En telecomunicaciones , la conmutación de paquetes es un método de agrupación de datos en mensajes cortos en formato fijo, es decir, paquetes , que se transmiten a través de una red digital . Los paquetes están formados por un encabezado y una carga útil . Los datos del encabezado son utilizados por el hardware de red para dirigir el paquete a su destino, donde se extrae la carga útil y es utilizada por un sistema operativo , un software de aplicación o protocolos de capa superior . La conmutación de paquetes es la base principal de las comunicaciones de datos en las redes informáticas de todo el mundo.
A principios de la década de 1960, el ingeniero estadounidense Paul Baran desarrolló un concepto que llamó conmutación distribuida adaptativa de bloques de mensajes , con el objetivo de proporcionar un método de enrutamiento eficiente y tolerante a fallas para los mensajes de telecomunicaciones como parte de un programa de investigación en la Corporación RAND , financiado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos . Sus ideas contradecían los principios establecidos entonces de preasignación de ancho de banda de red , ejemplificados por el desarrollo de las telecomunicaciones en el Sistema Bell . El nuevo concepto encontró poca resonancia entre los implementadores de redes hasta el trabajo independiente del científico informático galés Donald Davies en el Laboratorio Nacional de Física en 1965. Davies acuñó el término moderno conmutación de paquetes e inspiró numerosas redes de conmutación de paquetes en la década siguiente, incluida la incorporación del concepto en el diseño de ARPANET en los Estados Unidos y la red CYCLADES en Francia. ARPANET y CYCLADES fueron las principales redes precursoras de la Internet moderna .
Una definición simple de conmutación de paquetes es:
El enrutamiento y transferencia de datos por medio de paquetes direccionados de modo que un canal esté ocupado únicamente durante la transmisión del paquete y, al finalizar la transmisión, el canal quede disponible para la transferencia de otro tráfico . [5] [6]
La conmutación de paquetes permite la entrega de flujos de datos de velocidad de bits variable , realizados como secuencias de mensajes cortos en formato fijo, es decir, paquetes , a través de una red informática que asigna recursos de transmisión según sea necesario utilizando técnicas de multiplexación estadística o asignación dinámica de ancho de banda . A medida que atraviesan el hardware de red , como conmutadores y enrutadores , los paquetes se reciben, almacenan en búfer, se ponen en cola y se retransmiten ( almacenan y reenvían ), lo que da como resultado una latencia y un rendimiento variables según la capacidad del enlace y la carga de tráfico en la red. Los paquetes normalmente se reenvían por nodos de red intermedios de forma asincrónica utilizando el almacenamiento en búfer de primero en entrar, primero en salir , pero pueden reenviarse de acuerdo con alguna disciplina de programación para una cola justa , una conformación del tráfico o una calidad de servicio diferenciada o garantizada , como la cola justa ponderada o el depósito con fugas . La comunicación basada en paquetes puede implementarse con o sin nodos de reenvío intermedios (conmutadores y enrutadores). En el caso de un medio físico compartido (como radio o 10BASE5 ), los paquetes pueden entregarse de acuerdo con un esquema de acceso múltiple .
La conmutación de paquetes contrasta con otro paradigma de redes principal, la conmutación de circuitos , un método que asigna previamente un ancho de banda de red dedicado específicamente para cada sesión de comunicación, cada una con una tasa de bits y una latencia constantes entre nodos. En los casos de servicios facturables, como los servicios de comunicación celular , la conmutación de circuitos se caracteriza por una tarifa por unidad de tiempo de conexión, incluso cuando no se transfieren datos, mientras que la conmutación de paquetes puede caracterizarse por una tarifa por unidad de información transmitida, como caracteres, paquetes o mensajes.
Un conmutador de paquetes tiene cuatro componentes: puertos de entrada, puertos de salida, procesador de enrutamiento y estructura de conmutación. [7]
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El concepto de conmutación de pequeños bloques de datos fue explorado por primera vez de forma independiente por Paul Baran en la Corporación RAND a principios de los años 1960 en los EE. UU. y Donald Davies en el Laboratorio Nacional de Física (NPL) en el Reino Unido en 1965. [1] [2] [3] [11]
A finales de los años 1950, la Fuerza Aérea de los EE. UU. estableció una red de área amplia para el sistema de defensa de radar Semi-Automatic Ground Environment (SAGE). Reconociendo las vulnerabilidades de esta red, la Fuerza Aérea buscó un sistema que pudiera sobrevivir a un ataque nuclear para permitir una respuesta, disminuyendo así el atractivo de la ventaja del primer ataque por parte de los enemigos (véase Destrucción mutua asegurada ). [12] A principios de los años 1960, Baran inventó el concepto de conmutación distribuida de bloques de mensajes adaptativos en apoyo de la iniciativa de la Fuerza Aérea. [13] [14] El concepto se presentó por primera vez a la Fuerza Aérea en el verano de 1961 como informe B-265, [12] publicado más tarde como informe RAND P-2626 en 1962, [8] y finalmente en el informe RM 3420 en 1964. [9] Los informes describen una arquitectura general para una red de comunicaciones distribuida, de gran escala y con capacidad de supervivencia. La propuesta se componía de tres ideas clave: el uso de una red descentralizada con múltiples caminos entre dos puntos cualesquiera; la división de los mensajes de los usuarios en bloques de mensajes; y la entrega de estos mensajes mediante conmutación de almacenamiento y reenvío . [13] [15] El diseño de la red de Baran se centraba en la comunicación digital de mensajes de voz utilizando conmutadores que eran dispositivos electrónicos de bajo coste. [16] [17] [18]
Christopher Strachey , que se convirtió en el primer profesor de computación de la Universidad de Oxford , presentó una solicitud de patente en el Reino Unido para compartir el tiempo en febrero de 1959. [19] [20] En junio de ese año, presentó un artículo "Compartir el tiempo en computadoras grandes y rápidas" en la Conferencia de Procesamiento de Información de la UNESCO en París, donde transmitió el concepto a JCR Licklider . [21] [22] Licklider (junto con John McCarthy ) fue fundamental en el desarrollo del tiempo compartido. Después de conversaciones con Licklider sobre el tiempo compartido con computadoras remotas en 1965, [23] [24] Davies inventó de forma independiente un concepto de comunicación de datos similar , utilizando mensajes cortos en formato fijo con altas tasas de transmisión de datos para lograr comunicaciones rápidas. [25] Luego desarrolló un diseño más avanzado para una red informática jerárquica de alta velocidad que incluía computadoras de interfaz y protocolos de comunicación . [26] [27] [28] Acuñó el término conmutación de paquetes y propuso construir una red comercial de datos a nivel nacional en el Reino Unido. [29] [30] Dio una charla sobre la propuesta en 1966, después de lo cual una persona del Ministerio de Defensa (MoD) le contó sobre el trabajo de Baran. [31]
Roger Scantlebury , un miembro del equipo de Davies, presentó su trabajo (y mencionó el de Baran) en el Simposio sobre Principios de Sistemas Operativos (SOSP) de octubre de 1967. [28] [32] [33] [34] [35] En la conferencia, Scantlebury propuso la conmutación de paquetes para su uso en ARPANET y convenció a Larry Roberts de que la economía era favorable a la conmutación de mensajes . [36] [37] [38] [39] [40] [41] Davies había elegido algunos de los mismos parámetros para su diseño de red original que Baran, como un tamaño de paquete de 1024 bits. Para lidiar con las permutaciones de paquetes (debido a las preferencias de ruta actualizadas dinámicamente) y las pérdidas de datagramas (inevitables cuando las fuentes rápidas envían a destinos lentos), asumió que "todos los usuarios de la red se proporcionarán algún tipo de control de errores", [28] inventando así lo que llegó a conocerse como el principio de extremo a extremo . Davies propuso que se construyera una red de área local en el laboratorio para satisfacer las necesidades del NPL y demostrar la viabilidad de la conmutación de paquetes. Después de un experimento piloto a principios de 1969, [42] [43] [44] [45] la Red de Comunicaciones de Datos del NPL comenzó a funcionar en 1970. [46] Davies fue invitado a Japón para dar una serie de conferencias sobre conmutación de paquetes. [47] El equipo del NPL realizó un trabajo de simulación sobre datagramas y congestión en redes a una escala que permitiera la comunicación de datos en todo el Reino Unido. [45] [48] [49] [50] [51]
