Conceptos Esenciales de Conmutación en Redes Informáticas

Conmutación de Redes: Principios Fundamentales

La conmutación es el proceso esencial mediante el cual se establecen conexiones entre diferentes nodos, ubicados en distintas localizaciones y distancias, con el fin de crear un camino apropiado para la comunicación entre dos usuarios de una red de telecomunicaciones. Este mecanismo permite la descongestión entre los usuarios de la red, disminuyendo el tráfico y optimizando el uso del ancho de banda. Generalmente, el proceso de conmutación pasa por tres fases clave: establecimiento, transferencia de datos y liberación de recursos.

Tipos de Conmutación

Conmutación de Circuitos

La conmutación de circuitos es una técnica en la que se establece, mantiene y termina un circuito físico dedicado a través de una red de proveedor de servicios para cada sesión de comunicación. Este método crea una conexión física directa entre dos dispositivos y generalmente implica tres fases:

• Establecimiento del circuito: Se reserva un camino dedicado y exclusivo para la comunicación.
• Transferencia de datos: Los datos se envían a través del circuito establecido, garantizando un flujo constante.
• Desconexión del circuito: El camino dedicado se libera al finalizar la comunicación, haciendo los recursos disponibles para otros usuarios.

Conmutación de Mensajes

En la conmutación de mensajes, el mensaje completo debe ser almacenado de forma temporal en cada nodo intermedio antes de poder ser reenviado al siguiente. Esto implica que los nodos intermedios deben poseer una gran capacidad de almacenamiento para gestionar los mensajes en tránsito, ya que el mensaje se transmite como una unidad indivisible.

Conmutación de Paquetes

La conmutación de paquetes es una solución altamente eficiente y flexible para la transmisión de datos en redes modernas. Se define como una técnica de envío de información empaquetada, donde la red se encarga de su encaminamiento hasta el punto de destino. En este modelo, los datos son transmitidos en unidades discretas, formadas por bloques de longitud variable denominados paquetes, que pueden seguir rutas diferentes y ser reensamblados en el destino.

Elementos y Conceptos Clave en Redes Conmutadas

Switch (Conmutador)

Un switch o conmutador es un dispositivo de red fundamental utilizado para conectar varias redes o segmentos de red en una sola, operando principalmente en la capa 2 del modelo OSI (capa de enlace de datos). Su función es reenviar tramas de datos a puertos específicos basándose en las direcciones MAC, mejorando la eficiencia de la red.

Datagrama

Un datagrama es un fragmento de paquete que se envía con la información suficiente (como la dirección de destino) para que la red pueda encaminar dicho fragmento hacia el equipo terminal de datos receptor, de manera independiente a los fragmentos restantes del mensaje original. Cada datagrama es tratado como una unidad autónoma.

Circuitos Virtuales

Un circuito virtual es un sistema de comunicación que simula una conexión dedicada entre dos puntos finales, aunque los datos de un usuario origen pueden ser transmitidos a un usuario destino a través de más de un circuito de comunicaciones real durante un cierto período de tiempo. Proporciona una secuencia garantizada de paquetes y un control de flujo.

Circuitos Virtuales Conmutados (SVC)

Los Circuitos Virtuales Conmutados (SVC) son un tipo de circuito virtual que se establece y libera dinámicamente para cada sesión de comunicación, de manera similar a cómo funcionan las llamadas en las redes de telefonía. Son ideales para transmisiones esporádicas donde la conexión se establece y libera según la necesidad, optimizando el uso de recursos de red.

Desafíos en la Conmutación: Congestión de Red

La congestión de red se produce cuando la demanda de recursos de la red excede su capacidad, lo que lleva a una degradación del rendimiento. Las causas comunes de congestión incluyen:

• Memoria insuficiente en los conmutadores: Esto provoca el llenado de las colas de entrada y la eventual pérdida de paquetes.
• Insuficiente capacidad de procesamiento (CPU) en los nodos: Una CPU sobrecargada ralentiza el manejo y reenvío de paquetes, contribuyendo al embotellamiento.