Conmutación de paquetes La conmutación de paquetes es el envío de datos en una red de computadoras. Un paquete es un grupo de información que consta de dos partes: los datos propiamente dichos y la información de control, que especifica la ruta a seguir a lo largo de la red hasta el destino del paquete. Existe un límite superior para el tamaño de los paquetes; si se excede, es necesario dividir el paquete en otros más pequeños.
Ventajas Los paquetes forman una cola y se transmiten lo más rápido posible. Permiten la conversión en la velocidad de los datos. La red puede seguir aceptando datos aunque la transmisión sea lenta. Existe la posibilidad de manejar prioridades (si un grupo de información es más importante que los otros, será transmitido antes que dichos otros).
Técnicas Para la utilización de la conmutación de paquetes se han definido dos tipos de técnicas: los datagramas y los circuitos virtuales. Datagramas Internet es una red de datagramas. En Internet existen 2 tendencias: orientado a conexión y no orientado a conexión. En el caso orientado a conexión, el protocolo utilizado para transporte es TCP. En el caso no orientado a conexión, el protocolo utilizado para transporte es UDP.
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TCP garantiza que todos los datos lleguen correctamente y en orden. UDP no tiene ninguna garantía. No todos los paquetes siguen una misma ruta. Un paquete se puede destruir en el camino, cuya recuperación es responsabilidad de la estación de origen (esto da a entender que el resto de paquetes están intactos).
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Circuitos Virtuales Son los más usados. Su funcionamiento es similar al de la Red de conmutación de circuitos (la diferencia radica en que en los circuitos virtuales la ruta no es dedicada, sino que un único enlace entre dos nodos se puede compartir dinámicamente en el tiempo por varios paquetes). Previo a la transmisión se establece la ruta previa por medio de paquetes de petición de llamada (pide una conexión lógica al destino) y de llamada aceptada (en caso de que la estación destino esté apta para la transmisión envía este tipo de paquete); establecida la transmisión, se da el intercambio de datos, y una vez terminado, se presenta el paquete de petición de liberación (aviso de que la red está disponible, es decir que la transmisión ha llegado a su fin). Cada paquete tiene un identificador de circuito virtual en lugar de la dirección del destino. Los paquetes se recibirán en el mismo orden en que fueron enviados. Si no existiese una técnica de conmutación en la comunicación entre dos nodos, se tendría que enlazar en forma de malla. Una ventaja adicional de la conmutación de paquetes (además de la seguridad de transmisión de datos) es que como se parte en paquetes el mensaje, éste se está ensamblando de una manera más rápida en el nodo destino, ya que se están usando varios caminos para transmitir el mensaje, produciéndose un fenómeno conocido como transmisión en paralelo. Además, si un mensaje tuviese un error en un bit de información, y estuviésemos usando la conmutación de mensajes, tendríamos que retransmitir todo el mensaje; mientras que con la conmutación de paquetes solo hay que retransmitir el paquete con el bit afectado, lo cual es mucho menos problemático. Lo único negativo, quizás, en el esquema de la conmutación de paquetes es que su encabezado es más grande. La conmutación de paquetes se trata del procedimiento mediante el cual, cuando un nodo quiere enviar información a otro lo divide en paquetes, los cuales contienen la dirección del nodo destino. En cada nodo intermedio por el que pasa el paquete se detiene el tiempo necesario para procesarlo.
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Funciones Cada nodo intermedio realiza las siguientes funciones: Almacenamiento y retransmisión (store and forward): hace referencia al proceso de establecer un camino lógico de forma indirecta haciendo "saltar" la información de origen al destino a través de los nodos intermedios. Control de ruta (routing): hace referencia a la selección de un nodo del camino por el que deben retransmitirse los paquetes para hacerlos llegar a su destino. Los paquetes en fin, toman diversas vías, pero nadie puede garantizar que todos los paquetes vayan a llegar en algún momento determinado. En síntesis, una red de conmutación de paquetes consiste en una "malla" de interconexiones facilitadas por los servicios de telecomunicaciones, a través de la cual los paquetes viajan desde la fuente hasta el destino.
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Está en relación con el tiempo de transmisión, es decir: Supongamos que tenemos que transmitir un paquete de cuarenta (40) bytes con tres (3) bytes de cabecera desde la estación X a la estación Y por medio de los nodos a y b; entonces el paquete irá primero desde la estación X al nodo a, y una vez recibido completo en el nodo a, se enviará al nodo b y cuando haya recibido el nodo b completo al paquete se enviará a la estación Y. El tiempo de transmisión (despreciado el tiempo de conmutación) será de: 129 (43 bytes * 3 transmisiones del paquete ).
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>Para referirnos a este tema, en primer lugar abordaremos lo que se conoce con el nombre de Prestaciones y luego se analizarán otras características: > Prestaciones: >- Retardo de Propagación: Tiempo en el paso de información entre nodo y nodo. - Tiempo de transmisión: Tiempo que tarda el transmisor en enviar el bloque. - Retardo de nodo: Tiempo que un nodo tarda para la comutación.