Larry Roberts tomó las decisiones clave en la solicitud de propuesta para construir ARPANET . [52] Roberts se reunió con Baran en febrero de 1967, pero no discutieron sobre redes. [53] [54] Pidió a Frank Westervelt que explorara las cuestiones del tamaño y el contenido de los mensajes para la red, y que escribiera un documento de posición sobre el protocolo de comunicación entre computadoras que incluyera "convenciones para la transmisión de caracteres y bloques, verificación y retransmisión de errores e identificación de computadoras y usuarios". [55] Roberts revisó su diseño inicial, que era conectar las computadoras host directamente, para incorporar la idea de Wesley Clark de usar procesadores de mensajes de interfaz (IMP) para crear una red de conmutación de mensajes , que presentó en SOSP. [56] [ 57] [58] [59] Roberts era conocido por tomar decisiones rápidamente. [60] Inmediatamente después de SOSP, incorporó los conceptos y diseños de Davies y Baran para la conmutación de paquetes para permitir las comunicaciones de datos en la red. [38] [61] [62] [63]
Un contemporáneo de Roberts del MIT , Leonard Kleinrock había investigado la aplicación de la teoría de colas en el campo de la conmutación de mensajes para su tesis doctoral en 1961-62 y la publicó como libro en 1964. [64] Davies, en su artículo de 1966 sobre conmutación de paquetes, [26] aplicó las técnicas de Kleinorck para demostrar que "hay un amplio margen entre el rendimiento estimado del sistema [de conmutación de paquetes] y el requisito establecido" en términos de un tiempo de respuesta satisfactorio para un usuario humano. [65] Esto abordó una cuestión clave sobre la viabilidad de las redes informáticas. [66] Larry Roberts llevó a Kleinrock al proyecto ARPANET de manera informal a principios de 1967. [67] Roberts y Taylor reconocieron que la cuestión del tiempo de respuesta era importante, pero no aplicaron los métodos de Kleinrock para evaluarlo y basaron su diseño en un sistema de almacenamiento y reenvío que no estaba destinado a la computación en tiempo real . [68] Después de SOSP, y tras la instrucción de Roberts de utilizar conmutación de paquetes, [61] Kleinrock buscó la opinión de Baran y propuso mantener a Baran y a RAND como asesores. [69] [70] [71] El grupo de trabajo de ARPANET asignó a Kleinrock la responsabilidad de preparar un informe sobre el software para el IMP. [72] En 1968, Roberts le otorgó a Kleinrock un contrato para establecer un Centro de Medición de Redes (NMC) en la UCLA para medir y modelar el rendimiento de la conmutación de paquetes en ARPANET. [69]
Bolt Beranek & Newman (BBN) ganó el contrato para construir la red. Diseñada principalmente por Bob Kahn , [73] [74] fue la primera red de conmutación de paquetes de área amplia con control distribuido. [52] Los "IMP Guys" de BBN desarrollaron de forma independiente aspectos significativos del funcionamiento interno de la red, incluyendo el algoritmo de enrutamiento, control de flujo, diseño de software y control de red. [75] [76] El UCLA NMC y el equipo de BBN también investigaron la congestión de la red. [73] [77] El Network Working Group, dirigido por Steve Crocker , un estudiante de posgrado de Kleinrock en UCLA, desarrolló el protocolo host-to-host, el Network Control Program , que fue aprobado por Barry Wessler para ARPA, [78] después de que ordenó que se eliminaran ciertos elementos más exóticos. [79] En 1970, Kleinrock extendió su trabajo analítico anterior sobre conmutación de mensajes a la conmutación de paquetes en ARPANET. [80] Su trabajo influyó en el desarrollo de ARPANET y de las redes de conmutación de paquetes en general. [81] [82] [83]
La ARPANET se demostró en la Conferencia Internacional sobre Comunicación Informática (ICCC) en Washington en octubre de 1972. [84] [85] Sin embargo, aún quedaban preguntas fundamentales sobre el diseño de redes de conmutación de paquetes. [86] [87] [88]
Roberts presentó la idea de la conmutación de paquetes a los profesionales de la industria de las comunicaciones a principios de los años 70. Antes de que ARPANET estuviera en funcionamiento, argumentaban que los buffers de los enrutadores se agotarían rápidamente. Después de que ARPANET estuviera en funcionamiento, argumentaron que la conmutación de paquetes nunca sería económica sin el subsidio del gobierno. Baran se había enfrentado al mismo rechazo y, por lo tanto, no logró convencer a los militares para que construyeran una red de conmutación de paquetes en los años 60. [10]
La red CYCLADES fue diseñada por Louis Pouzin a principios de los años 1970 para estudiar la interconexión de redes . [89] [90] Fue el primero en implementar el principio de extremo a extremo de Davies y hacer que las computadoras host sean responsables de la entrega confiable de datos en una red de conmutación de paquetes, en lugar de que esto sea un servicio de la red en sí. [91] Por lo tanto, su equipo fue el primero en abordar el problema altamente complejo de proporcionar a las aplicaciones de usuario un servicio de circuito virtual confiable mientras se utiliza un servicio de mejor esfuerzo , una contribución temprana a lo que será el Protocolo de Control de Transmisión (TCP). [92]
Bob Metcalfe y otros en Xerox PARC describieron la idea de Ethernet y el PARC Universal Packet (PUP) para interconexión de redes. [93]
En mayo de 1974, Vint Cerf y Bob Kahn describieron el Programa de Control de Transmisión , un protocolo de interconexión de redes para compartir recursos mediante conmutación de paquetes entre los nodos. [94] Las especificaciones del TCP se publicaron luego en RFC 675 ( Especificación del Programa de Control de Transmisión de Internet ), escrito por Vint Cerf, Yogen Dalal y Carl Sunshine en diciembre de 1974. [95]
El protocolo X.25 , desarrollado por Rémi Després y otros, se basó en el concepto de circuitos virtuales . A mediados de los años 1970 y principios de los años 1980, surgieron redes públicas de datos nacionales e internacionales que utilizaban X.25, que se desarrolló con la participación de Francia, el Reino Unido, Japón, Estados Unidos y Canadá. Se complementó con X.75 para permitir la interconexión de redes. [96]
En 1978 se demostró que la conmutación de paquetes era óptima en el sentido de codificación de Huffman . [97] [98]
A fines de la década de 1970, el Programa de Control de Transmisión monolítico se superpuso al Protocolo de Control de Transmisión (TCP) con el Protocolo de Internet (IP). Muchos pioneros de Internet lo desarrollaron hasta convertirlo en el conjunto de protocolos de Internet y la arquitectura y gobernanza de Internet asociadas que surgieron en la década de 1980. [99] [100] [101] [102] [103] [104]
Durante un período de la década de 1980 y principios de la de 1990, la comunidad de ingeniería de redes estuvo polarizada por la implementación de conjuntos de protocolos en competencia, comúnmente conocidos como las Guerras de Protocolos . No estaba claro cuál de los conjuntos de protocolos de Internet y el modelo OSI daría como resultado las mejores y más robustas redes informáticas. [105] [106] [107]
El trabajo de investigación de Leonard Kleinrock durante la década de 1970 abordó las redes de conmutación de paquetes, las redes de radio por paquetes, las redes de área local, las redes de banda ancha, la computación nómada, las redes peer to peer y los agentes de software inteligentes. [108] [109] Su trabajo teórico sobre el enrutamiento jerárquico con el estudiante Farouk Kamoun se volvió fundamental para el funcionamiento de Internet. [110] [111] Kleinrock publicó cientos de artículos de investigación, [112] [113] que finalmente lanzaron un nuevo campo de investigación sobre la teoría y la aplicación de la teoría de colas a las redes de computadoras. [80] [114]
La tecnología VLSI ( integración a muy gran escala ) de semiconductores de óxido metálico complementarios ( CMOS ) condujo al desarrollo de la conmutación de paquetes de banda ancha de alta velocidad durante los años 1980 y 1990. [115] [116] [117]
Roberts afirmó en años posteriores que, en el momento de la SOSP de octubre de 1967, ya tenía el concepto de conmutación de paquetes en mente (aunque todavía no nombrado ni escrito en su artículo publicado en la conferencia, que varias fuentes describen como "vago"), y que esto se originó con su antiguo colega, Kleinrock, quien había escrito sobre tales conceptos en su investigación de doctorado en 1961-2. [58] [36] [59] [118] [119] En 1997, junto con otros siete pioneros de Internet , Roberts y Kleinrock coescribieron "Breve historia de Internet" publicado por la Internet Society . [120] En él, se describe a Kleinrock como "habiendo publicado el primer artículo sobre la teoría de la conmutación de paquetes en julio de 1961 y el primer libro sobre el tema en 1964". Muchas fuentes sobre la historia de Internet comenzaron a reflejar estas afirmaciones como hechos no controvertidos. Esto se convirtió en el tema de lo que Katie Hafner llamó una "disputa de paternidad" en The New York Times en 2001. [121]
