Conmutación de Redes: Conceptos Esenciales y Técnicas Clave

Conmutación de Redes: Conceptos Fundamentales

La conmutación es un proceso esencial en las redes de comunicación que permite conectar a usuarios ubicados en distintos lugares y distancias a través de una infraestructura común. Su objetivo principal es facilitar la transferencia eficiente de información, seleccionando el camino más apropiado dentro de la red.

Este proceso consiste en establecer un sistema de comunicación bidireccional entre dos puntos, un emisor y un receptor, utilizando equipos o nodos de transmisión intermedios. Operando principalmente en la capa 2 del modelo OSI (Capa de Enlace de Datos), la conmutación es crucial para descongestionar la red, reducir el tráfico y optimizar el ancho de banda disponible para los usuarios.

Tipos de Conmutación

Existen dos categorías principales de conmutación, que definen cómo se establece la conexión entre los puntos de comunicación:

Conmutación Física

La conmutación física establece una conexión dedicada y continua. Se trata de una trayectoria física ininterrumpida de conductor entre el transmisor y el receptor, garantizando un canal exclusivo para la comunicación durante toda su duración.

Conmutación Lógica

A diferencia de la física, la conmutación lógica no requiere una conexión dedicada. Se basa en un sistema de direcciones de origen y destino, utilizando una o varias de las técnicas de conmutación disponibles en la red para el envío de la información. La ruta puede variar y ser compartida por otros usuarios.

Técnicas de Conmutación en Redes

Las redes de comunicación emplean diversas técnicas de conmutación para gestionar el flujo de datos. Estas se clasifican principalmente en función de si establecen una conexión física o lógica:

• Conmutación de Circuitos (Conexión Física)
• Conmutación de Paquetes (Conexión Lógica)
• Conmutación de Mensajes (Conexión Lógica)
• Conmutación de Celdas (Conexión Lógica)

Conmutación de Circuitos

La conmutación de circuitos requiere el establecimiento de una conexión física dedicada entre las dos estaciones que desean comunicarse. Una vez establecido el circuito, este permanece activo y exclusivo para esa comunicación hasta que se desconecta. Un ejemplo clásico de aplicación de esta técnica es la red telefónica pública convencional (RTC).

Fases de la Conmutación de Circuitos

Las redes de conmutación de circuitos operan en tres fases principales:

1. Establecimiento del circuito: Se crea una ruta dedicada entre el origen y el destino.
2. Transferencia de datos: Los datos fluyen a través del circuito establecido.
3. Desconexión del circuito: La ruta dedicada se libera para ser utilizada por otras comunicaciones.

Red Telefónica Conmutada (RTC)

La Red Telefónica Conmutada (RTC) es un claro ejemplo de red basada en conmutación de circuitos. Está diseñada primordialmente para la transmisión de voz, aunque también puede transportar datos.

Conmutación de Paquetes

La conmutación de paquetes es una técnica avanzada que combina las ventajas de la conmutación de circuitos (eficiencia en el uso del ancho de banda) con las de la conmutación de mensajes (flexibilidad). En esta técnica, los mensajes se dividen en pequeñas unidades llamadas "paquetes", que pueden viajar por rutas diferentes y reensamblarse en el destino. Internet es el ejemplo más prominente de una red que utiliza la conmutación de paquetes.

Packet Assembly and Disassembly (PAD)

El proceso de fraccionamiento del mensaje en el nodo origen, el empaquetamiento de los datagramas y su posterior secuenciación y reensamblaje en el nodo destino es realizado por un dispositivo o función lógica conocida como Packet Assembly and Disassembly (PAD).

Conmutación de Paquetes por Circuitos Virtuales

Dentro de la conmutación de paquetes, los circuitos virtuales establecen una conexión lógica entre el transmisor y el receptor. Aunque no es una conexión física dedicada, los paquetes siguen una ruta predefinida o una secuencia lógica. Estos circuitos pueden ser:

• Temporales: Se establecen de principio a fin de una conversación específica entre una computadora transmisora y una receptora, y se liberan al finalizar.
• Permanentes: Permanecen establecidos mientras las computadoras transmisora y receptora estén activas, ofreciendo una conexión lógica constante.

Conmutación de Mensajes

Aunque no se detalla extensamente en el texto original, la conmutación de mensajes se basa en el envío de mensajes completos entre estaciones. Cada nodo de la red almacena el mensaje completo antes de reenviarlo al siguiente nodo, un proceso conocido como Store and Forward.

Store and Forward

El concepto de Store and Forward (Almacenar y Reenviar) es fundamental en la conmutación de mensajes y también se aplica en ciertos contextos de conmutación de paquetes. Implica que un nodo de red recibe un mensaje o paquete completo, lo almacena temporalmente, y luego lo reenvía al siguiente nodo en la ruta hacia su destino.

Conmutación de Celdas

La conmutación de celdas es una técnica especializada que utiliza unidades de datos de tamaño fijo y pequeño, llamadas "celdas". Esta característica permite que la conmutación sea realizada de manera muy eficiente en hardware, sin la complejidad y el consumo de tiempo de cálculo que implica el procesamiento de tramas (frames) de tamaño variable.

Asynchronous Transfer Mode (ATM)

Un ejemplo destacado de tecnología basada en la conmutación de celdas es ATM (Asynchronous Transfer Mode). Las celdas ATM son estructuras de datos de 53 bytes, compuestas por dos campos principales: el Header (cabecera) y el Payload (carga útil).