Conmutación de paquetes

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Conmutación de paquetes es un método de comunicaciones de red digital que agrupa todos los datos transmitidos - independientemente del contenido, tipo o estructura - en bloques de tamaño adecuado, llamados paquetes . Primera propuesta para usos militares en la década de 1960 e implementada en redes pequeñas en 1968, este método de transmisión de datos se convirtió en una de las tecnologías de red fundamentales detrás de la Internet y la mayoría de redes de área local .

Prestaciones de conmutación de entrega de paquetes de variable de velocidad de bits de flujos de datos (secuencias de paquetes) en una red compartida. Al atravesar adaptadores de red, conmutadores, routers y otros nodos de red , los paquetes se almacenan en la cola y, lo que resulta en un retardo variable y el rendimiento en función de la carga de tráfico en la red.

Contrastes de conmutación de paquetes con otro paradigma de red principal, la conmutación de circuitos , un método que establece un número limitado de conexiones dedicadas de tasa de bits constante y retardo constante entre nodos para uso exclusivo durante la sesión de comunicación. En el caso de las tasas de tráfico (en oposición a tarifa plana), por ejemplo, en comunicación celular servicios, la conmutación de circuito se caracteriza por una tarifa por unidad de tiempo de tiempo de conexión, incluso cuando no se transfieren datos, mientras que la conmutación de paquetes se caracteriza por una tarifa por unidad de información.

Modo de comunicación de paquetes puede ser utilizado con o sin reenvío de nodos intermedios (conmutadores de paquetes o enrutadores ). En todas las comunicaciones de modo de paquetes, los recursos de red son gestionados por multiplexación estadística o asignación de ancho de banda dinámica en la que un canal de comunicación se divide efectivamente en un número arbitrario de lógicas variable de velocidad de bits canales o flujos de datos. La multiplexación estadística, la conmutación de paquetes y otros store-and-forward buffering introduce latencia variable y el rendimiento en la transmisión. Cada secuencia lógica consiste en una secuencia de paquetes, los cuales normalmente se envían por los multiplexores y los nodos intermedios de la red de forma asíncrona utilizando primero en entrar, primero en salir buffering. Alternativamente, los paquetes pueden ser enviados de acuerdo a una cierta disciplina de programación para feria cola , modelado de tráfico o para diferenciada o garantizado la calidad del servicio , tales como colas equitativa ponderada o balde que gotea . En caso de un medio físico compartido, los paquetes pueden ser entregados de acuerdo con algún modo de paquetes de acceso múltiple esquema.

Multicine
técnicas
En modo circuito
(Ancho de banda constante)
TDM · FDM / WDM · SDM
La polarización de multiplexación
Spatial multiplexing (MIMO)
OAM multiplexación
Multiplexación estadística
(Ancho de banda variable)
Paquete de modo · Dinámica TDM
FHSS · DSSS
OFDMA · SC-FDM · MC-SS
Temas relacionados
Métodos canal de acceso
Media Access Control (MAC)

Contenido

[ editar ] Historia

El concepto de conmutación de pequeños bloques de datos fue explorada por primera vez por Paul Baran en la década de 1960. Independientemente, Donald Davies en el Laboratorio Nacional de Física (NPL) del Reino Unido ha desarrollado las mismas ideas que unos años más tarde (Abbate, 2000).

Leonard Kleinrock condujo una investigación a principios de teoría de colas , que resultó importante en la conmutación de paquetes, y publicó un libro en el campo relacionado de la tecnología digital conmutación de mensajes (sin los paquetes) en 1961, sino que también más tarde jugó un papel destacado en la construcción y gestión del primer mundo conmutación de paquetes de red, la ARPANET .