El desacuerdo sobre la contribución de Kleinrock a la conmutación de paquetes se remonta a una versión de la afirmación anterior hecha en el perfil de Kleinrock en el sitio web del departamento de Ciencias de la Computación de la UCLA en algún momento de la década de 1990. Allí, se lo mencionaba como el "Inventor de la Tecnología de Internet". [122] Las descripciones de la página web de los logros de Kleinrock provocaron la ira de algunos pioneros de Internet. [123] La disputa sobre la prioridad se convirtió en un tema público después de que Donald Davies publicara póstumamente un artículo en 2001 en el que negaba que el trabajo de Kleinrock estuviera relacionado con la conmutación de paquetes. Davies también describió al gerente de proyectos de ARPANET, Larry Roberts , como partidario de Kleinrock, refiriéndose a los escritos de Roberts en línea y al perfil de Kleinrock en la página web de la UCLA como "muy engañosos". [124] [125] Walter Isaacson escribió que las afirmaciones de Kleinrock "provocaron una protesta entre muchos otros pioneros de Internet, que atacaron públicamente a Kleinrock y dijeron que su breve mención de dividir los mensajes en pedazos más pequeños no se acercaba ni por asomo a ser una propuesta de conmutación de paquetes". [123]
El artículo de Davies reavivó una disputa previa sobre quién merece el crédito por poner en línea ARPANET entre los ingenieros de Bolt, Beranek y Newman (BBN) que habían estado involucrados en la construcción y diseño de ARPANET IMP por un lado, y los investigadores relacionados con ARPA por el otro. [75] [76] Esta disputa anterior está ejemplificada por Will Crowther de BBN , quien en una historia oral de 1990 describió el diseño de conmutación de paquetes de Paul Baran (al que llamó enrutamiento de patata caliente ), como "loco" y sin sentido, a pesar de que el equipo de ARPA había abogado por él. [126] El debate reavivado hizo que otros ex empleados de BBN hicieran saber sus preocupaciones, incluido Alex McKenzie, quien siguió a Davies al disputar que el trabajo de Kleinrock estuviera relacionado con la conmutación de paquetes, afirmando "... no hay nada en todo el libro de 1964 que sugiera, analice o aluda a la idea de la paquetización". [127]
El ex director de IPTO Bob Taylor también se unió al debate, afirmando que "los autores que han entrevistado a docenas de pioneros de Arpanet saben muy bien que las afirmaciones de Kleinrock-Roberts no son creíbles". [128] Walter Isaacson señala que "hasta mediados de los años 1990 Kleinrock había atribuido [a Baran y Davies] la idea de la conmutación de paquetes". [123]
En 2009, Kleinrock registró los derechos de autor de una versión posterior de la página web de la biografía de Kleinrock. [129] Se le pidió que defendiera su posición durante las décadas posteriores. [130] En 2023, reconoció que su trabajo publicado a principios de la década de 1960 trataba sobre la conmutación de mensajes y afirmó que estaba pensando en la conmutación de paquetes. [131] Las fuentes primarias y los historiadores reconocen a Baran y Davies por inventar de forma independiente el concepto de conmutación de paquetes digitales utilizado en las redes informáticas modernas, incluidas ARPANET e Internet. [1] [2] [38] [132] [133]
Kleinrock ha recibido muchos premios por su investigación pionera en matemática aplicada sobre conmutación de paquetes, realizada en la década de 1970, que fue una extensión de su trabajo pionero de principios de la década de 1960 sobre la optimización de los retrasos de los mensajes en las redes de comunicación. [80] [134] Sin embargo, las afirmaciones de Kleinrock de que su trabajo de principios de la década de 1960 originó el concepto de conmutación de paquetes y que su trabajo fue una fuente de los conceptos de conmutación de paquetes utilizados en ARPANET han afectado a las fuentes sobre el tema, lo que ha creado desafíos metodológicos en la historiografía de Internet. [121] [123] [125] [130] El historiador Andrew L. Russell dijo que "la 'historia de Internet' también sufre un tercer problema metodológico: tiende a estar demasiado cerca de sus fuentes. Muchos pioneros de Internet están vivos, activos y ansiosos por dar forma a las historias que describen sus logros. Muchos museos e historiadores están igualmente ansiosos por entrevistar a los pioneros y dar a conocer sus historias". [135]
La conmutación de paquetes se puede clasificar en conmutación de paquetes sin conexión , también conocida como conmutación de datagramas , y conmutación de paquetes orientada a conexión , también conocida como conmutación de circuitos virtuales . Algunos ejemplos de sistemas sin conexión son Ethernet, IP y el Protocolo de datagramas de usuario (UDP). Los sistemas orientados a conexión incluyen X.25, Frame Relay , Conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS) y TCP.
En el modo sin conexión, cada paquete se etiqueta con una dirección de destino, una dirección de origen y números de puerto. También puede etiquetarse con el número de secuencia del paquete. Esta información elimina la necesidad de una ruta preestablecida para ayudar al paquete a encontrar su camino hacia su destino, pero significa que se necesita más información en el encabezado del paquete, que por lo tanto es más grande. Los paquetes se enrutan individualmente, a veces tomando diferentes rutas, lo que da como resultado una entrega desordenada . En el destino, el mensaje original puede volver a ensamblarse en el orden correcto, según los números de secuencia del paquete. De este modo, un circuito virtual que transporta un flujo de bytes se proporciona a la aplicación mediante un protocolo de capa de transporte , aunque la red solo proporciona un servicio de capa de red sin conexión.
La transmisión orientada a la conexión requiere una fase de configuración para establecer los parámetros de comunicación antes de que se transfiera cualquier paquete. Los protocolos de señalización utilizados para la configuración permiten que la aplicación especifique sus requisitos y descubra los parámetros del enlace. Se pueden negociar valores aceptables para los parámetros de servicio. Los paquetes transferidos pueden incluir un identificador de conexión en lugar de información de dirección y el encabezado del paquete puede ser más pequeño, ya que solo necesita contener este código y cualquier información, como longitud, marca de tiempo o número de secuencia, que es diferente para diferentes paquetes. En este caso, la información de dirección solo se transfiere a cada nodo durante la fase de configuración de la conexión, cuando se descubre la ruta al destino y se agrega una entrada a la tabla de conmutación en cada nodo de red a través del cual pasa la conexión. Cuando se utiliza un identificador de conexión, el enrutamiento de un paquete requiere que el nodo busque el identificador de conexión en una tabla. [ cita requerida ]
Los protocolos de capa de transporte orientados a la conexión, como TCP, proporcionan un servicio orientado a la conexión mediante una red subyacente sin conexión. En este caso, el principio de extremo a extremo dicta que los nodos finales, no la red en sí, son responsables del comportamiento orientado a la conexión.
En las redes de telecomunicaciones, la conmutación de paquetes se utiliza para optimizar el uso de la capacidad del canal y aumentar la robustez . [59] En comparación con la conmutación de circuitos , la conmutación de paquetes es altamente dinámica, asignando capacidad del canal en función del uso en lugar de reservas explícitas. Esto puede reducir la capacidad desperdiciada causada por reservas subutilizadas a costa de eliminar las garantías de ancho de banda. En la práctica, el control de congestión se utiliza generalmente en redes IP para negociar dinámicamente la capacidad entre conexiones. La conmutación de paquetes también puede aumentar la robustez de las redes frente a fallas. Si un nodo falla, no es necesario interrumpir las conexiones, ya que los paquetes pueden enrutarse alrededor de la falla.
La conmutación de paquetes se utiliza en Internet y en la mayoría de las redes de área local . Internet se implementa mediante el conjunto de protocolos de Internet que utilizan una variedad de tecnologías de capa de enlace . Por ejemplo, Ethernet y Frame Relay son comunes. Las tecnologías de telefonía móvil más nuevas (por ejemplo, GSM , LTE ) también utilizan la conmutación de paquetes. La conmutación de paquetes está asociada con las redes sin conexión porque, en estos sistemas, no es necesario establecer un acuerdo de conexión entre las partes que se comunican antes de intercambiar datos.
X.25 , el estándar internacional CCITT de 1976, es un uso notable de la conmutación de paquetes, ya que proporciona a los usuarios un servicio de circuitos virtuales controlados por flujo . Estos circuitos virtuales transportan de manera confiable paquetes de longitud variable con conservación del orden de los datos. DATAPAC en Canadá fue la primera red pública en admitir X.25, seguida por TRANSPAC en Francia. [136]
El modo de transferencia asíncrono (ATM) es otra tecnología de circuitos virtuales. Se diferencia de X.25 en que utiliza paquetes pequeños de longitud fija ( celdas ) y en que la red no impone ningún control de flujo a los usuarios.
Tecnologías como MPLS y el Protocolo de Reserva de Recursos (RSVP) crean circuitos virtuales sobre redes de datagramas. MPLS y sus predecesores, así como ATM, han sido llamadas tecnologías de "paquetes rápidos". De hecho, MPLS ha sido llamada "ATM sin celdas". [137] Los circuitos virtuales son especialmente útiles para construir mecanismos robustos de conmutación por error y asignar ancho de banda para aplicaciones sensibles a los retrasos.
