仮想回路

仮想回線( VC )は、パケット交換に基づいてデータ ネットワーク上でデータを転送する手段であり、最初に 2 つのエンドポイント間のネットワーク上で接続が確立されます。ネットワークは、回線交換のように接続ごとに固定データ レートを予約するのではなく、パケット交換の固有の機能である伝送リンク上の統計的多重化を活用します。

1978 年にCCITTが仮想回線を標準化したことにより、すべてのユーザーとネットワーク間、およびネットワークとネットワーク間のインターフェイスで接続ごとのフロー制御が義務付けられました。これにより、輻輳制御に参加できるようになり、負荷の高いネットワークでパケットが失われる可能性が減ります。 ^{[1] [2]}一部の回線プロトコルでは、エラー検出と自動再送要求(ARQ)によって呼び出されるデータ再送信を使用して、信頼性の高い通信サービスを提供しています。

仮想回線を使用するには、まず、コール セットアップフェーズでネットワーク ノード間で仮想回線を確立する必要があります。確立されると、ビット ストリームまたはバイト ストリームがノード間で交換され、プロトコル データ ユニットへの低レベルの分割が抽象化され、高レベルのプロトコルが透過的に動作できるようになります。

仮想回線ネットワークの代替として、データグラムネットワークがあります。

仮想回線通信は回線交換に似ています。どちらも接続指向であるため、どちらの場合もデータは正しい順序で配信され、接続確立フェーズではシグナリング オーバーヘッドが必要になります。ただし、回線交換ではビット レートとレイテンシが一定ですが、仮想回線サービスでは次のような要因によりビット レートとレイテンシが変化することがあります。

• ネットワークノード内のパケットキューの長さの変化、
• アプリケーションによって生成されるビットレートの変動、
• 統計的多重化などにより、同じネットワークリソースを共有する他のユーザーからの負荷が変動します。

電気通信において、仮想通話機能(仮想通話施設とも呼ばれる) は、次のようなサービス機能です。

• コールセットアップ手順とコール切断手順は、パケット交換ネットワークによってユーザーデータが転送される2つのDTE間の通信期間を決定します。
• ネットワーク内のパケットのエンドツーエンドの転送制御が必要である
• 通話アクセスフェーズが完了する前に、通話発信者からネットワークにデータが配信される可能性がありますが、通話試行が失敗した場合、データは通話受信者に配信されません。
• ネットワークは、データがネットワークによって受信されたのと同じ順序で、すべてのユーザーデータを通話受信者に配信します。
• マルチアクセス DTE では、複数の仮想通話が同時に進行する場合があります。

仮想通話の代替アプローチは、データグラムを使用したコネクションレス通信である。^[3]

1970年代初頭、英国テレコムはEPSS向けに仮想通話 機能を開発した（国立物理学研究所のドナルド・デイヴィスの研究を基に）。このコンセプトはレミ・デプレによって強化され、フランスのPTTのRCP実験ネットワーク用の仮想回線となった。^{[4] [5] [6]}

TCP ^{[7] [8]}などのコネクション指向トランスポート層プロトコルは、 IPなどのコネクションレスパケットスイッチングネットワーク層プロトコルに依存している場合があり、異なるパケットが異なるパスを経由してルーティングされ、順序どおりに配信されないことがあります。ただし、TCP には受信側で順序を並べ替えて順序どおりに配信できない状況に対応できるセグメント番号付けが含まれているため、TCP を仮想回線として使用することは可能です ^{[8] [9] [10] 。}

データ リンク層とネットワーク層の仮想回線プロトコルは、コネクション指向のパケット交換に基づいています。つまり、データは常に同じネットワーク パス、つまり同じノードを経由して配信されます。コネクションレス パケット交換と比較した場合の利点は次のとおりです。