Baran desarrolló el concepto de bloque de conmutación de mensajes durante su investigación en la Corporación RAND de la Fuerza Aérea de los EE.UU. en las redes de comunicaciones de supervivencia, presentado por primera vez a la Fuerza Aérea en el verano de 1961 como briefing B-265 [1] y luego publicado como documento de RAND P -2626 en 1962 y luego incluido y ampliar un poco dentro de una serie de once ponencias tituladas En Comunicaciones Distribuidas en 1964. P-2626 de Baran documento describe una arquitectura general para una gran escala, red distribuida, las comunicaciones de supervivencia. El documento se centra en tres ideas fundamentales: en primer lugar, el uso de una descentralizada red con múltiples caminos entre dos puntos, y segundo, dividir los mensajes de usuario completos en lo que él llama bloques de mensajes (más tarde llamados paquetes), luego el tercero, la entrega de estos mensajes de almacenamiento y reenvío de conmutación.

Estudio de Baran hecho su camino a Robert Taylor y Licklider JCR en la Oficina de Información de Tecnología de Procesamiento , ambos evangelistas de red de área amplia, y ayudó a la influencia de Lawrence Roberts para adoptar la tecnología cuando Taylor lo puso a cargo del desarrollo de la ARPANET .

El trabajo de Baran fue similar a la investigación llevada a cabo de forma independiente por Donald Davies en el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido. En 1965, Davies desarrolló el concepto de las redes de conmutación de paquetes y el desarrollo de una red propuesta del Reino Unido de ancho. Le dio una charla sobre la propuesta en 1966, después de que una persona del Ministerio de Defensa (MoD) le dijo sobre el trabajo de Baran. Un miembro del equipo de Davies se reunió Lawrence Roberts en el 1967 ACM Simposio sobre Principios del sistema operativo, con lo que los dos grupos juntos.

Curiosamente, Davies había elegido algunos de los mismos parámetros para su diseño original de la red como Baran, tales como un tamaño de paquete de 1024 bits. En 1966 Davies propone que una red debe ser construido en el laboratorio para satisfacer las necesidades de morosidad y demostrar la viabilidad de conmutación de paquetes. El NPL Data Communications Network entró en servicio en 1970. Roberts y el equipo de ARPANET tomó el nombre de "conmutación de paquetes" en sí mismo del trabajo de Davies.

La primera red de ordenadores y la red de conmutación de paquetes desplegada para compartir recursos informáticos fue la Red Octopus en el Lawrence Livermore National Laboratory , que comenzó conectando cuatro Control Data 6600 computadoras a varios dispositivos de almacenamiento compartidos (incluyendo un IBM 2321 celda de datos [2] en 1968 y un IBM Photostore [3] en 1970) y varios cientos de modelos de teletipo 33 terminales ASR para el tiempo para compartir su uso a partir de 1968. [4]

En 1973 Vint Cerf y Bob Kahn escribió las especificaciones de Transmission Control Protocol (TCP), un protocolo de conexión en red para compartir recursos con conmutación de paquetes entre los nodos.

[ edit ] sin conexión y orientados a conexión de conmutación de paquetes

Dos modos principales de conmutación de paquetes existir; (1) a la conexión de conmutación de paquetes, también conocido como datagrama de conmutación, y (2) orientada a la conexión de conmutación de paquetes, también conocido como circuito virtual de conmutación. En el primer caso cada paquete incluye información completa de direccionamiento o encaminamiento. Los paquetes se enrutan individualmente, a veces resultando en diferentes rutas y entrega fuera de orden. En el segundo caso, una conexión se define y se asigna previamente en cada nodo durante una fase de conexión antes de cualquier paquete se transfiere. Los paquetes incluyen un identificador de conexión en lugar de información de la dirección, y se entregan en orden. Véase a continuación .

El servicio realmente suministrado al usuario por redes que utilizan los nodos de conmutación de paquetes puede ser o bien sin conexión (basado en datagramas mensajes), o la conmutación de circuitos virtuales (también conocido como orientado a conexión ). Algunos protocolos sin conexión es Ethernet , IP y UDP , orientados a la conexión de conmutación de paquetes protocolos son X.25 , Frame Relay , Multiprotocol Label Switching (MPLS) y TCP .