El trabajo de Donald Davies sobre comunicaciones de datos y diseño de redes informáticas se hizo muy conocido en Estados Unidos, Europa y Japón y fue la "piedra angular" que inspiró numerosas redes de conmutación de paquetes en la década siguiente. [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [47]
La historia de las redes de conmutación de paquetes se puede dividir en tres eras superpuestas: las primeras redes antes de la introducción de X.25; la era X.25 cuando muchas compañías de correos, teléfonos y telégrafos (PTT) proporcionaron redes de datos públicas con interfaces X.25; y la era de Internet que inicialmente compitió con el modelo OSI . [145] [146] [147]
La investigación sobre conmutación de paquetes en el Laboratorio Nacional de Física (NPL) comenzó con una propuesta para una red de área amplia en 1965, [23] y una red de área local en 1966. [148] La financiación de ARPANET fue asegurada en 1966 por Bob Taylor , y la planificación comenzó en 1967 cuando contrató a Larry Roberts . La red del NPL seguida por ARPANET entró en funcionamiento en 1969, las dos primeras redes en utilizar conmutación de paquetes. [43] [44] Larry Roberts dijo que muchas de las redes de conmutación de paquetes construidas en la década de 1970 eran similares "en casi todos los aspectos" al diseño original de Donald Davies de 1965. [144]
Antes de la introducción de X.25 en 1976, [149] se habían desarrollado alrededor de veinte tecnologías de red diferentes. Dos diferencias fundamentales implicaban la división de funciones y tareas entre los hosts en el borde de la red y el núcleo de la red. En el sistema de datagramas, que funciona según el principio de extremo a extremo, los hosts tienen la responsabilidad de garantizar la entrega ordenada de paquetes. En el sistema de llamada virtual , la red garantiza la entrega secuenciada de datos al host. Esto da como resultado una interfaz de host más simple pero complica la red. La suite de protocolos X.25 utiliza este tipo de red.
AppleTalk es un conjunto de protocolos de red patentados desarrollados por Apple en 1985 para las computadoras Apple Macintosh . Fue el protocolo principal utilizado por los dispositivos Apple durante las décadas de 1980 y 1990. AppleTalk incluía características que permitían establecer redes de área local ad hoc sin la necesidad de un enrutador o servidor centralizado. El sistema AppleTalk asignaba direcciones automáticamente, actualizaba el espacio de nombres distribuido y configuraba cualquier enrutamiento entre redes requerido . Era un sistema plug-n-play . [150] [151]
También se lanzaron implementaciones de AppleTalk para IBM PC y compatibles, y Apple IIGS . El soporte de AppleTalk estaba disponible en la mayoría de las impresoras en red, especialmente impresoras láser , algunos servidores de archivos y enrutadores .
El protocolo fue diseñado para ser simple, autoconfigurable y no requerir servidores u otros servicios especializados para funcionar. Estos beneficios también crearon inconvenientes, ya que AppleTalk tendía a no utilizar el ancho de banda de manera eficiente. El soporte de AppleTalk finalizó en 2009. [150] [152]
ARPANET fue una red progenitora de Internet y una de las primeras redes, junto con SATNET de ARPA , en ejecutar el conjunto TCP/IP utilizando tecnologías de conmutación de paquetes.
BNRNET fue una red que Bell-Northern Research desarrolló para uso interno. Inicialmente tenía un solo host, pero fue diseñada para admitir muchos hosts. BNR luego realizó importantes contribuciones al proyecto CCITT X.25. [153]
El anillo de Cambridge fue una red de anillos experimental desarrollada en el Laboratorio de Computación de la Universidad de Cambridge . Funcionó desde 1974 hasta la década de 1980.
CompuServe desarrolló su propia red de conmutación de paquetes, implementada en minicomputadoras DEC PDP-11 que actuaban como nodos de red que se instalaron en todo Estados Unidos (y más tarde, en otros países) y se interconectaron. Con el tiempo, la red de CompuServe evolucionó hasta convertirse en una red compleja de varios niveles que incorporaba tecnologías ATM, Frame Relay, IP y X.25.
La red de conmutación de paquetes CYCLADES fue una red de investigación francesa diseñada y dirigida por Louis Pouzin . Demostrada por primera vez en 1973, fue desarrollada para explorar alternativas al diseño inicial de ARPANET y para apoyar la investigación de redes en general. Fue la primera red en utilizar el principio de extremo a extremo y hacer que los hosts fueran responsables de la entrega confiable de datos, en lugar de la red en sí. Los conceptos de esta red influyeron en la arquitectura posterior de ARPANET. [154] [155]
DECnet es un conjunto de protocolos de red creados por Digital Equipment Corporation , lanzados originalmente en 1975 para conectar dos minicomputadoras PDP-11 . [156] Se convirtió en una de las primeras arquitecturas de red peer-to-peer , transformando así a DEC en una potencia de redes en la década de 1980. Inicialmente construido con tres capas , más tarde (1982) evolucionó a un protocolo de red compatible con OSI de siete capas . Los protocolos DECnet fueron diseñados completamente por Digital Equipment Corporation. Sin embargo, DECnet Phase II (y posteriores) fueron estándares abiertos con especificaciones publicadas, y varias implementaciones se desarrollaron fuera de DEC, incluida una para Linux .
DDX-1 fue una red experimental de Nippon PTT. Combinaba conmutación de circuitos y conmutación de paquetes. Fue reemplazada por DDX-2. [157]
La Red Informática Europea (EIN), originalmente llamada COST 11, fue un proyecto que comenzó en 1971 para vincular redes en Gran Bretaña, Francia, Italia, Suiza y Euratom . Otros seis países europeos también participaron en la investigación sobre protocolos de red. Derek Barber dirigió el proyecto y Roger Scantlebury lideró la contribución técnica del Reino Unido; ambos eran de NPL . [158] [159] [160] [161] El contrato para su implementación fue otorgado a un consorcio anglofrancés liderado por la casa de sistemas del Reino Unido Logica y Sesa y administrado por Andrew Karney . El trabajo comenzó en 1973 y se volvió operativo en 1976, incluyendo nodos que vinculaban la red NPL y CYCLADES . [162] Barber propuso e implementó un protocolo de correo para EIN. [163] El protocolo de transporte de la EIN ayudó a lanzar los protocolos INWG y X.25. [164] [165] [166] El EIN fue reemplazado por Euronet en 1979. [167]
El Servicio Experimental de Conmutación de Paquetes (EPSS) fue un experimento de la Oficina de Telecomunicaciones de Correos del Reino Unido . Fue la primera red de datos pública en el Reino Unido cuando comenzó a funcionar en 1976. [168] Ferranti suministró el hardware y el software. El manejo de los mensajes de control de enlace (acuses de recibo y control de flujo) era diferente al de la mayoría de las demás redes. [169] [170] [171]
General Electric , con el nombre de General Electric Information Services (GEIS), era un importante proveedor internacional de servicios de información. La empresa diseñó originalmente una red telefónica que sirviera como red telefónica de voz interna (aunque a nivel continental).
En 1965, por iniciativa de Warner Sinback, se diseñó una red de datos basada en esta red de voz y teléfono para conectar los cuatro centros de ventas y servicio de computadoras de GE (Schenectady, Nueva York, Chicago y Phoenix) para facilitar un servicio de tiempo compartido de computadoras.
Algunos años después, después de internacionalizarse, GEIS creó un centro de datos en red cerca de Cleveland , Ohio. Se ha publicado muy poco sobre los detalles internos de su red. El diseño era jerárquico con enlaces de comunicación redundantes. [172] [173]
IPSANET era una red semiprivada construida por IP Sharp Associates para dar servicio a sus clientes de tiempo compartido. Entró en funcionamiento en mayo de 1976. [174]
El intercambio de paquetes entre redes (IPX) y el intercambio de paquetes secuenciados (SPX) son protocolos de red de Novell de la década de 1980 derivados de los protocolos IDP y SPP de Xerox Network Systems, respectivamente, que datan de la década de 1970. IPX/SPX se utilizó principalmente en redes que utilizaban los sistemas operativos Novell NetWare . [175]
Merit Network , una organización independiente sin fines de lucro gobernada por las universidades públicas de Michigan, [176] se formó en 1966 como la Tríada de Información de Investigación Educativa de Michigan para explorar las redes de computadoras entre tres de las universidades públicas de Michigan como un medio para ayudar al desarrollo educativo y económico del estado. [177] Con el apoyo inicial del Estado de Michigan y la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), la red de conmutación de paquetes se demostró por primera vez en diciembre de 1971 cuando se realizó una conexión interactiva de host a host entre los sistemas mainframe de IBM en la Universidad de Michigan en Ann Arbor y la Universidad Estatal de Wayne en Detroit . [178] En octubre de 1972, las conexiones al mainframe CDC en la Universidad Estatal de Michigan en East Lansing completaron la tríada. Durante los siguientes años, además de las conexiones interactivas de host a host, la red se mejoró para soportar conexiones de terminal a host, conexiones por lotes de host a host (envío de trabajos remotos, impresión remota, transferencia de archivos por lotes), transferencia interactiva de archivos, puertas de enlace a las redes públicas de datos Tymnet y Telenet , conexiones de host X.25, puertas de enlace a redes de datos X.25, hosts conectados a Ethernet y, finalmente, TCP/IP ; además, las universidades públicas de Michigan se unieron a la red. [178] [179] Todo esto preparó el escenario para el papel de Merit en el proyecto NSFNET a partir de mediados de la década de 1980.