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>Otras características en: >Conmutación de circuitos: >- Servicio transparente y velocidad constante. - Sufren retardo debido al establecimiento de llamada. - Los datos Analógicos o Digitales van desde el origen hasta el destino. Conmutación de Paquetes: >- Los datos deben ser convertidos de Analógicos a Digitales por medio de un circuito virtual antes de la transmisión. - Tienen bits suplementarios relativos. - Existe retardo previo a la transmisión. > Datagramas: >- Su llegada es en orden diferente. - No existe establecimiento de llamada(son rápidos para mensajes cortos).
Funcionamiento Externo e Interno: >La elección de un circuito virtual interno o externo, depende de los objetivos específicos en el diseño de la red y el coste prioritario. > Una de las características más importante de una red de conmutación de paquetes es el uso de datagramas o de circuitos virtuales. >- Circuito virtual externo: Se establece una conexión lógica entre dos estaciones. Los paquetes se marcan con un número de circuito virtual y uno de secuencia; los paquetes se reciben en orden. - Datagrama externo: Cada paquete se transmite de forma independiente marcándose con una dirección de destino
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y se recibe de forma desordenada.
- Circuito virtual interno: Se define y se marca una ruta para los paquetes entre dos estaciones. Todos los paquetes de dicho circuito virtual siguen la misma ruta y se reciben en el destino en el mismo orden.
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- Datagrama interno: La red trata de forma independiente cada paquete. Los paquetes se marcan con una dirección de destino y pueden recibirse desordenadamente en el nodo de destino.
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Encaminamiento: > Sus requisitos: >- Exactitud >- Imparcialidad >- Optimización >- Robustez >- Eficiencia >- Simplicidad > - Estabilidad
Criterios de funcionamiento: >Es la parte más compleja y crucial que se debe analizar previo a una transmisión de datos para lograr el rendimiento más efectivo. Se puede optar por: >Elección de la ruta: - Camino con el menor número de saltos. - Camino que implique el mínimo coste - > es el más utilizado. ( para esto, se asocia un coste a cada enlace y para dos estaciones se elige la ruta con el coste mínimo).
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Instante y lugar de decisión: La decisión de encaminamiento se hace en base a un paquete o a un circuito virtual. Cuando se hace en base a datagramas la decisión de encaminamiento se toma de forma individual para cada paquete en el caso de circuitos virtuales internos los paquetes regidos a este circuito seguirán la misma ruta. > Existe un tercer caso que es el encaminamiento de Origen, en el que la estación de origen es la que toma las decisiones y no los nodos de la red. Importante: > El nodo o nodos son responsables de la decisión de Encaminamiento el cual puede ser de dos tipos: >- Distribuido: Es el más común con mayor robustez en el que cada nodo tiene la responsabilidad de seleccionar un enlace de salida - Centralizado: Un solo nodo designado toma la decisión(este pude estar en el Centro de Control de la Red); una gran desventaja es que un fallo de este nodo produce un bloqueo total de la red. >Se puede hablar también del Encaminamiento de Origen, en el que la estación de origen toma cualquier tipo de decisión. Estrategias de Encaminamiento:
1.- Estático: >- Especificación para cada par de nodos origen-destino, la identidad del siguiente nodo en la ruta. - No se necesita saber la ruta completa sino sola la del siguiente nodo. - No existe diferenciación entre Datagramas y Circuitos Virtuales ya que todos los paquetes van a seguir una misma ruta. - Ventajas: Simplicidad y buen funcionamiento. - Desventaja: Falta de flexibilidad (no existe reacción a fallos ni congestionamiento). >2.- Inundaciones: >- Para mensajes de alta prioridad. - No se precisa información sobre la red. - El nodo origen envía una copia del paquete a los nodo vecinos, y éstos mediante enlaces enviarán al resto de nodos hasta que una copia llegue al destino. - Propiedades: a.- Se prueban los posibles caminos entres los nodos origen y destino. b.- Una copia del paquete usará el menor número de saltos. c.- Se visitan todos los nodos que estén directa o indirectamente conectados con el origen. d.- Generación de demasiado tráfico.
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>3.- Aleatorio: >- Mejoramiento del anterior(mayor control del congestionamiento). - Selección de un único camino de salida para transmitir el pauete entrante. - El enlace de salida se elige en forma aleatoria sin tomar en cuenta el enlace anterior. >4.- Adaptable: - Las decisiones cambian a medida de las condiciones de la red (si la red tiene fallos el nodo o línea ya sabe que no puede ser parte de la ruta y; en caso de congestionamiento se rodeará la zona estionada). - Los nodos intercambian información sobre el estado de la red. - Esta técnica es más utilizada que la Estática por: 1.- Mejoramiento del las Prestaciones. 2.- Retraza la aparición de situaciones graves de congestionamiento.
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