Tecnologia de Redes I - 9na Unidad

Prof. Jose Zelada Peralta

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 Redes de Área Amplia I: Conmutación de Paquetes

· Redes Conmutadas: Conceptos Básicos.
· Conmutación de Paquetes: principios, técnicas de conmutación, tamaño de paquete.
· Encaminamiento: características, estrategias de encaminamiento.
· X.25: Servicio de Circuito digital, formato de paquete, multiplexación, control de flujo y de errores, secuencias de paquetes.

Redes Conmutadas: Conceptos Básicos.

La red consiste en una sucesión alternante de nodos y canales de comunicación, es decir, después de ser transmitida la información a través de un canal, llega a un nodo, éste a su vez, la procesa para enviarla por el siguiente canal que llega al siguiente nodo, y así sucesivamente.


Existen dos tipos de conmutación en este tipo de redes: conmutación de paquetes y conmutación de circuitos.

En la conmutación de paquetes, el mensaje se divide en pequeños paquetes, a cada uno se le agrega información de control (por ejemplo, las direcciones el origen y del destino), y éstos circulan de nodo en nodo, posiblemente siguiendo diferentes rutas. Al llegar al nodo al que está conectado el usuario destino, se re ensambla el mensaje y se le entrega. Esta técnica se puede explicar por medio de una analogía con el servicio postal. Supongamos que se desea enviar todo un libro de un punto a otro geográficamente separado.

La conmutación de paquetes equivale a separar el libro en sus hojas, poner cada una de ellas en un sobre, con la dirección del destino y depositar todos los sobres en un buzón. Cada sobre recibe un tratamiento independiente, siguiendo posiblemente rutas diferentes para llegar a su destino, pero una vez que han llegado todos a su destino, se puede re ensamblar el libro.

Por otra parte, en la conmutación de circuitos se busca y reserva una trayectoria entre los usuarios, se establece la comunicación y se mantiene esta trayectoria durante todo el tiempo que se esté transmitiendo información.

Para establecer una comunicación con esta técnica se requiere de una señal que reserve los diferentes segmentos de la ruta entre ambos usuarios, y durante la comunicación el canal quedará reservado para esta pareja de usuarios.


Conmutación de Paquetes: Principios, Técnicas de conmutación, Tamaño de paquete.

Principios de la conmutación de paquetes
Hasta antes de la década de 1970, el método más utilizado era la Conmutación de Circuitos, el cual, debido al calificativo de ineficiente que recibió de muchas personas que sostenían que no era ágil para las conexiones de datos y sobre todo por lo que dos dispositivos conectados en red tienen que transmitir y recibir datos a una misma velocidad, lo cual limita la utilidad de la red, entonces aparece la Conmutación de Paquetes y con ello sus respectivas técnicas.

Un Paquete es un grupo de información que consta de dos partes: los datos propiamente dichos y la información de control, en la que está especificado la ruta a seguir a lo largo de la red hasta el destino del paquete. Mil octetos es el límite de longitud superior de los paquetes, y si la longitud es mayor el mensaje se fragmenta en otros paquetes.

Ventajas generales:- Los paquetes forman una cola y se transmiten lo más rápido posible.- Permiten la conversión en la velocidad de los datos.- La red puede seguir aceptando datos aunque la transmisión se hará lenta.- Existe la posibilidad de manejar prioridades(si un grupo de información es más importante que los otros, será transmitido antes que dichos otros).

Técnicas de Conmutación:
Para la utilización de la Conmutación de Paquetes se han definido dos tipos de técnicas:

• los Datagramas y 
• los Circuitos Virtuales.

Datagramas:

• Considerado el método más sensible.
• No tiene fase de establecimiento de llamada.
• El paso de datos es más seguro.
• No todos los paquetes siguen una misma ruta.
• Los paquetes pueden llegar al destino en desorden debido a que su tratamiento es independiente.
• Un paquete se puede destruir en el camino, cuya recuperación es responsabilidad de la estación de destino.(esto da a entender que el resto de paquetes están intactos)

Circuitos Virtuales:

• Son los más usados.
• Su funcionamiento es similar al de redes de conmutación de circuitos.
• Previo a la transmisión se establece la ruta previa a la transmisión de los paquetes por medio de paquetes de Petición de Llamada (pide una conexión lógica al destino) y de Llamada Aceptada (en caso de que la estación destino esté apta para la transmisión envía este tipo de paquete ); establecida la transmisión, se da el intercambio de datos, y una vez terminado, se presenta el paquete de Petición de Liberación(aviso de que la red está disponible, es decir que la transmisión ha llegado a su fin). -
• Cada paquete tiene un identificador de circuito virtual en lugar de la dirección del destino.
• Los paquetes se recibirán en el mismo orden en que fueron enviados.

