Conmutación de Circuitos

• Conmutación de circuitos (circuit switching)
La conmutación de circuitos es un tipo de comunicación que establece o
crea un canal dedicado (o circuito) durante la duración de una sesión.
Después de que es terminada la sesión (e.g. una llamada telefónica) se
libera el canal y éste podrá ser usado por otro par de usuarios.
El ejemplo más típico de este tipo de redes es el sistema telefónico la cual
enlaza segmentos de cable para crear un circuito o trayectoria única
durante la duración de una llamada o sesión. Los sistemas de conmutación
de circuItos son ideales para comunicaciones que requieren que los
datos/información sean transmitidos en tiempo real.
• Conmutación de paquetes (packet switching)
En los sistemas basados en conmutación de paquetes, la
información/datos a ser transmitida previamente es ensamblada en
paquetes. Cada paquete es entonces transmitido individualmente y éste
puede seguir diferentes rutas hacia su destino. Una vez que los paquetes
llegan a su destino, los paquetes son otra vez re-ensamblados.

Mientras que la conmutación de circuitos asigna un
canal único para cada sesión, en los sistemas de
conmutación de paquetes el canal es compartido por
muchos usuarios simúltaneamente. La mayoría de los
protocolos de WAN tales como TCP/IP, X.25, Frame
Relay, ATM, son basados en conmutación de paquetes.
La conmutación de paquetes es más eficiente y
robusto para datos que pueden ser enviados con
retardo en la transmisión (no en tiempo real), tales
como el correo electrónico, paginas web, archivos, etc.

• En el caso de aplicaciones como voz, video o audio la
conmutación de paquetes no es muy recomendable a
menos que se garantize un ancho de banda adecuado para
enviar la información. Pero el canal que se establece no
garantiza esto, debido a que puede existir tráfico y nodos
caídos durante el recorrido de los paquetes. Estos son
factores que ocasionen que los paquetes tomen rutas
distintas para llegar a su destino. Por eso se dice que la ruta
que toman los paquetes es "probabilística", mientras que
en la conmutación de circuitos, esta ruta es
"determinística".
• Existen dos vertientes en la conmutación de paquetes:
» Virtual Circuit Packet Switching (e.g. X.25, Frame Relay)
» Datagram Switching (e.g. Internet)

• En general puede decirse que ambas técnicas de conmutación
pueden emplearse bajos los siguientes criterios:
• Conmutación de circuitos:Tráfico constante
• Retardos fijos
• Sistemas orientados a conexión
• Sensitivos a pérdidas de la conexión
• Orientados a voz u otras aplicaciones en tiempo real
•
Conmutación de paquetes:Tráfico en ráfagas
• Retardos variables
• Orientados a no conexión (pero no es una regla)
• Sensitivos a pérdida de datos
• Orientados a aplicaciones de datos

Conmutación de Circuitos
La conmutación de circuitos se usa en
redes telefónicas públicas. La técnica de
conmutación de circuitos se desarrolló
para tráfico de voz aunque también
puede gestionar tráfico datos de forma
no muy eficiente.
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En la conmutación de circuitos se
establece un canal de comunicaciones
dedicado entre dos estaciones, en donde,
se reservan recursos de transmisión y de
conmutación de la red para su uso
exclusivo en el circuito durante la
conexión.
9

La transmisión es transparente, ya que, una
vez establecida la conexión es como si
estuviesen directamente conectados los
dispositivos
10

¿Cómo funciona?
En la conmutación de circuitos se establece un
canal de comunicaciones dedicado entre dos
estaciones, en donde, se reservan recursos de
transmisión y de conmutación de la red para
su uso exclusivo en el circuito durante la
conexión.
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Multiplexado
• El ancho de banda disponible se multiplexa(TDM, FDM).
• Ancho de Banda disponible se divide entre el número de
usuarios: ineficiente con baja carga.
13

Un poco de historia
Con la invención del telégrafo nacen las
telecomunicaciones, pero este presentaba
varios inconvenientes:
- No estaba disponible para usuarios finales.
- Las líneas de telégrafo solo podía enviar un mensaje
a la vez.
- No servía para mensajes urgentes.
14

Un poco de historia
Debido a estos problemas y con la finalidad de
aumentar el ancho de banda de las líneas
telegráficas, Alexander Graham Bell, consigue
el ancho de banda suficiente para pasar el
espectro de voz humana.
TELECOMUNICACIONES3 de junio de 2016 15

Un poco de historia
Así aparecen los primeros teléfonos que
permitían la comunicación punto a punto.