• 接続確立フェーズ中の帯域幅予約がサポートされており、サービス品質(QoS) の保証が可能になります。たとえば、一定ビット レートのQoS クラスを提供して、回線交換のエミュレーションを実現できます。
• パケットは個別にルーティングされず、各データ パケットのヘッダーに完全なアドレス情報が提供されないため、オーバーヘッドが少なくて済みます。各パケットに必要なのは、小さな仮想チャネル識別子(VCI) のみです。ルーティング情報は、接続確立フェーズでのみネットワーク ノードに転送されます。
• ネットワーク ノードは、接続確立フェーズでのみルーティングを実行するスイッチであるため、理論上はより高速で容量も大きいです。一方、コネクションレス ネットワーク ノードは、各パケットのルーティングを個別に実行するルーターです。スイッチングでは、完全なアドレスを分析するのではなく、テーブル内の仮想チャネル識別子を検索するだけです。スイッチはASICハードウェアで簡単に実装できますが、ルーティングはより複雑で、ソフトウェア実装が必要です。ただし、IP ルーターの市場が大きく、高度な IP ルーターがレイヤー 3 スイッチングをサポートしているため、今日の最新の IP ルーターは、コネクション指向プロトコルではスイッチよりも高速である可能性があります。

仮想回線を提供するトランスポート層プロトコルの例:

• 伝送制御プロトコル(TCP)。信頼性の低いコネクションレス IP プロトコルの上に、信頼性の高い仮想回線が確立されます。仮想回線は、送信元と宛先のネットワーク ソケットアドレスのペア、つまり送信側と受信側の IP アドレスとポート番号によって識別されます。保証された QoS は提供されません。
• ストリーム制御伝送プロトコル(SCTP)。IP プロトコルの上に仮想回線が確立されます。

データは常に同じパスを介して配信されるネットワーク層およびデータリンク層の仮想回線プロトコルの例:

• X.25では、VC は仮想チャネル識別子(VCI) によって識別されます。X.25 は、信頼性の高いノード間通信と保証された QoS を提供します。
• フレーム リレーでは、VC は DLCI によって識別されます。フレーム リレーは信頼性が低いですが、保証された QoS を提供できる場合があります。
• 非同期転送モード（ATM）。回線は仮想パス識別子（VPI）と仮想チャネル識別子（VCI）のペアで識別されます。ATM層は信頼性の低い仮想回線を提供しますが、ATMプロトコルはATMアダプテーション層（AAL）サービス固有コンバージェンスサブレイヤー（SSCS）を通じて信頼性を提供します（ただし、信頼性のある、信頼性のないという用語ではなく、保証された、保証されていないという用語を使用します）。^{[11] [12]}
• 汎用パケット無線サービス(GPRS)
• マルチプロトコル ラベル スイッチング(MPLS) は、仮想回線上の IP に使用できます。各回線はラベルによって識別されます。MPLS は信頼性が低いですが、8 つの異なる QoS クラスを提供します。

交換仮想回線( SVC ) は、通常、通話ごとに設定され 、通話が終了すると切断されます。ただし、 2 つの施設間に専用回線リンクを提供するオプションとして、固定仮想回線( PVC ) を確立できます。PVC 構成は通常、サービス プロバイダーによって事前に構成されます。SVC とは異なり、PVC が破損したり切断されたりすることはほとんどありません。

スイッチド仮想回線 (SVC) は、オンデマンドで動的に確立され、たとえば電話の通話やファイルのダウンロード後など、送信が完了すると切断される仮想回線です。SVC は、データ送信が散発的であったり、常に同じデータ端末装置 ( DTE ) エンドポイント間で行われない状況で使用されます。

PVC (Permanent Virtual Circuit) は、同じDTE間で繰り返し/継続的に使用するために確立される仮想回線です。PVC では、長期的な関連付けは仮想コールのデータ転送フェーズと同じです。Permanent Virtual Circuit により、コールのセットアップとクリアを繰り返し行う必要がなくなります。

• フレーム リレーは通常、PVC を提供するために使用されます。
• ATM は、ATM 用語で呼ばれているように、スイッチ仮想接続と永続仮想接続の両方を提供します。
• X.25は仮想通話とPVCの両方を提供しますが、PVCの使用はSVCよりも一般的ではなかったため、すべてのX.25サービスプロバイダーまたはDTE実装がPVCをサポートしているわけではありません。

• データリンク接続識別子(DLCI)
• ラベルスイッチング
• プロトコル戦争
• トラフィックフロー（コンピュータネットワーク）

•  この記事には、連邦規格 1037Cのパブリック ドメイン マテリアルが組み込まれています。一般調達局。2022 年 1 月 22 日にオリジナルからアーカイブされました。