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Conmutación de Paquetes en Redes Informáticas

Internet se ha convertido en una parte indispensable para el funcionamiento de la vida moderna. Imaginarnos un mundo donde esta no exista es casi imposible para la generación actual. Pero, ¿qué se esconde detrás de toda esta amalgama de información y contenido? ¿Qué ocurre exactamente cuándo descargamos un video, enviamos un correo electrónico o simplemente entramos a nuestras redes sociales?

En el siguiente artículo explicaremos una de las características técnicas sobre el funcionamiento de las redes informáticas: la conmutación de paquetes. Esperamos le resulte útil para continuar desentrañando el funcionamiento de ese vasto mundo que es la internet.

Conmutación de paquetes en redes informáticas.

Tabla de contenidos

¿Qué es un paquete en redes informáticas?

La información que visualizáis en la pantalla de vuestro ordenador o teléfono móvil no es más que un compendio de ceros y unos interpretados por una interfaz y que muestra el resultado final. Cuando enviamos una imagen o un video a otra persona, o simplemente lo colgais en vuestras redes sociales, lo que ocurre es que este archivo es dividido en pequeños fragmentos.

Estos fragmentos, llamados paquetes, contienen por un lado parte de la información del fichero propiamente dicha, y por otro lado la información de control, llamada encabezado. La información de control contiene la ruta que debe seguir el paquete por el canal de comunicación hasta el destino. Además, consta de un código de información que le permite al destinatario comprobar si el paquete no contiene errores.

Pero, de alguna forma el destinatario final debe ser capaz de unir todos los paquetes para conformar el fichero original. Además, cuando los paquetes circulan por el canal de comunicación nunca llegan directamente al destino. Generalmente estos pasan por otros destinatarios a los cuales no está dirigido. Este destinatario debe ser capaces de rechazar estos paquetes y enviarlos nuevamente al canal de comunicación, intentando enrutarlos por la vía correcta.

Una de las formas de organizar nuevamente los paquetes es la conmutación de paquetes.

Historia de la conmutación de paquetes

En la década de 1950, la Fuerza Aérea de los Estado Unidos diseñó e implementó una red de radares terrestres semiautomáticos para protegerse en caso de un ataque nuclear. El principal objetivo era que se mantuviera la comunicación entre los radares aun cuando uno de ellos fuese eliminado.

En el año 1961, el informático Paul Baran estableció el concepto conmutación distribuida de bloques de mensajes adaptativos. Baran presentó un informe a la Fuerza Aérea donde describe una arquitectura de red de comunicación distribuible. Esta red poseía características que la hacían capaz de sobrevivir a un ataque a gran escala.

El concepto de la red descrita por Baran se basaba en tres principios fundamentales:

  • En la red deberían existir varias rutas para comunicarse entre dos nodos cualesquiera de la red. Esto descentralizaba la red y permitía que esta siguiera funcionando cuando un nodo no estuviera disponible.
  • Los mensajes que circulan por la red debería estar dividido en pequeños bloques. Esta característica contribuía a la eficiencia de la red evitando saturaciones en la velocidad de transmisión de la misma.
  • La recepción de los mensajes debería ser mediante el mecanismo de almacenamiento y reenvío. Es decir, el receptor debería almacenar los mensajes que eran para él, y volver a colocar en la red los que no lo eran, tratando de encaminarlos por la mejor vía posible.

El británico Donald Davies desarrolló un sistema similar para el enrutamiento de paquetes, nombrándolo como conmutación de paquetes. En su trabajo, Davies establecía algunas características específicas, como un tamaño de paquete de 1024 bits.

En 1974, Vint Cerf y Bob Kahn establecieron las especificaciones para el protocolo TCP (Transmission Control Protocol). Este protocolo usa la conmutación de paquetes para la transmisión de los mismos en una red.

Conmutación de paquetes

La conmutación de paquetes no es más que un método utilizado para volver a agrupar los paquetes de un mismo archivo, petición, u orden que circulan por la red en el fichero original. Es decir, mediante este método se arma el rompecabezas de paquetes para conformar lo que ha sido enviado originalmente por la red.