Un poco de historia
Esto se convierte en un problema cuando
todos quieren tener un teléfono.
N*(N-1)/2
Para N = 4 necesitamos 6 enlaces.
Para N = 100 necesitamos 4950 enlaces.

La solución al enorme incremento de
enlaces de comunicación fue la
aparición de las centrales locales, que
usaban un panel de conmutación.

Es aplicado a la telefonía, opera a nivel físico
de OSI.
A B

Centrales de Conmutación
Central manual Central paso a paso

Ventajas:
• La transmisión se realiza en tiempo real, siendo adecuado para comunicación
de voz y video.
• Acaparamiento de recursos. Los nodos que intervienen en la comunicación
disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesión.
• No hay contención. Una vez que se ha establecido el circuito las partes
pueden comunicarse a la máxima velocidad que permita el medio, sin
compartir el ancho de banda ni el tiempo de uso.
• El circuito es fijo. Dado que se dedica un circuito físico específicamente para
esa sesión de comunicación, una vez establecido el circuito no hay pérdidas de
tiempo calculando y tomando decisiones de encaminamiento en los nodos
intermedios. Cada nodo intermedio tiene una sola ruta para los paquetes
entrantes y salientes que pertenecen a una sesión específica.
• Simplicidad en la gestión de los nodos intermedios. Una vez que se ha
establecido el circuito físico, no hay que tomar más decisiones para
encaminar los datos entre el origen y el destino.

Desventajas
• Retraso en el inicio de la comunicación. Se necesita un tiempo
para realizar la conexión, lo que conlleva un retraso en la
transmisión de la información.
• Acaparamiento (bloqueo) de recursos. No se aprovecha el
circuito en los instantes de tiempo en que no hay transmisión
entre las partes. Se desperdicia ancho de banda mientras las
partes no están comunicándose.
• El circuito es fijo. No se reajusta la ruta de comunicación,
adaptándola en cada posible instante al camino de menor
costo entre los nodos. Una vez que se ha establecido el
circuito, no se aprovechan los posibles caminos alternativos
con menor coste que puedan surgir durante la sesión.
• Poco tolerante a fallos. Si un nodo intermedio falla, todo el
circuito se viene abajo. Hay que volver a establecer
conexiones desde el principio.

Diversos aspectos importantes de las redes de
conmutación de circuitos han cambiado de
forma drástica con el incremento de la
complejidad y digitalización de las redes de
telecomunicaciones públicas, haciendo que
las técnicas de encaminamiento jerárquico
hayan sido reemplazadas por otros no
jerárquicas, más flexibles y potentes, que
permiten mayor eficiencia y flexibilidad

Una comunicación mediante circuitos
conmutados posee tres etapas bien definidas.
Establecimiento del circuito
Transferencia de datos
Cierre del circuito

Establecimiento del circuito
Cuando un usuario quiere obtener servicios
de red para establecer una comunicación se
deberá establecer un circuito entre la estación
de origen y la de destino. En esta etapa
dependiendo de la tecnología utilizada se
pueden establecer la capacidad del canal y el
tipo de servicio.

Transferencia de datos
Una vez que se ha establecido un circuito
puede comenzar la transmisión de
información. Dependiendo del tipo de redes y
del tipo de servicio la transmisión será digital
o analógica y el sentido de la misma será
unidireccional o full dúplex.

Cierre del Circuito
Una vez que se ha transmitido todos los datos,
una de las estaciones comienza la terminación
de la sesión y la desconexión del circuito. Una
vez liberado los recursos utilizados por el
circuito pueden ser usados por otra
comunicación.

