Fundamentos de la Conmutación de Redes

1. Conmutación de Circuitos

En la conmutación de circuitos se establece un canal de comunicaciones dedicado entre dos estaciones. Para ello, se reservan recursos de transmisión y de conmutación de la red para su uso exclusivo en el circuito durante la conexión. La transmisión es transparente, ya que, una vez establecida la conexión, parece como si los dispositivos estuviesen directamente conectados.

Fases de la Conmutación de Circuitos:

1. Establecimiento del circuito.
2. Transferencia de datos.
3. Desconexión del circuito.

Puntos Clave a Resaltar:

• La conmutación de circuitos tiene lugar en el nivel físico.
• Antes de comenzar la comunicación, las estaciones deben hacer una reserva de los recursos a utilizar durante la comunicación.
• La transferencia de datos entre dos estaciones no se realiza en paquetes (transferencia de la señal en el nivel físico).
• No existe direccionamiento durante la transferencia de datos. (Existe direccionamiento extremo a extremo que se utiliza durante la fase de establecimiento).

2. Conmutación de Paquetes y Redes de Datagramas

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. Que no haya asignación de recursos para un paquete significa que no hay ancho de banda reservado en los enlaces, y no hay un tiempo de procesamiento planificado para cada paquete.

Redes de Datagramas

Un datagrama es un fragmento de un paquete independiente con la suficiente información para que la red sea capaz de direccionarlo por sí sola. La estructura de un datagrama es cabecera y datos. Son independientes y pueden llegar desordenados y con distintos retrasos.

La conmutación por datagramas pertenece al nivel de red. Otro nombre es red no orientada a conexión porque no hay fase de establecimiento ni de liberación, sino que se envían los datos sin confirmación del receptor, sin importar si este escucha o no.

Funcionamiento en una Red de Datagramas

Tablas de Encaminamiento: Almacenan las direcciones destino y los correspondientes puertos de salida de reenvío. Las tablas de encaminamiento son dinámicas y se actualizan periódicamente.

Dirección Destino: Cuando el conmutador recibe el paquete, se examina esta dirección y se consulta la tabla de encaminamiento para encontrar el correspondiente puerto de salida por el que reenviar el paquete.

Retardo: Aunque no hay fase de establecimiento y liberación, cada paquete puede experimentar una espera en un conmutador antes de ser reenviado. Además, puesto que no todos los paquetes de un mensaje necesariamente viajan a través de los mismos conmutadores, el retardo no es uniforme para los paquetes de un mensaje.

3. Redes de Circuitos Virtuales (CV)

Características de las Redes de Circuitos Virtuales

Una red de circuitos virtuales es una mezcla entre una red de conmutación de circuitos y una red de datagramas. Tiene algunas características de ambas:

• Como en una red de conmutación de circuitos, tiene fase de establecimiento y liberación, además de la fase de transferencia de datos.
• Los recursos pueden asignarse en la fase de establecimiento (como en una red de conmutación de circuitos) o bajo demanda (como en una red de datagramas).
• Como en una red de datagramas, los datos se dividen en paquetes y cada paquete lleva una dirección en la cabecera. Sin embargo, la dirección de la cabecera solo tiene jurisdicción local (define cuál debería ser el siguiente conmutador y el canal por el cual el paquete debe ser transportado), no tiene jurisdicción extremo a extremo.
• Como en una red de conmutación de circuitos, todos los paquetes siguen el mismo camino establecido durante la conexión.
• Una red de circuitos virtuales normalmente se implementa en el nivel de enlace de datos, mientras que una red de conmutación de circuitos se implementa en el nivel físico y una red de datagramas en el nivel de red.

Tipos de Direccionamiento Involucrados

Se involucran dos tipos de direccionamiento:

Direccionamiento Global

Un origen o un destino necesita tener una dirección global (una dirección que puede ser única en el ámbito de la red o internacional si la red forma parte de una red internacional). Sin embargo, una dirección global en las redes de circuitos virtuales se utiliza solo para crear un identificador de circuito virtual.

Identificador de Circuito Virtual (VCI)

El identificador que realmente se utiliza para transferir datos se denomina Identificador de Circuito Virtual (VCI). Un VCI, al contrario de una dirección global, es un número pequeño que solo tiene ámbito local; se utiliza en una trama entre dos conmutadores. Cuando una trama llega a un conmutador, tiene un VCI; cuando sale, tiene un VCI diferente.

Fases de Operación en una Red de Circuitos Virtuales

Al igual que una red de conmutación de circuitos, un origen y un destino necesitan las tres fases en una red de circuitos virtuales: establecimiento, transferencia de datos y liberación.

En la fase de establecimiento, el origen y el destino utilizan sus direcciones globales para ayudar a los conmutadores a construir las entradas de la tabla para la conexión. En la fase de liberación, el origen y destino informan a los conmutadores para que borren la entrada correspondiente.

La transferencia de datos ocurre entre estas dos fases. Se verá en primer lugar la fase de transferencia de datos, que es la más sencilla. A continuación, se tratará la fase de establecimiento y de liberación.