gibi faktörler nedeniyle sanal devre hizmetinde değişebilir:
ağ düğümlerinde değişen paket kuyruğu uzunlukları,
uygulama tarafından üretilen değişen bit hızı,
aynı ağ kaynaklarını paylaşan diğer kullanıcılardan istatistiksel çoğullama gibi yollarla değişen yük.
Sanal arama özelliği
Telekomünikasyonda, bazen sanal arama tesisi olarak adlandırılan sanal arama özelliği, aşağıdakileri içeren bir hizmet özelliğidir:
bir çağrı kurma prosedürü ve bir çağrıyı kesme prosedürü, kullanıcı verilerinin bir paket anahtarlamalı ağ tarafından aktarıldığı iki DTE arasındaki iletişimin süresini belirlemektedir.
ağ içindeki paketlerin uçtan uca transfer kontrolü gereklidir.
veriler, arama erişim aşaması tamamlanmadan önce aramayı başlatan tarafından ağa iletilebilir, ancak arama girişimi başarısız olursa veriler arama alıcısına teslim edilmemektedir.
ağ, tüm kullanıcı verilerini, verilerin ağ tarafından alındığı aynı sırayla çağrı alıcısına iletmektedir.
çoklu erişimli DTE'lerin aynı anda devam eden birkaç sanal araması olabilmektedir
Sanal çağrılara alternatif bir ağ yapılandırması, datagramları kullanan bağlantısız iletişimdir.
Katman 4 sanal devreler
TCP gibi bağlantı yönelimli taşıma katmanı protokolleri, IP gibi, farklı paketlerin farklı yollar üzerinden yönlendirilebildiği ve bu nedenle sıra dışı teslim edilebildiği, bağlantısız bir paket anahtarlamalı ağ katmanı protokolüne dayanabilmektedir. Ancak TCP'yi sanal bir devre olarak kullanmak mümkündür, çünkü TCP, sipariş dışı teslimatı karşılamak için alıcı tarafında yeniden sıralamaya izin veren segment numaralandırmayı içermektedir.
Katman 2/3 sanal devreler
Veri bağlantısı katmanı ve ağ katmanı sanal devre protokolleri, bağlantı yönelimli paket anahtarlamaya dayanmaktadır; bu, verilerin her zaman aynı ağ yolu boyunca, yani aynı düğümler aracılığıyla iletildiği anlamına gelmektedir. Bunun bağlantısız paket anahtarlamaya göre avantajları şunlardır:
Bağlantı kurma aşamasında bant genişliği rezervasyonu desteklenerek garantili hizmet kalitesi (QoS) mümkün olmaktadır. Örneğin, devre anahtarlamanın öykünmesiyle sonuçlanan sabit bir bit hızı QoS sınıfı sağlanabilmektedir.
Paketler tek tek yönlendirilmediğinden ve her veri paketinin başlığında eksiksiz adresleme bilgisi sağlanmadığından daha az ek yük gereklidir. Her pakette yalnızca küçük bir sanal kanal tanımlayıcısı (VCI) gereklidir. Yönlendirme bilgileri yalnızca bağlantı kurma aşamasında ağ düğümlerine aktarılmaktadır.
Ağ düğümleri daha hızlıdır ve teorik olarak daha yüksek kapasiteye sahiptirler, çünkü bunlar yalnızca bağlantı kurma aşamasında yönlendirme yapan anahtarlar iken, bağlantısız ağ düğümleri her paket için ayrı ayrı yönlendirme yapan yönlendiricilerdir. Anahtarlama, tam bir adresi analiz etmek yerine yalnızca sanal kanal tanımlayıcısını bir tabloda aramayı içermektedir. Anahtarlar ASIC donanımında kolayca uygulanabilirken, yönlendirme daha karmaşıktır ve yazılım uygulaması gerektirmektedir. Bununla birlikte, geniş IP yönlendirici pazarı nedeniyle ve gelişmiş IP yönlendiricileri katman 3 anahtarlamayı desteklediğinden, modern IP yönlendiricileri günümüzde bağlantı yönelimli protokoller için anahtarlardan daha hızlı olabilmektedir.
Örnek protokoller
Sanal devre sağlayan taşıma katmanı protokollerine örnekler:
Altta yatan güvenilmez ve bağlantısız IP protokolünün üzerine güvenilir bir sanal devrenin kurulduğu İletim Kontrol Protokolü (TCP). Sanal devre, kaynak ve hedef ağ soketi adres çifti, yani gönderici ve alıcı IP adresi ve port numarası ile tanımlanmaktadır. Garantili QoS sağlanmamaktadır.
IP protokolünün üzerine sanal bir devrenin kurulduğu Akış Kontrolü İletim Protokolü (SCTP).
Verilerin her zaman aynı yol üzerinden teslim edildiği ağ katmanı ve veri bağlantısı katmanı sanal devre protokollerine örnekler:
VC'nin bir sanal kanal tanımlayıcısı (VCI) tarafından tanımlandığı X.25. X.25, güvenilir düğümler arası iletişim ve garantili QoS sağlamaktadır. VC'nin bir DLCI tarafından tanımlandığı çerçeve rölesi. Çerçeve rölesi güvenilir değildir, ancak garantili QoS sağlayabilir.
Devrenin bir sanal yol tanımlayıcısı (VPI) ve sanal kanal tanımlayıcısı (VCI) çifti tarafından tanımlandığı Asenkron Aktarım Modu (ATM). ATM katmanı güvenilmez sanal devreler sağlamaktadır, ancak ATM protokolü ATM uyarlama katmanı (AAL) Hizmete Özgü Yakınsama Alt Katmanı (SSCS) aracılığıyla güvenilirlik sağlamaktadır.
Sanal devreler üzerinden IP için kullanılabilen çok protokollü etiket değiştirme (MPLS). Her devre bir etiketle tanımlanmaktadır. MPLS güvenilir değildir ancak sekiz farklı QoS sınıfı sağlamaktadır.