Elementos de la Conmutación de
Circuitos

Red de Abonado
• Red analógica
• 6 a 7 km. de distancia (usuario a la central)
• Gran cantidad de cableado
• Red que transporta poco tráfico
• 2 hilos

Red de enlace
Esta formado por las troncales que enlazan las
centrales de conmutación, pueden tener miles
de kilómetros y transportan gran cantidad de
llamadas multiplexadas.
• Red digital
• Buena calidad
• Alto tráfico
• 4 hilos

Central telefónica de conmutación
Es el nodo que establece, mantiene y termina las
conexiones (llamadas) entre 2 usuarios. Se
encarga de la señalización así como de facilitar
la información sobre su progreso.
Utilizan conceptos de conmutación a nivel físico
del modelo OSI para encaminar adecuadamente
las llamadas.
Utilizan técnicas de multiplexación para enviar
varias conversaciones a través de las troncales.

Conmutación de Mensajes
El mensaje es una unidad lógica de datos de usuario,
de datos de control o de ambos que el terminal emisor
envía al receptor.
 El mensaje consta de los siguientes elementos llamados
campos:
 Datos del usuario. Depositados por el interesado.
 Caracteres SYN. (Caracteres de Sincronía).
 Campos de dirección. Indican el destinatario de la
información.
 Caracteres de control de comunicación.
 Caracteres de control de errores.

• Además de los campos citados, el mensaje
puede contener una cabecera que ayuda a la
identificación de sus parámetros (dirección de
destino, enviante, canal a usar, etc.).

La conmutación de mensajes se basa en el envío
de mensaje que el terminal emisor desea
transmitir al terminal receptor aun nodo o
centro de conmutación en el que el mensaje es
almacenado y posteriormente enviado al
terminal receptor o a otro nodo de conmutación
intermedio, si es necesario. Este tipo de
conmutación siempre conlleva el
almacenamiento y posterior envío del mensaje lo
que origina que sea imposible transmitir el
mensaje al nodo siguiente hasta la completa
recepción del mismo en el nodo precedente.

El tipo de funcionamiento hace necesaria las
existencias de memorias de masas intermedias
en los nodos de conmutación para almacenar
la información hasta que ésta sea transferida
al siguiente nodo. Así mismo se incorpora los
medios necesarios para la detección de
mensajes erróneos y para solicitar la
repetición de los mismos al nodo precedente.

Esquema de la Conmutación de
Mensajes

Uso principal
Este método era el usado por los sistemas telegráficos,
siendo el más antiguo que existe. Para transmitir un
mensaje a un receptor, el emisor debe enviar primero
el mensaje completo a un nodo intermedio el cual lo
encola en la cola donde almacena los mensajes que le
son enviados por otros nodos. Luego, cuando llega su
turno, lo reenviará a otro y éste a otro y así las veces
que sean necesarias antes de llegar al receptor. El
mensaje deberá ser almacenado por completo y de
forma temporal en el nodo intermedio antes de poder
ser reenviado al siguiente, por lo que los nodos
temporales deben tener una gran capacidad de
almacenamiento.
3 de junio de 2016 TELECOMUNICACIONES 39

Ventajas
Se multiplexan mensajes de varios procesos hacia un
mismo destino, y viceversa, sin que los solicitantes
deban esperar a que se libere el circuito
• El canal se libera mucho antes que en la conmutación
de circuitos, lo que reduce el tiempo de espera
necesario para que otro remitente envíe mensajes.
• No hay circuitos ocupados que estén inactivos. Mejor
aprovechamiento del canal.
• Si hay error de comunicación se retransmite una
menor cantidad de datos.

Desventajas
• Se añade información extra de encaminamiento
(cabecera del mensaje) a la comunicación. Si esta
información representa un porcentaje apreciable del
tamaño del mensaje el rendimiento del canal
(información útil/información transmitida) disminuye.
• Mayor complejidad en los nodos intermedios:
– Ahora necesitan inspeccionar la cabecera de cada mensaje
para tomar decisiones de encaminamiento.
– También deben examinar los datos del mensaje para
comprobar que se ha recibido sin errores.
– También necesitan disponer de memoria (discos duros) y
capacidad de procesamiento para almacenar, verificar y
retransmitir el mensaje completo.

Topología en bus
• Red cuya topología se caracteriza por tener un
único canal de comunicaciones (denominado
bus, troncal o backbone) al cual se conectan
los diferentes dispositivos. De esta forma todos
los dispositivos comparten el mismo canal
para comunicarse entre sí.

