Ideada en medio de la Guerra Fría, permite la transmisión de datos incluso si parte de la red dejara de funcionar repentinamente.
En el ámbito de las telecomunicaciones, la conmutación de paquetes es una técnica que consiste en dividir un mensaje en varias partes (los paquetes) antes de enviarlo por la red a través de una ruta no definida previamente. Cada paquete de datos, de hecho, seguirá su propia «ruta», «rebotando» entre los nodos de la red antes de llegar al destinatario de la comunicación. Será entonces el nodo de destino el que reordene los paquetes recibidos y reconstruya el mensaje como un rompecabezas (gracias al protocolo TCP, Transmission Control Protocol).
Esta técnica comunicativa permite maximizar y optimizar el uso de los recursos de la red. A diferencia de la conmutación de circuito (utilizada, por ejemplo, en el ámbito de la telefonía fija) que prevé una conexión dedicada y unívoca para cada comunicación en curso, en la conmutación de paquetes la ruta entre dos nodos de la red no se asigna de manera exclusiva o continua (la ruta utilizada puede variar con el tiempo según el estado de la red) y, por lo tanto, puede ser utilizada simultáneamente por dos o más «estaciones de transmisión».
¿Qué son los paquetes de datos?
Por paquete de datos se entiende una secuencia distinta y finita de datos (usualmente una secuencia de bits) transmitida en una red o en una línea de comunicación que utilice el modo de transferencia de conmutación de paquetes.
Un paquete de datos está compuesto por una breve secuencia de bits.
El paquete representa la unidad base de cada protocolo perteneciente a la capa de la arquitectura ISO/OSI de la que se genera. Según el nivel, el término asume significados, formatos y nombres diferentes: para el nivel de enlace se prefiere el término frame, a nivel de red se llama datagrama, en TCP se usa el término segmento. Aunque puede variar según el protocolo al que se hace referencia, el paquete suele estar formado por tres partes: encabezado o cabecera (que contiene toda la información necesaria para la transmisión y recepción de la información), datos (que contienen los datos transmitidos) y suma de comprobación (código de control utilizado para verificar la integridad de la transmisión).
Características de la conmutación de paquetes
La conmutación de paquetes se desarrolla a mediados de los años 60, en el período más oscuro de la Guerra Fría entre el bloque occidental y el bloque soviético. Para garantizar las comunicaciones incluso en caso de ataque nuclear, los aparatos de investigación del ejército estadounidense idean un sistema de envío de información que pudiera suplir la desaparición repentina de algunos nodos o de partes enteras de la red. Así nace la técnica de la conmutación de paquetes.
La idea básica es dividir la comunicación en pequeños segmentos (los paquetes de datos) y enviarlos al nodo de destino sin establecer a priori una ruta a seguir. Cada paquete puede decidir de forma autónoma a través de qué nodos pasar y cómo llegar al destinatario, al que se le encarga la tarea de reconstruir el mensaje una vez recibidos todos los datos.
Esto permite, como se ha mencionado, utilizar de manera eficiente todos los recursos de la red disponibles en el momento. Al no haber una ruta programada a seguir, los paquetes pueden utilizar todos los nodos libres de la red para llegar al nodo destinatario, acelerando en consecuencia las operaciones de envío.
Cómo funciona la conmutación de paquetes
En la base del funcionamiento de una red de conmutación de paquetes encontramos las llamadas tablas de enrutamiento. Dentro de cada nodo perteneciente a la red, de hecho, se registran dinámicamente (es decir, se actualizan continuamente) el estado de funcionamiento de los diversos otros nodos directamente conectados a él: de esta manera siempre es posible saber si un nodo no está funcionando, si está ocupado o si está libre. Basándose en esta información, el nodo que actualmente posee un paquete de datos en particular puede determinar en cada momento la mejor ruta a seguir para los datos de modo que lleguen al nodo destinatario en el menor tiempo posible.
Puede ocurrir, naturalmente, que la ruta cambie en el curso de la operación. En el caso de que un nodo esté ocupado por otro circuito comunicativo o se libere un nodo que acorte la ruta, un nodo intermedio llamado conmutador de paquetes puede decidir modificar el trayecto inicialmente establecido.
Las problemáticas
Aunque perfeccionada a lo largo de las décadas, esta técnica comunicativa comienza a acusar diversas problemáticas causadas por la edad y por la creciente complejidad que caracteriza las redes de comunicación digital. Dos son las de mayor entidad e incidencia en las prestaciones de la red misma:
Retraso
Aunque en la mayoría de los casos el envío de los paquetes de datos procede sin problemas, puede ocurrir en algunos casos que se registren retrasos incluso elevados.
Estos pueden ser causados por cuatro factores: tiempo de procesamiento (tiempo necesario para procesar cada paquete y decidir su ruta y, por lo tanto, la interfaz de salida; depende del nodo); tiempo de transmisión (depende de la red, está directamente relacionado con la capacidad de banda y la velocidad de transmisión de la red física); latencia (depende de la naturaleza e ingeniería del nodo: en el caso de que los paquetes de entrada y salida pasen por un conmutador o un enrutador particularmente cargado de trabajo puede ocurrir que se cree una cola de transmisión o búfer con la consiguiente degradación del rendimiento); tiempo de propagación (depende del medio físico, es decir, del tipo y composición del cable atravesado por la señal, y viene dado por el tiempo necesario para la propagación de la señal misma de un nodo a otro de la red).
Pérdida de paquetes
Al no seguir una ruta predefinida, puede ocurrir que algunos paquetes se pierdan y nunca lleguen al nodo de destino. Esto puede ocurrir por una falla en el nodo o en la conexión, por problemas de congestión de la red y por pérdida deliberada por motivos de seguridad o por razones de conservación de la eficiencia de la red.
Con el paso del tiempo se han desarrollado estrategias y protocolos (como el protocolo TCP, por ejemplo) que optimizan la gestión de la comunicación por paquetes permitiendo, en algunos casos, la recuperación y la regeneración de paquetes perdidos o corruptos.
En caso de que esto no sea posible, el nodo destinatario solicitará al remitente la retransmisión del paquete de datos no recibido, alargando así el tiempo necesario para que la transmisión de datos se complete.