 

Tamaño del Paquete

Esta en relacion con el tiempo de transmision, es decir :
Supongamos que tenemos que transmitir un paquete de cuarenta octetos con tres octetos de cabecera desde la estación X a la estación Y por medio de los nodos a y b; entonces el paquete irá primero desde la estación X al nodo a, y una vez recibido completo en el nodo a, se enviará al nodo b y cuando haya recibido el nodo b completo al paquete se enviará a la estación Y.

El tiempo de transmisión(despreciado el tiempo de conmutación) será de: 129 (43 octetos * 3 transmisiones del paquete ).

Comparaciones Técnicas entre la Conmutación de Circuitos y Conmutacion de Paquetes

Para referirnos a este tema, en primer lugar abordaremos lo que se conoce con el nombre de Prestaciones y luego se analizarán otras características:

Prestaciones:

• Retardo de Propagación: Tiempo en el paso de información entre nodo y nodo.
• Tiempo de transmisión: Tiempo que tarda el transmisor en enviar el bloque
• Retardo de nodo: Tiempo que un nodo tarda para la comutación.

Otras características en:

Conmutación de Circuitos:

• Servicio transparente y velocidad constante.
• Sufren retardo debido al establecimiento de llamada
• Los datos Analógicos o Digitales van desde el origen hasta el destino.

Conmutación de Paquetes:

• Los datos deben ser convertidos de Analógicos a Digitales por medio de un circuito virtual antes de la transmisión.
• Tienen bits suplementarios relativos.
• Existe retardo previo a la transmisión.

Datagramas:

• Su llegada es en orden diferente.
• No existe establecimiento de llamada(son rápidos para mensajes cortos).

Funcionamiento Externo e Interno

La elección de un circuito virtual interno o externo, depende de los objetivos específicos en el diseño de la red y el coste prioritario.

Una de las características más importante de una red de conmutación de paquetes es el uso de datagramas o de circuitos virtuales.

Circuito virtual externo: Se establece una conexión lógica entre dos estaciones. Los paquetes se marcan con un número de circuito virtual y uno de secuencia; los paquetes se reciben en orden

Datagrama externo: Cada paquete se transmite de forma independiente marcándose con una dirección de destino y se recibe de forma desordenada.

 
Circuito virtual interno: Se define y se marca una ruta para los paquetes entre dos estaciones. Todos los paquetes de dicho circuito virtual siguen la misma ruta y se reciben en el destino en le mismo orden

Datagrama interno: La red trata de forma independiente cada paquete. Los paquetes se marcan con una dirección de destino y pueden recibirse desordenadamente en el nodo de destino.

Encaminamiento: características, estrategias de encaminamiento.
Encaminamiento : Sus requisitos:

• Exactitud
• Imparcialidad
• Optimización
• Robustez
• Eficiencia
• Simplicidad
• Estabilidad

Criterios de funcionamiento:
Es la parte más compleja y crucial que se debe analizar previo a una transmisión de datos para lograr el rendimiento más efectivo.Se puede optar por:

Elección de la ruta:

- Camino con el menor número de saltos.

- Camino que implique el mínimo coste

El metodo del minimo coste es el más utilizado. ( para esto, se asocia un coste a cada enlace y para dos estaciones se elige la ruta con el coste mínimo).

Instante y lugar de decisión:La decisión de encaminamiento se hace en base a un paquete o a un circuito virtual. Cuando se hace en base a datagramas la decisión de encaminamiento se toma de forma individual para cada paquete en el caso de circuitos virtuales internos los paquetes regidos a este circuito seguirán la misma ruta.

Existe un tercer caso que es el encaminamiento de Origen, en el que la estación de origen es la que toma las decisiones y no los nodos de la red.Importante:

El nodo o nodos son responsables de la decisión de Encaminamiento el cual puede ser de dos tipos:

Distribuido: Es el más común con mayor robustez en el que cada nodo tiene la responsabilidad de seleccionar un enlace de salida-

Centralizado: Un solo nodo designado toma la decisión(este pude estar en el Centro de Control de la Red); una gran desventaja es que un fallo de este nodo produce un bloqueo total de la red.

Se puede hablar también del Encaminamiento de Origen, en el que la estación de origen toma cualquier tipo de decisión.

Estrategias de Encaminamiento:

1.- Estático:
- Especificación para cada par de nodos origen-destino, la identidad del siguiente nodo en la ruta.

- No se necesita saber la ruta completa sino sola la del siguiente nodo.

- No existe diferenciación entre Datagramas y Circuitos Virtuales ya que todos los paquetes van a seguir una misma ruta.-

Ventajas: Simplicidad y buen funcionamiento.-

Desventaja: Falta de flexibilidad (no existe reacción a fallos ni congestionamiento).