Donald Davies del Laboratorio Nacional de Física (Reino Unido) diseñó y propuso una red nacional de datos comerciales basada en conmutación de paquetes en 1965. [180] [181] La propuesta no fue adoptada a nivel nacional, pero al año siguiente diseñó una red local utilizando "computadoras de interfaz", hoy conocidas como enrutadores , para satisfacer las necesidades del NPL y demostrar la viabilidad de la conmutación de paquetes. [182]
En 1968, Davies había comenzado a construir la red NPL para satisfacer las necesidades del laboratorio multidisciplinario y probar la tecnología en condiciones operativas. [183] [45] [184] En 1969, la NPL, seguida por ARPANET, fueron las dos primeras redes en utilizar conmutación de paquetes. [185] [44] En 1976, se conectaron 12 computadoras y 75 dispositivos terminales, [186] y se agregaron más hasta que la red fue reemplazada en 1986. NPL fue la primera en utilizar enlaces de alta velocidad. [187] [188] [189]
Octopus era una red local del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Conectaba diversos hosts del laboratorio a terminales interactivas y varios periféricos informáticos, incluido un sistema de almacenamiento masivo. [190] [191] [192]
Los laboratorios de investigación Philips de Redhill (Surrey) desarrollaron una red de conmutación de paquetes para uso interno. Se trataba de una red de datagramas con un único nodo de conmutación. [193]
PARC Universal Packet (PUP o Pup) fue uno de los dos primeros conjuntos de protocolos de interconexión de redes ; fue creado por investigadores de Xerox PARC a mediados de la década de 1970. El conjunto completo proporcionaba enrutamiento y entrega de paquetes, así como funciones de nivel superior, como un flujo de bytes confiable , junto con numerosas aplicaciones. Los desarrollos posteriores dieron lugar a Xerox Network Systems (XNS). [194]
RCP fue una red experimental creada por el PTT francés . Se utilizó para ganar experiencia con la tecnología de conmutación de paquetes antes de que se congelara la especificación de TRANSPAC . [195] RCP era una red de circuitos virtuales en contraste con CYCLADES que se basaba en datagramas . RCP enfatizaba la conexión de terminal a host y de terminal a terminal; CYCLADES se ocupaba de la comunicación de host a host. RCP influyó en la especificación X.25, que se implementó en TRANSPAC y otras redes de datos públicas. [196] [197] [198]
La Red Especial de Transmisión de Datos (RETD) fue una red desarrollada por la Compañía Telefónica Nacional de España . Entró en funcionamiento en 1972 y, por tanto, fue la primera red pública. [199] [200] [201] [202]
"La red de telecomunicaciones nórdica experimental de conmutación de paquetes SCANNET se implementó en las bibliotecas técnicas nórdicas en la década de 1970, e incluyó la primera revista electrónica nórdica Extemplo. Las bibliotecas también estuvieron entre las primeras en las universidades en acomodar microcomputadoras para uso público a principios de la década de 1980". [203]
SITA es un consorcio de aerolíneas. Su red de alto nivel (HLN) comenzó a funcionar en 1969. Aunque estaba organizada para actuar como una red de conmutación de paquetes, [23] todavía utilizaba la conmutación de mensajes . [204] [205] Como sucede con muchas redes no académicas, se ha publicado muy poco sobre ella.
A principios de los años 1970 se desarrollaron varias instalaciones informáticas para dar servicio a la comunidad del Science Research Council (SRC) en el Reino Unido. Cada una tenía su propia red en estrella ( ULCC Londres , UMRCC Manchester, Rutherford Appleton Laboratory ). También había redes regionales centradas en Bristol (en las que se inició el trabajo a finales de los años 1960), seguidas a mediados de los años 1970 por Edimburgo, Midlands y Newcastle. Estos grupos de instituciones compartían recursos para proporcionar mejores instalaciones informáticas de las que se podían permitir individualmente. Cada una de las redes se basaba en los estándares de un fabricante y eran mutuamente incompatibles y superpuestas. [206] [207] [208] En 1981, el SRC pasó a llamarse Science and Engineering Research Council (SERC). A principios de los años 1980 se inició un esfuerzo de estandarización e interconexión, alojado en una expansión de la red de investigación SERCnet y basado en los protocolos Coloured Book , que más tarde evolucionó a JANET . [209] [210] [211]
La Arquitectura de Red de Sistemas (SNA) es la arquitectura de red patentada de IBM creada en 1974. Un cliente de IBM podría adquirir hardware y software de IBM y arrendar líneas privadas de un operador común para construir una red privada. [212]
Telenet fue la primera red de datos pública con licencia de la FCC en los Estados Unidos. Telenet se constituyó en 1973 y comenzó a operar en 1975. Fue fundada por Bolt Beranek & Newman con Larry Roberts como director ejecutivo como un medio para hacer pública la tecnología de conmutación de paquetes. Telenet inicialmente utilizó una interfaz de host de circuito virtual propietaria , pero la cambió a X.25 y la interfaz de terminal a X.29 después de su estandarización en CCITT . [88] Salió a bolsa en 1979 y luego se vendió a GTE. [213] [214]
Tymnet era una red internacional de comunicaciones de datos con sede en San José, California. En 1969, comenzó a instalar una red basada en minicomputadoras para conectar terminales de tiempo compartido a sus computadoras centrales. La red utilizaba líneas de almacenamiento y reenvío y de grado de voz. El enrutamiento no era distribuido, sino que lo establecía un supervisor central llamada por llamada. [23]
Existían dos tipos de redes X.25. Algunas, como DATAPAC y TRANSPAC, se implementaron inicialmente con una interfaz externa X.25. Algunas redes más antiguas, como TELENET y TYMNET, se modificaron para proporcionar una interfaz de host X.25 además de los esquemas de conexión de host más antiguos. DATAPAC fue desarrollada por Bell-Northern Research , una empresa conjunta de Bell Canada (una empresa de telecomunicaciones) y Northern Telecom (un proveedor de equipos de telecomunicaciones). Northern Telecom vendió varios clones de DATAPAC a empresas de telecomunicaciones extranjeras, entre ellas Deutsche Bundespost . X.75 y X.121 permitieron la interconexión de redes X.25 nacionales.
AUSTPAC fue una red pública australiana X.25 operada por Telstra . Establecida por el predecesor de Telstra, Telecom Australia, a principios de la década de 1980, AUSTPAC fue la primera red pública de datos conmutados por paquetes de Australia y admitió aplicaciones como apuestas en línea, aplicaciones financieras (la Oficina de Impuestos de Australia utilizó AUSTPAC) y acceso remoto a terminales para instituciones académicas, que mantuvieron sus conexiones a AUSTPAC hasta mediados de la década de 1990 en algunos casos. El acceso se realizaba a través de un terminal de acceso telefónico a un PAD o vinculando un nodo X.25 permanente a la red. [215]
ConnNet era una red operada por la Southern New England Telephone Company que prestaba servicios al estado de Connecticut. [216] [217] Lanzada el 11 de marzo de 1985, fue la primera red pública local de conmutación de paquetes en los Estados Unidos. [218]
Datanet 1 era la red de datos pública conmutada operada por la empresa holandesa PTT Telecom (ahora conocida como KPN ). Estrictamente hablando, Datanet 1 solo se refería a la red y a los usuarios conectados a través de líneas arrendadas (utilizando el DNIC X.121 2041), el nombre también se refería al servicio público PAD Telepad (utilizando el DNIC 2049). Y debido a que el servicio principal de videotex utilizaba la red y dispositivos PAD modificados como infraestructura, el nombre Datanet 1 también se utilizó para estos servicios. [219]
DATAPAC fue la primera red X.25 operativa (1976). [220] Cubría las principales ciudades canadienses y con el tiempo se extendió a centros más pequeños. [ cita requerida ]
Deutsche Bundespost operaba la red nacional Datex-P en Alemania. La tecnología fue adquirida a Northern Telecom. [221]
Eirpac es la red de datos conmutada pública irlandesa que admite X.25 y X.28 . Se lanzó en 1984, en reemplazo de Euronet. Eirpac está a cargo de Eircom . [222] [223] [224]
En 1975, nueve estados miembros de la Comunidad Económica Europea contrataron a Logica y a la empresa francesa SESA para crear una empresa conjunta que se encargaría del desarrollo de Euronet , utilizando protocolos X.25 para formar circuitos virtuales. Sustituiría a EIN y estableció una red en 1979 que unió a varios países europeos hasta 1984, cuando la red pasó a manos de los servicios de telecomunicaciones nacionales. [225] [226]
Hitachi diseñó un sistema de red privada para venderlo como paquete llave en mano a organizaciones multinacionales. [¿ Cuándo? ] Además de proporcionar conmutación de paquetes X.25, también se incluyó un software de conmutación de mensajes. Los mensajes se almacenaban en búfer en los nodos adyacentes a los terminales de envío y recepción. No se admitían llamadas virtuales conmutadas, pero mediante el uso de puertos lógicos un terminal de origen podía tener un menú de terminales de destino predefinidos. [227]
Iberpac es la red pública española de conmutación de paquetes que ofrece servicios X.25. Se basaba en RETD, que estaba en funcionamiento desde 1972. Iberpac era gestionada por Telefónica . [228]
En 1978, X.25 proporcionó la primera red de conmutación de paquetes comercial e internacional: el Servicio Internacional de Conmutación de Paquetes (IPSS).
