Un datagrama es una unidad de transferencia básica asociada con una red de conmutación de paquetes . Los datagramas suelen estructurarse en secciones de encabezado y carga útil . Los datagramas proporcionan un servicio de comunicación sin conexión a través de una red de conmutación de paquetes. La red no necesita garantizar la entrega, la hora de llegada y el orden de llegada de los datagramas.
A principios de la década de 1970, el ponente del CCITT sobre conmutación de paquetes, [1] Halvor Bothner-By, creó el término datagrama combinando las palabras datos y telegrama . [2] [3] Si bien la palabra era nueva, el concepto ya tenía una larga historia.
En 1964, Paul Baran describió, en un informe de la RAND Corporation , una hipotética red militar que tenía que resistir un ataque nuclear. Pequeños bloques de mensajes estandarizados , con direcciones de origen y destino, se almacenaron y reenviaron en nodos informáticos de una red informática en malla altamente redundante. [4] "El usuario de la red que ha solicitado una conexión virtual a una estación final y ha transmitido mensajes... también podría ver el sistema como una caja negra que proporciona una aparente conexión de circuito".
En 1967, Donald Davies publicó un artículo fundamental en el que presentaba los paquetes y la conmutación de paquetes . [5] Su red central propuesta es similar a la propuesta por Paul Baran, aunque desarrollada de forma independiente. Supone que "todos los usuarios de la red dispondrán de algún tipo de control de errores". Su objetivo es una "red de comunicación común". Para soportar el acceso remoto a los servicios informáticos por parte de los terminales de los usuarios, que en ese momento se transmitían carácter por carácter, incluyó, en la periferia de la red, computadoras de interfaz que convierten los flujos de caracteres en flujos de paquetes y viceversa.
En 1970, Lawrence Roberts y Barry D. Wessler publicaron un artículo sobre ARPANET , la primera red de conmutación de paquetes de múltiples nodos. [6] Un documento adjunto describía sus nodos de conmutación (los IMP ) y sus formatos de paquetes. [7] El núcleo de la red realizaba conmutación de datagramas como en el modelo de Baran y Davies, pero el servicio ofrecido a los hosts por la red estaba orientado a la conexión . [8] [9] De este modo se ofreció un servicio fiable de transferencia de mensajes a los ordenadores de los usuarios, simplificando enormemente el diseño de la red. Esto convirtió a ARPANET en lo que se llamaría una red de circuitos virtuales . [10]
Roberts presentó la idea de la conmutación de paquetes a los profesionales de la comunicación y se enfrentó a la ira y la hostilidad. Antes de que ARPANET estuviera operativo, argumentaron que los buffers del enrutador se agotarían rápidamente. Una vez que ARPANET estuvo en funcionamiento, argumentaron que la conmutación de paquetes nunca sería económica sin el subsidio del gobierno. Baran enfrentó el mismo rechazo y, por lo tanto, no logró convencer a los militares de que construyeran una red de conmutación de paquetes. [11]
En 1973, Louis Pouzin presentó su diseño para CYCLADES , la primera red a gran escala que implementaba el modelo de datagrama puro de Davies. [12] El equipo de CYCLADES ha sido así el primero en abordar el problema altamente complejo de proporcionar a las aplicaciones de usuario un servicio de circuito virtual confiable [13] utilizando al mismo tiempo el principio de extremo a extremo en un servicio de red conocido por producir posiblemente datagramas no despreciables. pérdidas y reordenamiento. [14] Aunque la preocupación de Pouzin "en una primera etapa no es lograr avances [sic] en la tecnología de conmutación de paquetes, sino construir una herramienta de comunicaciones confiable para las Cícladas", [12] dos miembros de su equipo, Hubert Zimmerman y Gérard Le Lann , hizo importantes contribuciones al diseño del TCP de Internet que reconoció Vint Cerf , su principal diseñador. [15]
En 1981, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa ( DARPA ) publicó la primera especificación: el Protocolo de Internet (IP). Introdujo una evolución importante del concepto de datagrama: la fragmentación . [16] Con la fragmentación, algunas partes de la red global pueden utilizar paquetes de gran tamaño (normalmente redes de área local para minimizar la sobrecarga de procesamiento), mientras que otras pueden imponer tamaños de paquetes más pequeños (normalmente redes de área amplia para minimizar el tiempo de respuesta). Los nodos de la red pueden fragmentar un datagrama en varios paquetes más pequeños.