En las redes orientadas a conexión, cada paquete está etiquetado con un identificador de conexión en lugar de una dirección. La información de dirección se transfiere a cada nodo durante una conexión de fase de establecimiento, cuando la ruta hacia el destino se descubre y se añade una entrada a la tabla de conmutación en cada nodo de red a través del cual pasa la conexión. La señalización de los protocolos utilizados permiten la aplicación de especificar sus necesidades y de la red para especificar etc capacidad está disponible, y los valores aceptables para los parámetros de servicio para negociar. Distribución de un paquete es muy simple, ya que sólo requiere que el nodo para buscar el ID de la tabla. El encabezado del paquete puede ser pequeña, ya que sólo necesita contener el ID y cualquier otra información (tal como la longitud, marca de tiempo, o el número de secuencia), que es diferente para los diferentes paquetes.

En las redes sin conexión, cada paquete se marca con una dirección de destino, dirección de origen, y números de puerto, sino que también puede estar marcado con el número de secuencia del paquete. Esto evita la necesidad de una trayectoria dedicada a ayudar a que el paquete encontrará su camino a su destino, sino que significa que la información se necesita mucho más en la cabecera del paquete, que es por lo tanto más grande, y esta información debe ser consultado en el poder hambrientos de contenido direccionable de memoria. Cada paquete es enviado y puede ir a través de diferentes rutas; potencialmente, el sistema tiene que hacer el trabajo tanto para cada paquete como el sistema orientado a la conexión tiene que hacer en establecimiento de la conexión, pero con menos información en cuanto a los requisitos de la aplicación. En el destino, el mensaje original / datos se reúnen en el orden correcto, basado en el número de secuencia de paquete. Así, una conexión virtual , también conocido como un circuito virtual o flujo de bytes se proporciona al usuario final por una capa de transporte de protocolo, aunque los nodos intermedios de la red sólo proporciona una conexión de capa de red de servicio.

[ edit ] Conmutación de paquetes en redes

La conmutación de paquetes se utiliza para optimizar el uso de la capacidad de canal disponible en las redes de telecomunicaciones digitales, tales como las redes de ordenadores, para reducir al mínimo la transmisión de latencia (el tiempo que toma para que los datos pasen a través de la red), y para aumentar la robustez de la comunicación.

El uso más conocido de la conmutación de paquetes es el Internet y más redes de área local . La Internet es implementado por el conjunto de protocolos de Internet utilizando una variedad de capa de enlace de tecnologías. Por ejemplo, Ethernet y Frame Relay son comunes. Entrada más reciente de teléfonos móviles tecnologías (por ejemplo, GPRS , I-mode ) también utilizan conmutación de paquetes.

X.25 es un notable uso de conmutación de paquetes en que, a pesar de que se basa en métodos de conmutación de paquetes, que proporcionan circuitos virtuales para el usuario. Estos circuitos virtuales transportar paquetes de longitud variable. En 1978, la red X.25 proporcionó el primer paquete comercial internacional y de conmutación, el Packet Switched Servicio Internacional (IPSS). Asynchronous Transfer Mode (ATM) también es una tecnología de circuito virtual, que utiliza de longitud fija relé celda de conmutación de paquetes orientado a conexión.

Datagramas de conmutación de paquetes también se denomina conexión de red, ya que no se establecen las conexiones. Tecnologías como la conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS) y el protocolo de reserva de recursos (RSVP) crear circuitos virtuales en la parte superior de las redes de datagramas. Los circuitos virtuales son especialmente útiles en la construcción de mecanismos sólidos de conmutación por error y la asignación de ancho de banda para aplicaciones sensibles al retardo.

MPLS y sus predecesores, así como cajeros automáticos, han sido llamados "rápidos" tecnologías de paquetes. MPLS, de hecho, ha sido llamado "ATM sin ​​células". [5] modernos routers , sin embargo, no requieren de estas tecnologías para poder enviar paquetes de longitud variable a velocidades multigigabit través de la red.