JANET fue la red académica y de investigación del Reino Unido que unía a todas las universidades, establecimientos de educación superior y laboratorios de investigación financiados con fondos públicos tras su lanzamiento en 1984. [229] La red X.25, que utilizaba los protocolos Coloured Book , se basaba principalmente en conmutadores de la serie GEC 4000 y ejecutaba enlaces X.25 a hasta 8 Mbit/s en su fase final antes de convertirse en una red basada en IP en 1991. La red JANET surgió de la SRCnet de los años 1970, posteriormente llamada SERCnet. [230]
Packet Switch Stream (PSS) era la red X.25 nacional de Post Office Telecommunications (que más tarde se convertiría en British Telecom ) con un DNIC de 2342. British Telecom rebautizó PSS como Global Network Service (GNS), pero el nombre PSS sigue siendo más conocido. PSS también incluía acceso PAD de acceso telefónico público y varias pasarelas InterStream a otros servicios como Telex.
REXPAC fue la red experimental de conmutación de paquetes de datos a nivel nacional en Brasil, desarrollada por el centro de investigación y desarrollo de Telebrás , el proveedor público de telecomunicaciones de propiedad estatal. [231]
SITA es un consorcio de aerolíneas. Su red de transporte de datos adoptó X.25 en 1981, convirtiéndose en la red de conmutación de paquetes más extensa del mundo. [232] [233] [234] Como sucede con muchas redes no académicas, se ha publicado muy poco sobre ella.
TRANSPAC fue la red X.25 nacional de Francia. [136] Se desarrolló localmente aproximadamente al mismo tiempo que DATAPAC en Canadá. El desarrollo estuvo a cargo de la empresa francesa PTT e influyó en la red experimental RCP. [195] Comenzó a funcionar en 1978 y prestó servicios a usuarios comerciales y, después de que comenzara Minitel , a consumidores particulares. [235]
Tymnet utilizó tecnología de conmutación de paquetes de llamadas virtuales, incluidas las interfaces X.25, SNA/SDLC, BSC y ASCII para conectar computadoras host (servidores) en miles de grandes empresas, instituciones educativas y agencias gubernamentales. Los usuarios generalmente se conectaban a través de conexiones de acceso telefónico o conexiones seriales asíncronas dedicadas . El negocio consistía en una gran red pública que admitía usuarios de acceso telefónico y un negocio de red privada que permitía a las agencias gubernamentales y a las grandes empresas (principalmente bancos y aerolíneas) construir sus propias redes dedicadas. Las redes privadas a menudo se conectaban a través de puertas de enlace a la red pública para llegar a ubicaciones que no estaban en la red privada. Tymnet también estaba conectada a docenas de otras redes públicas en los EE. UU. e internacionalmente a través de puertas de enlace X.25/X.75. [236] [237]
UNINETT era una red noruega de conmutación de paquetes de área extensa creada mediante un esfuerzo conjunto entre universidades noruegas, instituciones de investigación y la administración noruega de telecomunicaciones. La red original se basaba en X.25; los protocolos de Internet se adoptaron más tarde. [238]
VENUS-P fue una red internacional X.25 que funcionó desde abril de 1982 hasta marzo de 2006. En su pico de suscripciones en 1999, VENUS-P conectó 207 redes en 87 países. [239]
Xerox Network Systems (XNS) fue un conjunto de protocolos promulgado por Xerox , que proporcionaba enrutamiento y entrega de paquetes, así como funciones de nivel superior como un flujo confiable y llamadas a procedimientos remotos . Fue desarrollado a partir de PARC Universal Packet (PUP). [240] [241]
Cuando la conectividad a Internet se hizo disponible para cualquiera que pudiera pagar una suscripción a un proveedor de servicios de Internet , las distinciones entre las redes nacionales se desdibujaron. El usuario ya no veía identificadores de red como el DNIC. Algunas tecnologías más antiguas, como la conmutación de circuitos, han resurgido con nuevos nombres, como conmutación rápida de paquetes . Los investigadores han creado algunas redes experimentales para complementar la Internet existente. [242]
La Red de Ciencias de la Computación (CSNET) fue una red informática financiada por la NSF que comenzó a funcionar en 1981. Su propósito era ampliar los beneficios de la red para los departamentos de ciencias de la computación en instituciones académicas y de investigación que no podían conectarse directamente a ARPANET debido a limitaciones de financiación o autorización. Desempeñó un papel importante en la difusión del conocimiento y el acceso a las redes nacionales y fue un hito importante en el camino hacia el desarrollo de Internet global . [243] [244]
Internet2 es un consorcio de redes informáticas de los Estados Unidos sin fines de lucro dirigido por miembros de las comunidades de investigación y educación, la industria y el gobierno. [245] La comunidad Internet2, en asociación con Qwest , construyó la primera red Internet2, llamada Abilene , en 1998 y fue un inversor principal en el proyecto National LambdaRail (NLR). [246] En 2006, Internet2 anunció una asociación con Level 3 Communications para lanzar una nueva red nacional, aumentando su capacidad de 10 a 100 Gbit/s. [247] En octubre de 2007, Internet2 retiró oficialmente Abilene y ahora se refiere a su nueva red de mayor capacidad como la red Internet2.
La National Science Foundation Network (NSFNET) fue un programa de proyectos coordinados y evolutivos patrocinados por la NSF a partir de 1985 para promover la investigación avanzada y la creación de redes educativas en los Estados Unidos. [248] NSFNET también fue el nombre que se le dio a varias redes troncales a nivel nacional, que operaban a velocidades de 56 kbit/s, 1,5 Mbit/s (T1) y 45 Mbit/s (T3), que se construyeron para apoyar las iniciativas de redes de la NSF entre 1985 y 1995. Inicialmente creada para vincular a los investigadores con los centros de supercomputación financiados por la NSF del país, a través de una mayor financiación pública y asociaciones con la industria privada se convirtió en una parte importante de la red troncal de Internet .
Además de los cinco centros de supercomputación de la NSF, la NSFNET proporcionó conectividad a once redes regionales y, a través de estas redes, a muchas redes regionales y de campus más pequeñas en los Estados Unidos. Las redes regionales de la NSFNET fueron: [249] [250]
El National LambdaRail (NRL) se puso en marcha en septiembre de 2003. Se trata de una red informática nacional de alta velocidad de 19.000 kilómetros, propiedad de la comunidad de investigación y educación de Estados Unidos y operada por ella, que funciona a través de líneas de fibra óptica. Fue la primera red Ethernet transcontinental de 10 Gigabits . Opera con una capacidad agregada de hasta 1,6 Tbit/s y una tasa de bits de 40 Gbit/s. [255] [256] El NLR dejó de funcionar en marzo de 2014.
TransPAC2 es un servicio internacional de Internet de alta velocidad que conecta redes de investigación y educación en la región Asia-Pacífico con aquellas de los EE.UU. [257] TransPAC3 es parte del programa de Conexiones de Redes de Investigación Internacionales (IRNC) de la NSF. [258]
El Servicio de Red Troncal de Muy Alta Velocidad (vBNS) entró en funcionamiento en abril de 1995 como parte de un proyecto patrocinado por la NSF para proporcionar interconexión de alta velocidad entre centros de supercomputación patrocinados por la NSF y puntos de acceso selectos en los Estados Unidos. [259] La red fue diseñada y operada por MCI Telecommunications bajo un acuerdo de cooperación con la NSF. Para 1998, el vBNS había crecido para conectar más de 100 universidades e instituciones de investigación e ingeniería a través de 12 puntos de presencia nacionales con enlaces DS-3 (45 Mbit/s), OC-3c (155 Mbit/s) y OC-12 (622 Mbit/s) en una red troncal completamente OC-12, una hazaña de ingeniería sustancial para esa época. El vBNS instaló uno de los primeros enlaces IP OC-48 (2,5 Gbit/s) de producción en febrero de 1999 y luego actualizó toda la red troncal a OC-48. [260]
En junio de 1999, MCI WorldCom introdujo vBNS+, que permitía la conexión a la red vBNS por parte de organizaciones que no estaban aprobadas por la NSF ni recibían apoyo de ésta. [261] Tras la expiración del acuerdo con la NSF, vBNS pasó en gran medida a prestar servicios al gobierno. La mayoría de las universidades y centros de investigación migraron a la red troncal educativa de Internet2. En enero de 2006, cuando MCI y Verizon se fusionaron, [262] vBNS+ se convirtió en un servicio de Verizon Business . [263]
Los historiadores atribuyen ideas fundamentales al científico galés Donald W. Davies y al ingeniero estadounidense Paul Baran
Paul Baran, un ingeniero reconocido como coinventor (junto con Donald Davies) de la tecnología de conmutación de paquetes que constituye la base de las redes digitales.