En la parte correspondiente al encabezado del paquete está la información del destinatario. Es decir, aquí se encuentra una especie de dirección que especifica a quién va dirigido el paquete. El hardware de red funciona como una red de distribución, esta lee la información del destinatario e intenta enviar el paquete por la mejor vía posible. Una vez llegan los paquetes, el hardware de aplicación se encarga de unirlos hasta que estén todos juntos nuevamente.

Todo este proceso parece bastante engorroso y lento. No obstante, es un proceso bastante sencillo y que ocurre a velocidades increíblemente altas, siempre dependiendo de la velocidad de conexión a la red que tengáis.

Técnicas de conmutación de paquetes

La conmutación de paquetes se puede agrupar en dos grupos fundamentales. El primero está dirigido a la conmutación sin conexión o conmutación de datagramas. Por otro lado, está la conmutación orientada a la conexión, conocida como conmutación de circuitos virtuales.

Conmutación si conexión o datagramas

En este modo de conmutación es necesario que el paquete contenga en la cabecera la información de direccionamiento completa. Los paquetes son enrutados individualmente, trayendo consigo que circulen por rutas diferentes y no lleguen de manera ordenada al destinatario.

Los paquetes se etiquetan con la dirección de origen, los puertos y la dirección de destino. Además, debe incluirse el número de la secuencia del paquete para poder unirlos en el orden original por el destinatario.

Como ventaja, los paquetes no necesitan un camino dedicado a que le paquete llegue al destino exclusivamente. Además, los paquetes no necesitan de mayor cantidad de información en la cabecera y por ende estos son más pequeñas y simples. Como principal desventaja está la no garantía de la entrega de los paquetes al destino.

Como características fundamentales de este modo de conmutación tenemos:

  • Para el transporte de los paquetes se emplea el protocolo UDP.
  • Los paquetes no siguen una misma vía de comunicación, sino que emplean diferentes caminos hacia el destinatario.
  • Un paquete se puede destruir o romper en el camino. La recuperación del paquete es responsabilidad del nodo emisor, pudiéndose asumir que el resto de paquetes no contienen ningún problema.

Conmutación orientada a la conexión

En la conmutación de circuitos virtuales, como también se le conoce, es necesario configurar cada nodo de la red. Durante esta configuración se establecen los parámetros de comunicación antes de enviar cualquier paquete a través de este nodo. En la cabecera del paquete no debe existir la dirección del destinatario, en esta se incluye un identificador de conexión. El destinatario recibe el paquete en orden y con verificación de errores incluida.

Los nodos constan de tablas de conmutación la cual contiene información de la ruta a seguir para llegar a otros nodos a partir de sus identificadores. Cuando un paquete llega a un nodo se verifica el identificador del nodo al que está dirigido, y si este está en la tabla de conmutación del nodo, se envía directamente por la ruta que corresponda en la tabla.

Como principal ventaja tenemos que se garantiza la entrega completa de los paquetes al destinatario. Como desventaja tenemos tamaños grandes de paquetes ya que su encabezado necesita contener información adicional sobre los estados de los paquetes. Además, se puede incluir información referente a la longitud o secuencia del paquete.

El protocolo de transporte empleado por este tipo de conmutación es el protocolo TCP. Este protocolo garantiza que todos los datos lleguen correctamente y en el orden establecido al destinatario.

Uso de conmutación de paquetes en redes informáticas

El principal objetivo para el uso de la conmutación de paquetes en las redes informáticas es para optimizar el uso de los canales de comunicación. Con esto se logra minimizar la latencia, que no es más que el tiempo que emplean los datos en recorrer la red.

Internet es una de las redes que mayor uso hace de la conmutación de paquetes. Además, en prácticamente todas las redes de áreas locales se emplea este mecanismo para la comunicación a través de la red. Las nuevas tecnologías de comunicación móvil, como GPRS e i-mode, también emplean la conmutación de paquetes.


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