La conmutación de paquetes es un método de transmisión de datos en el que la información se divide en paquetes más pequeños y se envía de forma independiente a través de una red.
¿Qué es la conmutación de paquetes?
La conmutación de paquetes es un método de comunicación en red en el que los datos se dividen en unidades pequeñas y manejables llamadas paquetes antes de transmitirse a través de una red. Cada paquete contiene una parte de los datos originales, junto con información de control, como direcciones de destino y detalles de secuenciación, que permiten que la red los enrute de forma independiente a través de varias rutas.
A diferencia de la conmutación de circuitos, que establece una conexión dedicada para toda la sesión de comunicación, la conmutación de paquetes determina dinámicamente la ruta más eficiente para cada paquete. Esto significa que los paquetes pueden tomar diferentes caminos a través de la red y llegar a su destino en distintos momentos, donde se vuelven a ensamblar en el orden correcto para recrear el mensaje original.
Este método es muy eficiente para utilizar los recursos de la red, ya que varias transmisiones de datos pueden compartir las mismas rutas simultáneamente. También mejora la tolerancia a fallos, ya que los paquetes pueden redireccionarse si una parte de la red se congestiona o falla. Por estos motivos, la conmutación de paquetes se ha convertido en la tecnología subyacente para la mayoría de las redes de comunicación modernas, incluida Internet.
¿Cómo funciona la conmutación de paquetes?
La conmutación de paquetes funciona descomponiendo grandes fragmentos de datos en unidades más pequeñas de tamaño fijo denominadas paquetes, que pueden transmitirse de forma independiente a través de una red. A continuación, se muestra un desglose paso a paso de cómo funciona el proceso:
- Segmentación de datosLos datos originales, como un archivo o un mensaje, se dividen en paquetes más pequeños. Cada paquete contiene no solo los datos reales, sino también información adicional, como encabezados, que incluyen direcciones de destino, información de origen, secuenciación y datos de verificación de errores.
- Transmisión de paquetes. Una vez que los datos se segmentan en paquetes, cada paquete se transmite individualmente a través de la red. A diferencia de la conmutación de circuitos, no se establece una ruta dedicada para la sesión de comunicación. En cambio, cada paquete viaja a través de varios nodos (routers or interruptores) a través de la red, y la ruta puede variar para cada una, dependiendo de las condiciones de la red, como el tráfico o la congestión.
- Enrutamiento dinámico. Los enrutadores y conmutadores de la red examinan la información de destino de cada paquete y deciden la ruta más eficiente que debe tomar en un momento determinado. La ruta puede cambiar dinámicamente para cada paquete, según el estado actual de la red.
- Reensamblaje de paquetes. A medida que los paquetes llegan a su destino, pueden llegar desordenados debido a los diferentes caminos que tomaron. El sistema receptor utiliza la información de secuenciación contenida en el encabezado de cada paquete para reensamblarlos en el orden correcto, reconstruyendo los datos originales.
- Manejo de errores y retransmisiónSi se pierden o dañan paquetes durante la transmisión, los mecanismos de verificación de errores detectan estos problemas. El sistema solicita la retransmisión de los paquetes faltantes o dañados, lo que garantiza integridad de los datos.
¿Qué es una red conmutada por paquetes?
A red de conmutación de paquetes es un tipo de sistema de comunicación digital en el que los datos se dividen en pequeños paquetes y se envían de forma independiente a través de una red. En esta red, cada paquete lleva no solo una parte de los datos, sino también información de control, como la dirección de destino, lo que permite enrutarlos de forma dinámica a través de varias rutas según las condiciones de la red. Los paquetes se vuelven a ensamblar en el mensaje original en el destino. Las redes conmutadas por paquetes son eficientes porque permiten que varios usuarios compartan la misma infraestructura simultáneamente, lo que las hace ideales para comunicaciones escalables y de alta velocidad como Internet.
¿Qué es la pérdida de paquetes?
Paquete perdido ocurre cuando uno o más paquetes de datos que viajan a través de una red no llegan a su destino. Esto puede suceder debido a la congestión de la red, fallas hardware, errores de software o interferencias de señal en redes inalámbricas. Cuando se produce una pérdida de paquetes, los datos faltantes pueden causar interrupciones en aplicaciones que requieren flujos de datos continuos, como videollamadas o juegos en línea, lo que genera demoras, mala calidad o desconexiones temporales. En la mayoría de los casos, las redes utilizan mecanismos de detección de errores y retransmisión para recuperar paquetes perdidos, pero la pérdida excesiva de paquetes puede degradar el rendimiento general y la experiencia del usuario.
Tipos de conmutación de paquetes
La conmutación de paquetes se puede implementar de diferentes maneras, cada una con su propio enfoque para gestionar la transmisión de datos. Los principales tipos de conmutación de paquetes (datagramas, circuitos virtuales, sin conexión y orientados a conexión) ofrecen varios métodos para enrutar y gestionar paquetes en una red. Comprender las diferencias entre estos tipos ayuda a optimizar el rendimiento de la red y garantizar una entrega de datos confiable en función de las necesidades de comunicación específicas.