[ edit ] X.25 Frame Relay vs conmutación de paquetes

Tanto X.25 y Frame Relay proporcionar orientado a la conexión de conmutación de paquetes, también conocida como la conmutación de circuito virtual. Una diferencia importante entre X.25 y Frame Relay de conmutación de paquetes es que X.25 es un protocolo fiable, sobre la base de nodo a nodo de petición automática de repetición , mientras que Frame Relay es un protocolo no fiable, longitud máxima del paquete es 1000 bytes. Cualquier retransmisiones deben ser realizadas por protocolos de capa superior. El protocolo X.25 es una capa de red de protocolo, y es parte de la suite de protocolo X.25, también conocido como la suite de protocolos OSI. Fue ampliamente utilizado en redes de conmutación durante la década de 1980 y principios de 1990, por ejemplo, como una alternativa a la conmutación de circuitos modo de terminal, y para cajeros automáticos . Frame relay es un desarrollo de X.25. La simplicidad de Frame Relay hizo considerablemente más rápido y más rentable que la conmutación de paquetes X.25. Frame Relay es un protocolo de capa de enlace de datos, y no proporciona las direcciones lógicas y de enrutamiento. Sólo se utiliza para "semi-permanentes" conexiones, mientras que las conexiones X.25 también puede ser establecida para cada sesión de comunicación. Frame Relay se utiliza para interconectar redes de área local o LAN segmentos, principalmente en los años 1990 por las grandes empresas que tenían la obligación de manejar el tráfico de telecomunicaciones pesada a través de redes de área amplia . [6] : 250 A pesar de los beneficios de la conmutación de paquetes frame relay, muchas empresas internacionales son quedarse con el estándar X.25. En los Estados Unidos, la conmutación de paquetes X.25 se utiliza mucho en las redes gubernamentales y financieros que utilizan las aplicaciones de mainframe. Muchas empresas no tenían la intención de cruzar a Frame Relay de conmutación de paquetes, ya que es más rentable utilizar X.25 en redes más lentas. En ciertas partes del mundo, particularmente en Asia y el Pacífico y América del Sur, X.25 era la tecnología disponible solo. [7]

[ editar ] Véase también

[ editar ] Referencias

  1. ^ Stewart, Bill (07/01/2000). "Paul Baran Inventa conmutación de paquetes" . Vivir Internet. http://www.livinginternet.com/i/ii_rand.htm . Consultado el 2008-05-08.
  2. ^ El IBM 2321 Unidad celda de datos , Columbia University Historia Informática
  3. ^ El IBM 1360 Photostore , Lawrence Livermore Historia Informática Laboratorio
  4. ^ . Mendicino, Samuel (30/11/1970) "Octopus: La Radiación Lawrence Red de Laboratorios" . http://www.rogerdmoore.ca/PS/OCTOA/OCTO.html . Consultado el 06/05/2009.
  5. ^ Entrevista con el autor (de un artículo basado en MPLS VPN) , G. Pildush
  6. ^ O'Brien, JA & Marakas, GM (2009). Gestión de los Sistemas de Información (9 ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill/Irwin.
  7. ^ Girard, K. (1997, enero). X.25 usuarios se mantiene fiel a pesar de bombo de frame relay. Computerworld, 31 (4), 16. Consultado el 6 de 2009, de ABI / INFORM Global base de datos. (Documento de identidad: 10.946.641).

[ editar ] Bibliografía

[ editar ] Otras lecturas

  • Katie Hafner, Where Wizards Stay Up Late (Simon and Schuster, 1996), pp 52-67
  • Janet Abbate, La invención de la Internet (MIT Press, 2000) ISBN 0-262-51115-0
  • Arthur Norberg, Judy E. O'Neill, La transformación de Tecnología Informática: Procesamiento de la Información para el Pentágono, 1962-1982 (Johns Hopkins University, 1996)

[ editar ] Enlaces externos

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