El desafío de 1960 era construir una red de manera que un subconjunto significativo de la red pudiera sobrevivir a un ataque militar. [Baran] nos dijo que sabía que podía diseñar una solución una vez que se dio cuenta de que, "dadas las rutas redundantes, la confiabilidad de la red podría ser mayor que la confiabilidad de las partes". ... En su primer borrador, fechado el 10 de noviembre de 1965, Davies pronosticó la "aplicación revolucionaria" de su nuevo servicio de comunicación: "El mayor tráfico sólo podría producirse si el público utilizara este medio para fines cotidianos, como ir de compras... Las personas que envíen consultas y hagan pedidos de bienes de todo tipo constituirán una gran parte del tráfico... El uso comercial del teléfono puede reducirse por el crecimiento del tipo de servicio que contemplamos".
Esencialmente, todo el trabajo se definió en 1961, y se desarrolló y se puso en forma escrita formal en 1962. La idea del enrutamiento de papa caliente data de fines de 1960.
Como recuerda Kahn: ... las contribuciones de Paul Baran ... También creo que Paul estaba motivado casi por completo por consideraciones de voz. Si nos fijamos en lo que escribió, estaba hablando de conmutadores que eran productos electrónicos de bajo coste. La idea de poner ordenadores potentes en estos lugares no se le había ocurrido como algo rentable. Así que la idea de los conmutadores informáticos faltaba. La noción completa de protocolos no existía en ese momento. Y la idea de las comunicaciones de ordenador a ordenador era realmente una preocupación secundaria.
Baran había puesto más énfasis en las comunicaciones de voz digitales que en las comunicaciones por computadora.
Paul Baran ... se centró en los procedimientos de enrutamiento y en la capacidad de supervivencia de los sistemas de comunicación distribuidos en un entorno hostil, pero no se concentró en la necesidad de compartir recursos en su forma tal como la entendemos ahora; de hecho, el concepto de conmutador de software no estaba presente en su trabajo.
todos los usuarios de la red se dotarán de algún tipo de control de errores... Los avances informáticos en el futuro lejano podrían dar como resultado un tipo de red capaz de transmitir mensajes de voz y digitales de manera eficiente.
, del equipo de Donald Davies, presentó un estudio detallado del diseño de una red de conmutación de paquetes. Roberts fue el primero en oír hablar de ello. Roberts también conoció por primera vez, gracias a Scantlebury, el trabajo que había realizado Paul Baran en RAND unos años antes.
Fue una reunión fundamental, ya que la propuesta del NPL ilustró cómo podrían realizarse las comunicaciones para una red informática de intercambio de recursos.
Scantlebury dijo] Hicimos referencia al artículo de Baran en nuestro artículo de Gatlinburg ACM de 1967. Lo encontrará en las Referencias. Por lo tanto, estoy seguro de que le presentamos el trabajo de Baran a Larry (y, por lo tanto, a los muchachos de BBN).
les faltaba un ingrediente vital. Como ninguno de ellos había oído hablar de Paul Baran, no tenían una idea seria de cómo hacer que el sistema funcionara. Y se necesitó un equipo inglés para decírselo... El artículo de Larry Roberts fue la primera presentación pública del concepto de ARPANET tal como fue concebido con la ayuda de Wesley Clark... Viéndolo ahora, el artículo de Roberts parece extraordinariamente... bueno, vago.
y sus compañeros del grupo NPL estuvieron felices de sentarse con Roberts toda la noche, compartiendo detalles técnicos y discutiendo sobre los puntos más finos.
NPL influyó en varios científicos informáticos estadounidenses a favor de la nueva técnica, y éstos adoptaron el término de Davies "conmutación de paquetes" para referirse a este tipo de red. Roberts también adoptó algunos aspectos específicos del diseño NPL.
La red ARPA se está implementando utilizando técnicas telegráficas existentes simplemente porque el tipo de red que describimos no existe. Parece que las ideas del artículo de NPL en este momento son más avanzadas que cualquiera de las propuestas en los EE. UU.
Roger convenció a Larry de que lo que estaba diciendo era totalmente erróneo y que la forma en que NPL proponía hacerlo era la correcta. Tengo algunas notas que dicen que al principio Larry era escéptico, pero varios de los otros que estaban allí se pusieron del lado de Roger y, finalmente, Larry se sintió abrumado por las cifras.
Larry Roberts presentó un artículo sobre las primeras ideas de lo que se convertiría en ARPAnet. Se basaba en un método de almacenamiento y reenvío de mensajes completos, pero como resultado de esa reunión, el trabajo de NPL ayudó a convencer a Roberts de que la conmutación de paquetes era el camino a seguir.
El sistema se puso en marcha por primera vez a principios de 1969
La primera red de conmutación de paquetes se implementó en los Laboratorios Nacionales de Física del Reino Unido. Fue seguida rápidamente por ARPANET en 1969.
Leonard Kleinrock: Donald Davies... hizo un conmutador de paquetes de un solo nodo antes de que lo hiciera ARPA.
El artículo de Gatlinburg de 1967 influyó en el desarrollo de ARPAnet, que de otro modo podría haberse construido con una tecnología menos extensible. ... Davies fue invitado a Japón para dar una conferencia sobre conmutación de paquetes.
Los estudios de viabilidad continuaron con un intento de aplicar la teoría de colas para estudiar el rendimiento general de la red. Esto resultó ser intratable, por lo que rápidamente recurrimos a la simulación.
Decidió utilizar la conmutación de paquetes como la tecnología subyacente de Arpanet; sigue siendo fundamental para el funcionamiento de Internet. Y fue decisión del Dr. Roberts construir una red que distribuyera el control de la red entre múltiples computadoras. Las redes distribuidas siguen siendo otro de los fundamentos de Internet actual.
Ups. Roberts conocía a Baran un poco y de hecho había almorzado con él durante una visita a RAND el pasado febrero. Pero ciertamente no recordaba ninguna discusión sobre redes. ¿Cómo podía haberse perdido algo así?
El martes 28 de febrero de 1967, encuentro en mi calendario una anotación que indica que a las 12 del mediodía se presentará el Dr. L. Roberts.
La propuesta de Roberts de que todos los ordenadores host se conectaran entre sí directamente... no fue respaldada... Wesley Clark... sugirió a Roberts que la red fuera administrada por pequeños ordenadores idénticos, cada uno conectado a un ordenador host. Al aceptar la idea, Roberts denominó a los pequeños ordenadores dedicados a la administración de la red 'Procesadores de mensajes de interfaz' (IMP), que luego evolucionaron hasta convertirse en los enrutadores actuales.
Se revisó la propuesta de conmutación de mensajes de W. Clark (adjunta a la carta de Taylor del 24 de abril de 1967 a Engelbart).
Por lo tanto, el conjunto de IMP, más las líneas telefónicas y los conjuntos de datos constituirían una red de conmutación de mensajes.
Roberts aceptó la idea y presentó un artículo algo vago al respecto en el Simposio ACM SIGOPS sobre Principios de Sistemas Operativos celebrado en Gatlinburg, Tennessee, a fines de 1967.
Roberts ya se estaba haciendo conocido como el hombre más rápido del Pentágono. ... Y no en vano Larry Roberts era conocido como el hombre más rápido del Pentágono. Cuando llegaron al aeropuerto, la decisión ya estaba tomada.... Una vez más, el hombre más rápido del Pentágono tomó su decisión sin dudarlo.
En 1965, Davies fue pionero en nuevos conceptos para las comunicaciones por ordenador en una forma a la que dio el nombre de "conmutación de paquetes". ... El diseño de la red ARPA (ArpaNet) se modificó por completo para adoptar esta técnica.
Baran propuso una "red distribuida y adaptable de bloques de mensajes" [a principios de los años 1960] ... Roberts contrató a Baran para que asesorara al grupo de planificación de ARPANET sobre comunicaciones distribuidas y conmutación de paquetes. ... Roberts le otorgó un contrato a Leonard Kleinrock de la UCLA para crear modelos teóricos de la red y analizar su rendimiento real.