Conmutación de paquetes de datagramas
En la conmutación de paquetes de datagramas, cada paquete se trata de forma independiente y sigue su propio camino a través de la red, sin necesidad de una ruta o conexión dedicada. Los enrutadores o conmutadores deciden la ruta de cada paquete de forma dinámica en función de las condiciones actuales de la red, como la congestión y la disponibilidad. ancho de bandaDado que los paquetes pueden tomar caminos diferentes, pueden llegar fuera de orden y deben reensamblarse en el destino utilizando información de secuenciación.
La conmutación de paquetes de datagramas es muy eficiente y flexible, ya que permite redirigir los paquetes si ocurren fallas en la red, pero puede generar demoras variables (a latencia de la página) debido a diferentes caminos.
Conmutación de paquetes mediante circuitos virtuales
En la conmutación de paquetes mediante circuitos virtuales, se establece una ruta lógica o "circuito virtual" entre el emisor y el receptor antes de que se transmitan los paquetes. Si bien la ruta física puede variar, todos los paquetes siguen la misma ruta preestablecida durante la sesión. Esto garantiza que los paquetes lleguen en orden y con un retraso más consistente, lo que reduce la necesidad de un reensamblaje complejo y de un manejo de errores.
La conmutación de circuitos virtuales proporciona un compromiso entre la eficiencia de la conmutación de paquetes y la confiabilidad de la conmutación de circuitos, ofreciendo un rendimiento estable y al mismo tiempo utilizando los recursos de la red de forma dinámica.
Conmutación de paquetes sin conexión
La conmutación de paquetes sin conexión es un tipo de conmutación de paquetes de datagramas en la que no se establece una conexión previa entre los dispositivos que se comunican. Cada paquete contiene información de direccionamiento completa, lo que permite enrutarlo de forma independiente al destino sin depender de una ruta predeterminada.
La conmutación de paquetes sin conexión es altamente escalable y se utiliza en la mayoría de las redes modernas, incluida Internet. Sin embargo, debido a que cada paquete se maneja individualmente, puede resultar en que algunos paquetes se entreguen desordenadamente o se descarten si las condiciones de la red cambian, lo que requiere corrección de errores o retransmisión.
Conmutación de paquetes orientada a la conexión
La conmutación de paquetes orientada a la conexión es similar a la conmutación de circuitos virtuales, donde primero se establece una conexión entre el emisor y el receptor antes de que comience la transferencia de datos. Todos los paquetes siguen la misma ruta durante la sesión, lo que proporciona una entrega ordenada y confiable.
Este método se utiliza a menudo en aplicaciones en las que el rendimiento constante es fundamental, como llamadas de voz o transmisión de contenido multimedia. Si bien ofrece un rendimiento más predecible en comparación con los métodos sin conexión, puede ser menos flexible y requieren más gastos generales para configurar y administrar la conexión.
Conmutación de circuitos vs. Conmutación de paquetes vs. Conmutación de celdas
Esta tabla destaca las diferencias en la configuración de la conexión, la eficiencia y los casos de uso en las tecnologías de conmutación de circuitos, paquetes y celdas.
| Feature | Cambio de circuito | Cambio de paquetes | Conmutación celular |
| Configuración de la conexión | Requiere que se establezca una conexión dedicada antes de la transmisión. | No necesita una conexión dedicada; los paquetes se transmiten de forma independiente. | Utiliza una ruta predefinida pero transmite celdas de tamaño fijo en lugar de paquetes de tamaño variable. |
| Método de transferencia de datos | Flujo continuo de datos a través de una ruta dedicada. | Los datos se dividen en paquetes que se transmiten por varias rutas. | Los datos se dividen en celdas de tamaño fijo y siguen una ruta definida. |
| Consistencia de ruta | Ruta fija durante la duración de la sesión. | Los paquetes pueden tomar caminos diferentes, lo que genera retrasos variables. | Las células siguen una ruta predeterminada, lo que garantiza el orden y la previsibilidad. |
| Eficiencia: | Baja eficiencia, ya que la ruta dedicada permanece reservada incluso cuando no está en uso. | Alta eficiencia, ya que los paquetes comparten recursos de red de forma dinámica. | Alta eficiencia y previsibilidad gracias a celdas de tamaño fijo y rutas de red compartidas. |
| Retraso de transmisión | El retraso es bajo una vez que se establece el circuito, pero la configuración puede llevar tiempo. | Retrasos variables debido al enrutamiento dinámico y la congestión de la red. | Retrasos predecibles y uniformes debido a celdas de tamaño fijo y rutas predefinidas. |
| Utilización del ancho de banda | Ineficiente para ráfagas de datos, ya que el ancho de banda dedicado puede no usarse. | Eficiente para datos en ráfagas, ya que los paquetes se envían solo cuando son necesarios. | Uso eficiente del ancho de banda con un rendimiento predecible gracias al tamaño de celda uniforme. |
| Fiabilidad | Alta confiabilidad una vez establecido el circuito; sin reordenamiento de paquetes. | Puede requerir reordenamiento y retransmisión de paquetes perdidos o fuera de orden. | Alta confiabilidad sin reordenamiento, ya que todas las celdas siguen el mismo camino. |
| Use cases | Redes telefónicas tradicionales, llamadas de voz o vídeo dedicadas. | Internet, transmisión de datos a través de LAN e WAN, transmisión de vídeo. | Redes ATM (modo de transferencia asíncrono), comunicación de voz y vídeo en tiempo real. |