2.- Inundaciones:
- Para mensajes de alta prioridad.

- No se precisa información sobre la red.

- El nodo origen envía una copia del paquete a los nodo vecinos, y éstos mediante enlaces enviarán al resto de nodos hasta que una copia llegue al destino.-

Propiedades:

a.- Se prueban los posibles caminos entres los nodos origen y destino.

b.- Una copia del paquete usará el menor número de saltos.

c.- Se visitan todos los nodos que estén directa o indirectamente conectados con el origen.

d.- Generación de demasiado tráfico.

3.- Aleatorio:
Mejoramiento del anterior(mayor control del congestionamiento).

- Selección de un único camino de salida para transmitir el pauete entrante.

- El enlace de salida se elige en forma aleatoria sin tomar en cuenta el enlace anterior.

4.- Adaptable: - Las decisiones cambian a medida de las condiciones de la red (si la red tiene fallos el nodo o línea ya sabe que no puede ser parte de la ruta y; en caso de congestionamiento se rodeará la zona estionada).

- Los nodos intercambian información sobre el estado de la red.

- Esta técnica es más utilizada que la Estática por:

• 1.- Mejoramiento del las Prestaciones.
  
• 2.- Retraza la aparición de situaciones graves de congestionamiento.
  

X.25: Servicio de Circuito digital, formato de paquete, multiplexación, control de flujo y de errores, secuencias de paquetes.

X.25

X-25.- Protocolo Estándar· Aprobado en 1976· Interfaz · Interaccionar con redes de conmutación de paquetes.·

Especifica 3 capas o FÍSICA: o ENLACE: o NIVEL DE PAQUETE:

Los datos pueden segmentarse en varios paquetes la información de control incluida en el paquete tiene varios objetivos:
>Identificación de un Circuito Virtual
> Definición de números de secuencia

SERVICIO DE CIRCUITO VIRTUAL:Llamadas Virtuales - Circuito Virtual

Establece una petición y una liberación de llamada

Circuitos Virtuales Permanentes: - Circuito Virtual Fijo-

La Transferencia de los datos es igual a la Llamadas Virtuales; pero no se necesita ni el establecimiento ni el cierre de las Llamadas.

SECUENCIA DE EVENTOS:
- Paquete Petición de Llamada (Call Request)

- Paquete Llamada Entrante(In Coming Call)

- Paquete Llamada Aceptada (Call Accepted)

- Paquete Llamada Establecida (Call Connected)

- Paquete de Petición de Liberación (Clear Request)

- Paquete Confirmación de Liberación (Clear Confirmation).

- Paquete Indicación de Liberación (Clear Indication) -

- Confirmación de Liberación (Clear Confirmation).

- Paquete Interrupción (Interrupt)- Diagnostico (Diagnostic)

- Paquetes Registro (Registration)

FORMATO DE PAQUETE:

MULTIPLEXACION:

Servicio más importante del X.25.
- Un DTE puede establecer hasta 4095 Circuitos Virtuales simultáneamente con otros DTE sobre el mismo enlace físico, el DTE puede asignar internamente estos circuitos de cualquier forma, cada circuito corresponde por ej. Aplicación, proceso, terminal, etc.

- La línea DTE-DCE permite multiplexación (full duplex) (un paquete asociado a un Circuito Virtual se puede transmitir en ambos sentidos en cualquier tiempo).


SECUENCIAS DE PAQUETES:
 

REINICIO Y REARRANQUE
Son facilidades para la recuperación de errores.

REINICIO:
Reiniciar un Circuito Virtual:

- Número de secuencia se hagan 0 en ambos extremos.

- Se pierden los paquetes de datos o de interrupción en tránsito.

- Función de un protocolo de nivel superior: recuperación de paquetes perdidos.

Condiciones de Error que provocan el Reinicio:
- Perdida de Paquetes.

- Errores en el número de secuencia.

- Congestión.

- Pérdida de un Circuito Virtual interno a la red.

El DTE o el DCE pueden originar un reinicio a traves del uso de un Paquete Petición de Reinicio (Reset Request) o una Indicación de Reinicio (Reset Indication) a estos el receptor responderá con un Paquete Confirmación de Reinicio (Reset Confirmation), es responsabilidad del DCE involucrado informar al otro extremo.

REARRANQUE:
Por situación de error más seria Ej. Pérdida temporal de acceso a la red.· El envío de un Paquete Petición d Rearranque (Restart Request) es equivalente a la emisión de un Paquete Petición Liberación sobre todas las Llamadas Virtuales y una de Petición de Reinicio sobre todos los Circuitos Virtuales; tanto el DCE como el DTE pueden iniciar la sesión.