Ventajas y Desventajas del Bus
Ventajas
• Facilidad de implementación y crecimiento.
• Simplicidad en la arquitectura.
Desventajas
• Longitudes de canal limitadas.
• Un problema en el canal usualmente degrada toda la red.
• El desempeño se disminuye a medida que la red crece.
• El canal requiere ser correctamente cerrado (caminos
cerrados).
• Altas pérdidas en la transmisión debido a colisiones entre
mensajes.
• Es una red que ocupa mucho espacio.

Topología en Anillo
• Topología de red en la que cada estación está conectada a la
siguiente y la última está conectada a la primera. Cada estación
tiene un receptor y un transmisor que hace la función de repetidor,
pasando la señal a la siguiente estación.
• En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o
testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa
recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera
se evitan eventuales pérdidas de información debidas a colisiones.
• Cabe mencionar que si algún nodo de la red deja de funcionar, la
comunicación en todo el anillo se pierde.
• En un anillo doble, dos anillos permiten que los datos se envíen en
ambas direcciones. Esta configuración crea redundancia
(tolerancia a fallos).

Topología en anillo

Ventajas y desventajas del anillo
Ventajas
• Simplicidad de arquitectura. Facilidad de
implementación y crecimiento.
Desventajas
• Longitudes de canales limitadas.
• El canal usualmente degradará a medida que la
red crece.
• Lentitud en la transferencia de datos.

Topología en estrella
• Una red en estrella es una red en la cual las estaciones
están conectadas directamente a un punto central y todas
las comunicaciones se han de hacer necesariamente a
través de éste.
• Dado su transmisión, una red en estrella activa tiene un
nodo central activo que normalmente tiene los medios para
prevenir problemas relacionados con el eco.
• Se utiliza sobre todo para redes locales. La mayoría de las
redes de área local que tienen un enrutador (router), un
conmutador (switch) o un concentrador (hub) siguen esta
topología. El nodo central en estas sería el enrutador, el
conmutador o el concentrador, por el que pasan todos los
paquetes.

Topología en estrella

Ventajas y Desventajas de la
topología en estrella
Ventajas
• Tiene los medios para prevenir problemas.
• Si una PC se desconecta o se rompe el cable solo queda fuera de la red esa
PC.
• Fácil de agregar, reconfigurar arquitectura PC.
• Fácil de prevenir daños o conflictos.
• Permite que todos los nodos se comuniquen entre sí de manera
conveniente.
• El mantenimiento resulta mas económico y fácil que la topología bus
Desventajas
• Si el nodo central falla, toda la red se desconecta.
• Es costosa, ya que requiere más cable que las topologías bus o anillo.
• El cable viaja por separado del hub a cada computadora

Topología en árbol
Topología de red en la que los nodos están
colocados en forma de árbol. Desde una visión
topológica, la conexión en árbol es parecida a
una serie de redes en estrella interconectadas
salvo en que no tiene un nodo central. En
cambio, tiene un nodo de enlace troncal,
generalmente ocupado por un hub o switch,
desde el que se ramifican los demás nodos. Es
una variación de la red en bus, la falla de un
nodo no implica interrupción en las
comunicaciones. Se comparte el mismo canal de
comunicaciones.

Ventajas
• El Hub central al retransmitir las señales amplifica la
potencia e incrementa la distancia a la que puede viajar la
señal.
• Permite conectar mas dispositivos.
• Permite priorizar las comunicaciones de distintas
computadoras.
• Se permite conectar más dispositivos gracias a la inclusión
de concentradores secundarios.
• Permite priorizar y aislar las comunicaciones de distintas
computadoras.
• Cableado punto a punto para segmentos individuales.
• Soportado por multitud de vendedores de software y de
hardware.

Desventajas
• Se requiere más cable.
• La medida de cada segmento viene
determinada por el tipo de cable utilizado.
• Si se viene abajo el segmento principal todo el
segmento se viene abajo con él.
• Es más difícil su configuración.

Topología en árbol

Topología en Malla
• La topología en malla es una topología de red
en la que cada nodo está conectado a todos los
nodos. De esta manera es posible llevar los
mensajes de un nodo a otro por diferentes
caminos. Si la red de malla está
completamente conectada, no puede existir
absolutamente ninguna interrupción en las
comunicaciones. Cada servidor tiene sus
propias conexiones con todos los demás
servidores.