Proponemos que un grupo de trabajo de aproximadamente cuatro personas dedique algún esfuerzo concentrado en el futuro cercano a definir con precisión el IMP. Este grupo interactuaría de vez en cuando con el grupo más grande de las reuniones anteriores. Tentativamente creemos que el núcleo de este grupo de investigación estaría formado por Bhushan (MIT), Kleinrock (UCLA), Shapiro (SRI) y Westervelt (Universidad de Michigan), junto con un grupo de observadores, formado por personas como Baran (Rand), Boehm (Rand), Culler (UCSB) y Roberts (ARPA).
BARAN: El martes 31 de octubre de 1967 veo una anotación de 9:30 AM a 2:00 PM para ARPA's (Elmer) Shapiro, (Barry) Boehm, (Len) Kleinrock, Red ARPA. El lunes 13 de noviembre de 1967 veo lo siguiente: Larry Roberts a aprox. (¿sobre?) el almuerzo (¿hora?). Art Bushkin = 1:00 PM. Aquí. Larry Roberts Comité IMP. El jueves 16 de noviembre de 1967 veo 7 PM Kleinrock, UCLA - Reunión IMP.
Kahn, el arquitecto principal
Un equipo de BBN formado por Frank Heart, Robert Kahn, Severo Omstein, William Crowther y David Walden desarrolló aspectos importantes del funcionamiento interno de la red, como el enrutamiento, el control de flujo, el diseño de software y el control de red.
hubo un considerable intercambio técnico entre el grupo NPL y quienes diseñaron e implementaron ARPANET, el esfuerzo de la Red de Datos NPL parece haber tenido poco impacto fundamental en el diseño de ARPANET. Los diseñadores de ARPANET ignoraron en gran medida aspectos tan importantes del diseño de la Red de Datos NPL como la interfaz de red estándar, el algoritmo de enrutamiento y la estructura de software del nodo de conmutación. Sin embargo, no hay duda de que, en muchos aspectos menos fundamentales, la Red de Datos NPL tuvo un efecto en el diseño y la evolución de ARPANET.
, véase Frank, Kahn y Kleinrock 1972, pág. 265; Tanenbaum 1989, pág. 631.
Sin embargo, Arpanet tenía sus deficiencias, ya que no era una verdadera red de datagramas ni proporcionaba corrección de errores de extremo a extremo.
De hecho, CYCLADES, a diferencia de ARPANET, había sido diseñado explícitamente para facilitar la interconexión de redes; podía, por ejemplo, manejar distintos formatos y distintos niveles de servicio.
Además de la red NPL y ARPANET, CYCLADES, una red experimental académica y de investigación, también jugó un papel importante en el desarrollo de tecnologías de redes informáticas.
A principios de la década de 1970, Pouzin creó una innovadora red de datos que conectaba lugares de Francia, Italia y Gran Bretaña. Su simplicidad y eficiencia indicaron el camino hacia una red que pudiera conectar no solo docenas de máquinas, sino millones de ellas. Captó la imaginación del Dr. Cerf y el Dr. Kahn, quienes incluyeron aspectos de su diseño en los protocolos que ahora impulsan Internet.
Los autores desean agradecer a varios colegas por sus útiles comentarios durante las primeras discusiones sobre los protocolos de redes internacionales, especialmente a R. Metcalfe, R. Scantlebury, D. Walden y H. Zimmerman; D. Davies y L. Pouzin, quienes comentaron de manera constructiva sobre los problemas de fragmentación y contabilidad; y S. Crocker, quien comentó sobre la creación y destrucción de asociaciones.
los flujos en redes, describiendo el rendimiento de la red en un conjunto de ecuaciones. ... El método analítico ha sido utilizado con éxito por Kleinrock y otros, pero sólo si se hacen importantes suposiciones simplificadoras. ... Es alentador en el trabajo de Kleinrock ver la buena correspondencia lograda entre los resultados de los métodos analíticos y los de la simulación.
Fultz y, con mayor detalle, McQuillan propusieron sistemas de direccionamiento jerárquico para el enrutamiento de redes. Se puede encontrar un análisis reciente y muy completo en Kleinrock y Kamoun.
El enfoque jerárquico está motivado además por resultados teóricos (por ejemplo, [16]) que muestran que, al colocar de manera óptima los separadores, es decir, los elementos que conectan los niveles en la jerarquía, se puede lograr una ganancia enorme en términos tanto del tamaño de la tabla de enrutamiento como de la rotación de mensajes de actualización. ... [16] KLEINROCK, L., Y KAMOUN, F. Enrutamiento jerárquico para redes grandes: evaluación y optimización del rendimiento. Redes de computadoras (1977).
Sin embargo, en este momento es más difícil establecer si Larry tenía la intención de conmutar los fragmentos como paquetes independientes en ARPAnet antes de enterarse del trabajo de NPL; ciertamente ahora afirma que esa fue siempre su intención.
La descripción anterior de cómo surgió la conmutación de paquetes es la más aceptada. Sin embargo, existe una versión alternativa. Roberts afirmó en años posteriores que en el momento del simposio de Gatlinburg, ya tenía bien en mente los conceptos básicos de la conmutación de paquetes y que se originaron con su antiguo colega Len Kleinrock, quien había escrito sobre ellos ya en 1962, como parte de su investigación de doctorado sobre redes de comunicación. Sin embargo, se requiere una gran cantidad de estrabismo para extraer algo parecido a la conmutación de paquetes del trabajo de Kleinrock, y ninguna otra evidencia textual contemporánea que haya encontrado respalda el relato de Kleinrock/Roberts.
{{citation}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Internet es realmente el trabajo de mil personas", dijo Baran. "Y de todas las historias sobre lo que han hecho diferentes personas, todas las piezas encajan. Es solo este pequeño caso el que parece ser una aberración.
No puedo encontrar ninguna evidencia de que entendiera los principios de la conmutación de paquetes.
Leonard Kleinrock y Lawrence (Larry) Roberts, ninguno de los cuales estuvo directamente involucrado en la invención de la conmutación de paquetes... El Dr. Willis H. Ware, científico informático sénior e investigador de la Corporación RAND, señala que Davies (y otros) estaban preocupados por lo que consideraban afirmaciones inapropiadas sobre la invención de la conmutación de paquetes.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)...había todo tipo de ideas locas al respecto, y la mayoría de ellas no tenían ningún sentido. Alguien estaba defendiendo esta ruta de la "papa caliente", que era una locura.
Desarrolló la teoría matemática de las redes de datos, la tecnología que sustenta Internet, mientras era estudiante de posgrado en el MIT en el período de 1960 a 1962. En ese trabajo, también modeló la paquetización de mensajes y resolvió una ganancia de rendimiento clave que proporciona la paquetización.
Aparte de los problemas técnicos de interconectar computadoras con circuitos de comunicaciones, la noción de redes de computadoras se había considerado en varios lugares desde un punto de vista teórico. De particular interés fue el trabajo realizado por Paul Baran y otros en la Rand Corporation en un estudio "On Distributed Communications" a principios de la década de 1960. También es de destacar el trabajo realizado por Donald Davies y otros en el Laboratorio Nacional de Física en Inglaterra a mediados de la década de 1960. ... Otro desarrollo de red importante temprano que afectó al desarrollo de ARPANET se llevó a cabo en el Laboratorio Nacional de Física en Middlesex, Inglaterra, bajo el liderazgo de DW Davies.
y el diseño de redes de comunicación informática... fueron una piedra angular del desarrollo que condujo a Internet.
Donald W. Davies, quien propuso un método para transmitir datos que hizo posible Internet.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)[Davies] es muy conocido en Estados Unidos, donde continuó con su trabajo informático.
En casi todos los aspectos, la propuesta original de Davies, desarrollada a fines de 1965, era similar a las redes reales que se construyen hoy.
La investigación sobre redes de conmutación de paquetes en el Laboratorio Nacional de Física (NPL) británico es anterior a ARPANET, ya que comenzó en 1966.
hecho, organicé la primera reunión entre John Wedlake, de la Oficina de Correos británica, y [Rémi Després], de la PTT francesa, que dio lugar a X25. Había un problema con las llamadas virtuales en EIN, así que convoqué esta reunión y, al final, eso dio lugar a X25.
La primera red de conmutación de paquetes se implementó en los Laboratorios Nacionales de Física del Reino Unido. Fue seguida rápidamente por ARPANET en 1969.
Transmisión de paquetes de datos a través de líneas de alta velocidad
Esta fue la primera red local digital del mundo en utilizar conmutación de paquetes y enlaces de alta velocidad.
Tanto Paul Baran como Donald Davies en sus artículos originales anticiparon el uso de troncales T1.
Los españoles, los caballos oscuros, fueron los primeros en tener una red pública. Consiguieron una red bancaria que astutamente convirtieron en una red pública de la noche a la mañana y se adelantaron a todos.
Véase "15:00 Puesta en marcha de Internet comercial en el Reino Unido (Peter Houlder)"
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