En 1999, el Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (IETF) aprobó el uso de la ya ampliamente implementada traducción de direcciones de red (NAT), mediante la cual cada dirección pública puede ser compartida por varios dispositivos privados. [17] Con ello, se retrasó el próximo agotamiento de las direcciones de Internet , dejando tiempo suficiente para introducir IPv6 , la nueva generación de protocolo de Internet que admite direcciones más largas. El principio inicial de transparencia total de la red de extremo a extremo para los datagramas fue relajado: los nodos NAT tenían que gestionar los estados por conexión, haciéndolos en parte orientados a la conexión .
En 2015, el IETF actualizó su RFC 2309 de 1998 informativo de que los nodos de conmutación de datagramas realizan una gestión activa de colas (AQM), para convertirlo en una recomendación de mejores prácticas actuales más sólida y detallada a través de la publicación de RFC 7567. Si bien el modelo de cola de datagramas inicial era simple para implementar y no necesitaba más ajustes que la longitud de las colas, se consideró necesario el soporte de mecanismos más sofisticados y parametrizados "para mejorar y preservar el rendimiento de Internet" ( RED , ECN , etc.). También se pidió que se realizaran más investigaciones sobre el tema, con una lista de elementos identificados. [18]
El término datagrama se define de la siguiente manera: [19]
"Una entidad autónoma e independiente de datos que contiene suficiente información para ser enrutada desde la computadora de origen a la de destino sin depender de intercambios anteriores entre esta computadora de origen y de destino y la red de transporte".
— RFC 1594
Un datagrama debe ser autónomo sin depender de intercambios anteriores porque no existe una conexión de duración fija entre los dos puntos de comunicación como ocurre, por ejemplo, en la mayoría de las conversaciones telefónicas de voz. [20]
El servicio de datagramas suele compararse con un servicio de entrega de correo; el usuario solo proporciona la dirección de destino pero no recibe garantía de entrega ni confirmación tras la recepción exitosa. Por lo tanto, el servicio de datagramas se considera poco confiable . El servicio de datagramas enruta datagramas sin crear primero una ruta predeterminada. Por lo tanto, el servicio de datagramas se considera sin conexión . Tampoco se tiene en cuenta el orden en el que éste y otros datagramas se envían o reciben. De hecho, muchos datagramas del mismo grupo pueden viajar por caminos diferentes antes de llegar al mismo destino en un orden diferente . [21]
Cada datagrama tiene dos componentes, un encabezado y una carga útil de datos . El encabezado contiene toda la información suficiente para el enrutamiento desde el equipo de origen al destino sin depender de intercambios previos entre el equipo y la red. Los encabezados pueden incluir direcciones de origen y destino, así como campos de tipo y longitud . La carga útil son los datos que se van a transportar. Este proceso de anidar cargas útiles de datos en un encabezado etiquetado se llama encapsulación .
El Protocolo de Internet (IP) define estándares para varios tipos de datagramas. La capa de Internet es un servicio de datagramas proporcionado por una IP. Por ejemplo, UDP lo ejecuta un servicio de datagramas en la capa de Internet. IP es un servicio de entrega de mensajes totalmente sin conexión, de mejor esfuerzo y poco confiable. TCP es un protocolo de nivel superior que se ejecuta sobre IP y proporciona un servicio confiable orientado a la conexión.
Tres parámetros especifican de forma única una conexión entre los hosts de origen y de destino". "El IMP de destino devuelve un acuse de recibo positivo de recepción del mensaje al IMP de origen, que a su vez pasa este acuse de recibo al host de origen". "Cada enlace es unidireccional y está controlado por la red de modo que no se puede enviar más de un mensaje a la vez por ella.
Sin embargo, Arpanet tenía sus deficiencias, ya que no era una verdadera red de datagramas ni proporcionaba corrección de errores de un extremo a otro.
Arpanet era un circuito virtual". "Esencialmente un servicio de circuito virtual que utiliza datagramas internos.