Topología en malla

Ventajas de la
topología en malla
• Es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por
diferentes caminos.
• No puede existir absolutamente ninguna interrupción
en las comunicaciones.
• Cada servidor tiene sus propias comunicaciones con
todos los demás servidores.
• Si falla un cable el otro se hará cargo del trafico.
• No requiere un nodo o servidor central lo que reduce
el mantenimiento.
• Si un nodo desaparece o falla no afecta en absoluto a
los demás nodos.

Desventajas de la
topología en malla
• Esta red es costosa de instalar ya que requiere
de mucho cable.

Datagrama
Un datagrama es un fragmento de paquete
que es enviado con la suficiente información
como para que la red pueda simplemente
encaminar el fragmento hacia el Equipo
Terminal de Datos (ETD) receptor, de manera
independiente a los fragmentos restantes. Esto
no garantiza que los paquetes lleguen en el
orden adecuado o que todos lleguen a destino.

Protocolos basados en datagramas: IPX, UDP,
IPoAC, CL. Los datagramas tienen cabida en
los servicios de red no orientados a la
conexión (como por ejemplo UDP o Protocolo
de Datagrama de Usuario).

Agrupación lógica de información que se
envía como una unidad de capa de red a
través de un medio de transmisión sin
establecer con anterioridad un circuito
virtual. Los datagramas IP son las unidades
principales de información de Internet. Los
términos trama, mensaje, paquete de red y
segmento también se usan para describir las
agrupaciones de información lógica en las
diversas capas del modelo de referencia OSI y
en los diversos círculos tecnológicos.

Como funciona
El servicio de datagramas ofrece una conexión
no estable entre una máquina y otra. Los
paquetes de datos son simplemente enviados o
difundidos (broadcasting) de una máquina a
otra, sin considerar el orden en que estos
llegan al destino, o si han llegado todos.

El uso de datagramas no incrementa tanto el
trafico de la red como el uso de sesiones,
aunque pueden echar abajo una red si se usan
indebidamente .
Los datagramas, por tanto, son empleados
para enviar rápidamente sencillos bloques de
datos a una o más máquinas. El servicio de
datagramas comunica usando las primitivas
simples mostradas en la siguiente tabla.

Primitivas del servicio de
Datagramas
Primitiva Descripción
Send
Datagram
Envía paquete datagrama a máquina o
grupos de máquinas.
Send
Broadcast
Datagram
Difunde (broadcast) datagrama a
cualquier máquina, esperando un
datagrama de acuse de recibo.
Receive
Datagram
Recibe un datagrama de una máquina.
Receive
Broadcast
Datagram
Espera por un datagrama de difusión.

Circuito Virtual
Un circuito virtual (VC por sus siglas en inglés)
es un sistema de comunicación por el cual los
datos de un usuario origen pueden ser
transmitidos a otro usuario destino a través de
más de un circuito de comunicaciones real
durante un cierto periodo de tiempo, pero en el
que la conmutación es transparente para el
usuario.Un ejemplo de protocolo de circuito
virtual es el ampliamente utilizado TCP
(Protocolo de Control de Transmisión).

Ventajas respecto a la conmutación de
circuitos
• Eficiencia de la línea. Se comparten enlaces
formando colas. Los enlaces entre nodos pueden
usarse continuamente.
• Cada nodo se conecta a la red a su propia
velocidad.
• Los paquetes son aceptados incluso cuando la red
está ocupada. Técnicas de buffering o de colas.
• Se pueden utilizar prioridades (a mas prioridad,
menos retardo).

Técnica de conmutación
• La estación divide los mensajes largos en
varios paquetes. Tiene mucha importancia en
cálculos de CIR etc.
• La estación los envía secuencialmente
Los paquetes se tratan de dos maneras:
– Datagramas
– Circuitos Virtuales

Características de
los Datagramas
• Cada paquete es tratado independientemente.
• Los paquetes pueden tomar cualquier ruta.
• Los paquetes pueden llegar desordenados.
• Algún paquete puede perderse.
• El nodo destino debe reordenar paquetes y
solicitar paquetes perdidos (si la red ofrece
servicio orientado a conexión).
• Se gestiona por colas.

Características del
Circuito Virtual
• Se establece una ruta fija antes de enviar cualquier paquete
• Paquetes de llamada y aceptación establecen la conexión.
• Cada paquete contiene un identificador de circuito virtual
en vez de una dirección destino.
• No se toman decisiones de enrutado para cada paquete. En
datagramas sí.
• Un paquete de liberación libera el camino.
• No son rutas dedicadas pues se siguen utilizando colas. La
misma ruta la pueden establecer distintos Circuitos
Virtuales. Puede haber varios circuitos virtuales entre un
mismo origen y destino.
• Se gestiona por tablas.

Comparación
Datagramas - Circuitos Virtuales
Circuitos Virtuales:
• La red proporciona secuenciamiento y control de
errores.
• Los paquetes se reenvían mas rápidamente (no es
necesario un procesamiento de rutas).
• Menos fiable (si un nodo falla, fallan todos los CV
de ese nodo).
Datagramas:
• No hay fase de establecimiento.
• Mas flexible.

Ventajas
Si hay error de comunicación se retransmite una
cantidad de datos aun menor que en el caso de
mensajes.
• En caso de error en un paquete solo se reenvía ese
paquete, sin afectar a los demás que llegaron sin error.
• Comunicación interactiva. Al limitar el tamaño
máximo del paquete, se asegura que ningún usuario
pueda monopolizar una línea de transmisión durante
mucho tiempo (microsegundos), por lo que las redes
de conmutación de paquetes pueden manejar tráfico
interactivo.

Aumenta la flexibilidad y rentabilidad de la
red.
– Se puede alterar sobre la marcha el camino
seguido por una comunicación (p.ej. en caso de
avería de uno o más enrutadores).
– Se pueden asignar prioridades a los paquetes de
una determinada comunicación. Así, un nodo
puede seleccionar de su cola de paquetes en
espera de ser transmitidos aquellos que tienen
mayor prioridad.

Desventajas
• Mayor complejidad en los equipos de conmutación
intermedios, que necesitan mayor velocidad y
capacidad de cálculo para determinar la ruta
adecuada en cada paquete.
• Duplicidad de paquetes. Si un paquete tarda
demasiado en llegar a su destino, el host
receptor(destino) no enviara el acuse de recibo al
emisor, por el cual el host emisor al no recibir un
acuse de recibo por parte del receptor este volvera a
retransmitir los ultimos paquetes del cual no recibio el
acuse, pudiendo haber redundancia de datos.

Si los cálculos de encaminamiento
representan un porcentaje apreciable del
tiempo de transmisión, el rendimiento del
canal (información útil/información
transmitida) disminuye.

Conmutadores
Los conmutadores son sofisticados dispositivos
que, nos permiten reducir la saturación de
nuestras redes, a base de "segmentar" las
mismas, reduciendo el número de puestos o
nodos conectados a cada segmento, y ampliando
por tanto el ancho de banda disponible para
cada uno de ellos.

• Los conmutadores (switches), son, en cierto
modo, puentes multipuerto, aunque pueden
llegar a tener funciones propias de
encaminadores.
• Incrementan la capacidad total de tráfico de
la red dividiéndola en segmentos mas
pequeños, y filtrando el tráfico innecesario,
bien automáticamente o bien en función de
filtros definidos por el administrador de la
red, haciéndola, en definitiva, más rápida y
eficaz.

• Cuando un paquete es recibido por el
conmutador, éste determina la dirección fuente y
destinataria del mismo; si ambas pertenecen al
mismo segmento, el paquete es descartado; si son
direcciones de segmentos diferentes, el paquete
es retransmitido (a no ser que los filtros definidos
lo impidan).
• La diferencia fundamental, teóricamente, entre
puentes y conmutadores, es que los puentes
reciben el paquete completo antes de proceder a
su envío al puerto destinatario, mientras que un
conmutador puede iniciar su reenvío antes de
haberlo recibido por completo; ello redunda,
evidentemente, en una mejora de prestaciones.

Características
Los conmutadores ofrecen la posibilidad de
realizar transferencias simultáneas entre
diferentes pares de puertos, a la velocidad de la
red. En cualquier caso, el número máximo de
transferencias simultáneas que un conmutador
puede realizar, es una de las características
fundamentales para determinar sus prestaciones
reales.

Así, un conmutador de 24 puertos, puede
simultanear 12 "conversaciones", y si estas son
Ethernet (10Mbps), su capacidad total será de
120Mbps; en el caso de que la combinación de
su hardware/software no permita dicha
capacidad teórica, se produce su bloqueo
interno, y por tanto, podríamos hablar de un
conmutador defectuosamente diseñado.

Funciones
• Determinar que el paquete ha sido recibido.
• Verificar que el paquete no contiene errores.
• Actualizar las estadísticas de recepción.
• Determinar si el paquete ha de sufrir bridging o
routing.
• Determinar el destino del paquete.
• Ejecutar el algoritmo de bridging.
• Verificar las tablas y aprender las direcciones.
• Realizar el filtrado lógico.
• Seguridad: grupos de trabajo, bloqueo de
direcciones, ...
• Ejecutar el algoritmo de routing.
• Buscar en las tablas de routing.
• Actualizar la cabecera MAC.
• Actualizar la cabecera IP.
• Verificar casos especiales.
• Spanning-Tree.
• ARP.
• RIP.
• TCP/Telnet.
• SNMP.
• ICMP PING.
• Guiar el paquete hacia la interfaz de transmisión
apropiada.
• Proporcionar los buffers "limpios" a la interfaz de
recepción.
• Actualizar las estadísticas de transmisión.
• Determinar cuando ha sido completada la
transmisión.
• Verificar que no hay errores.
• Actualizar las estadísticas de errores.
• Reclamar los buffers de transmisión.

Funciones
• Cada nodo intermedio realiza las siguientes funciones:
• Almacenamiento y retransmisión (store and forward): hace
referencia al proceso de establecer un camino lógico de forma
indirecta haciendo "saltar" la información de origen al destino a
través de los nodos intermedios.
• Control de ruta (routing): hace referencia a la selección de un nodo
del camino por el que deben retransmitirse los paquetes para
hacerlos llegar a su destino.
• Los paquetes en fin, toman diversas vías, pero nadie puede
garantizar que todos los paquetes vayan a llegar en algún
momento determinado. En síntesis, una red de conmutación de
paquetes consiste en una "malla" de interconexiones facilitadas por
los servicios de telecomunicaciones, a través de la cual los paquetes
viajan desde la fuente hasta el destino.

Conmutación de Paquetes
La conmutación de paquetes es una técnica de
conmutación que nos sirve para hacer un uso
eficiente de los enlaces físicos en una red de
computadoras. 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.

Conmutación de Paquetes

Conmutación de paquetes
Los datos son transmitidos en pequeños
paquetes típicamente de 1000 octetos como
límite superior.
Si los mensajes son mas grandes, se dividen en
varios paquetes.
Cada paquete contiene información de datos
mas información de control

Conmutación de paquetes
La información de control contiene como
mínimo información para enviar el paquete y
alcanzar el destino.

Encaminamiento
• Búsqueda de un camino a través de los nodos
de la red hacia el destino.
• Habilidad para enviar paquetes en caso de
fallos y sobrecargas.
• Por ejemplo la siguiente imagen, los números
encima de cada enlace indican su coste.

Esquema de una red de
conmutación de paquetes

Diversas estrategias de
encaminamiento
Encaminamiento fijo:
• Es necesario conocer la topología de red
• Utiliza el algoritmo de Dijkstra.
• Fácil, rápido, posibilidad de poner nodos
alternativos para ser mas seguros.
• Tablas de enrutamiento fijo.

Encaminamiento por inundación
• Se prueban todos los caminos: robustez.
Un paquete habrá usado el camino de menor distancia:
• Prioridades y establecimiento de circuito virtual.
• Todos los nodos son visitados (propaga información de
encaminamiento)
• Mucho tráfico.
• No es necesario conocer la topología de la red.
• Para evitar retransmisiones, que cada nodo recuerde el
• “id” del paquete, o incluir un contador de saltos (TTL en
IP).

Encaminamiento aleatorio
Se selecciona aleatoriamente una cola de
salida para el paquete.
• No es necesario conocer la topología de red.
• Robusto, pero con gran retardo, poco seguro
(seguridad de datos, espías) y poco utilizado.

Encaminamiento adaptativo
El encaminamiento se adapta en función de determinada
información disponible en el nodo (habitualmente fallos y
congestiones)
• Suele usar el retardo como criterio de prestaciones y lo mide el
propio nodo
• Empezó a usarse en ARPANET de segunda generación.
• El retardo promedio se mide en cada línea de salida cada 10 seg.
• Si se mide un cambio significativo en el retardo, se envía la
información a los demás nodos mediante inundaciones.
• Cada nodo mantiene una estimación del retardo de cada enlace de
la red, con la nueva información se actualiza la tabla de
encaminamiento mediante el algoritmo de Dijkstra.
• Mayor coste de procesamiento.
• Es el mas usado, retrasa la aparición de congestiones

Transmisión contínua, Ventana de
transmisión
• Característica de algunos protocolos de conmutación
de paquetes (X.25).
• En otros protocolos a veces se imita poniendo
números de secuencia en los campos de datos.
• Será necesario para aprovechar la característica,
tener un sistema de
• numeración de tramas (Frame Relay, X25, etc).

• Se trata de que el asentimiento de un paquete (desde
que sale el último bit del paquete hasta que llega el
asentimiento) tarde menos que el envío de toda una
secuencia de tramas numeradas (o de una parte de la
misma).
• Así se aprovecha siempre el canal y se puede realizar
envío contínuo.
• Ventana de transmisión:
Wt= 1 + TAS/RI
• TAS = Tiempo transcurrido desde que se envía el
ultimo bit de una trama hasta que se recibe el último
bit del asentimiento.
• RI = Retardo de transmisión de una trama.

Fragmentación y ensamblado
• MTU, Maximum Transfer Unit (unidad de
transferencia máxima). Es el tamaño máximo
de paquete que se puede dar en una capa de
la arquitectura de protocolos (generalmente la
capa de enlace de datos)

• Por tanto si algún paquete que viene de una
red con un tamaño mayor que la MTU de la
red actual, el Gateway entre la primera y la
segunda red debe adaptar el tamaño de dicho
paquete a la MTU de la red actual mediante
una fragmentación.

Principios de gestión de tráfico
• Mantener todos los circuitos ocupados con llamadas
exitosas.
• Utilizar todos los circuitos disponibles.
• Dar prioridad a aquellas llamadas que para su
conexión requieren el mínimo número de circuitos o
enlaces cuando todos los circuitos disponibles están
ocupados.
• Inhibir congestión central y evitar que se difunda.
• Basado en estos principios, el departamento de gestión
de red del operador telefónico desarrolla planes y
estrategias para controlar y manejar el tráfico
telefónico.

Caudal de una red
El caudal depende del tipo de red y tiene un
valor nominal máximo, que no podremos
superar en ningún caso. Pero además, la red no
ofrece el mismo caudal real si se le ofrece poco
tráfico o si se le ofrece mucho.

Caudal en función del tráfico ofrecido

La curva 1 representa el comportamiento ideal
de la red: hay linealidad hasta llegar a la
capacidad nominal de la red, momento en el
que el tráfico cursado se satura.
La curva 2 siguiente representa el
comportamiento real típico de una red. Como
puede observarse, al llegar a la zona de
saturación, cuanto más tráfico se ofrece menos
tráfico se cursa.

Esto es debido, por ejemplo, a que los paquetes
tardarán mucho tiempo en llegar a su destino, y
mientras tanto serán retransmitidos por la fuente,
pensando que se han perdido por el camino. Esto, a
su vez, origina una explosión de tráfico, ya que
cada paquete es retransmitido varias veces, hasta
que consigue llegar a tiempo al destino.
Para evitar esa degradación, se introduce el control
de congestión que trata de aproximar el
comportamiento de la red al dado por la curva 3,
evitando así entrar en una zona de degradación.

Grafica 2

Causas de la congestión
• Memoria insuficiente de los conmutadores
• Insuficiente CPU en los nodos. Puede que el nodo sea incapaz de procesar
toda la información que le llega, con lo que hará que se saturen las colas.

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