Llegó tu correo electrónico. En algún momento de los últimos segundos, no viajó como un bloque sólido. Estaba destrozado. Roto en trozos pequeños. Enviado por diferentes rutas. Remontado por el otro lado. Esta es la realidad de una red de conmutación de paquetes. Es la columna vertebral invisible de la Internet moderna y funciona dividiendo los archivos de datos en unidades más pequeñas llamadas paquetes antes de enviarlos a través de una serie de nodos o conmutadores.
Piense en ello como una logística de almacenamiento y reenvío. Los conmutadores enrutan estos paquetes de forma independiente. No esperan a que llegue el expediente completo. Simplemente empujan cada pieza hacia su destino. Una vez que todo llega, el dispositivo receptor vuelve a armar el rompecabezas. Internet funciona según esta lógica. La mayoría de las redes de área local (LAN) también lo hacen.
La compensación por la eficiencia
Las redes tradicionales utilizaron un enfoque diferente. Redes de circuitos conmutados. Construyeron una única ruta física para los datos. Un carril exclusivo. Mantuvo ese camino abierto durante el tiempo que fue necesario. Toda la información viajó secuencialmente. Si estabas en la línea, tenías el ancho de banda. Período.
La conmutación de paquetes es más complicada pero más inteligente. Dirige paquetes por múltiples rutas. Cada decisión de cambio mejora la eficiencia general. Si una ruta específica deja de funcionar debido a una interrupción, los paquetes se redireccionan. Toman un camino diferente. Esto significa que los paquetes pueden llegar desordenados. El sistema de destino tiene que clasificarlos.
Hay beneficios. Capacidad de canal optimizada. Tolerancia a fallos mejorada. Pero es complicado. Necesita una potencia de procesamiento significativa. Necesitas mucha RAM para manejar el caos. También hay retrasos en el cambio de ruta. Se produce una pérdida de paquetes. Debido a esta complejidad, se prefiere la conmutación de paquetes para archivos pequeños. El cambio de circuito sigue siendo beneficioso para transferencias grandes en tiempo real, donde la coherencia importa más que la eficiencia.
Dentro del núcleo y el borde
Una red de conmutación de paquetes tiene dos zonas principales. El núcleo y el borde. El núcleo consta de enrutadores y sistemas de control. Se conectan a través de canales de gran ancho de banda. El borde es donde viven los sistemas del usuario final. Aquí se encuentran hosts como su computadora personal. Envían y reciben paquetes.
La comunicación a través del núcleo se basa en protocolos. Estas son las reglas. Los procedimientos que utilizan los emisores y los receptores para hablar eficazmente. La pila de protocolos utilizados para transferir sus datos se llama pila de protocolos. Es un sistema en capas. Cada capa tiene un trabajo.
Toda transmisión, conocida como datagrama, consta de dos partes. Un encabezado. Una carga útil. El encabezado contiene información de control. Dirección del remitente. Dirección del destinatario. La carga útil es la información real que estás intentando entregar. A veces, los paquetes se dividen en unidades más pequeñas. Eso es fragmentación de paquetes. Ocurre cuando los datos exceden ciertos límites de tamaño.
Sin conexión versus orientado a la conexión
Estas redes vienen en dos tipos. Redes sin conexión. También llamadas redes de datagramas. Este es el modelo estándar. Los datos se dividen en pedazos. Se adjuntan encabezados. Los datagramas toman la mejor ruta desde el origen al destino. Sin garantía de orden. No hay garantía de llegada. Sólo velocidad y eficiencia.
Luego están las redes orientadas a la conexión. Redes de circuitos virtuales. Imitan la conmutación de circuitos. Establecieron una ruta dedicada antes de enviar cualquier cosa. Esto le brinda algunos beneficios del método anterior mientras permanece en las redes digitales. Es un enfoque híbrido. Paga un costo de instalación por la confiabilidad.
La historia de la ruptura de cosas
El concepto no surgió de la nada. Paul Baran, ingeniero de RAND Corporation, imaginó por primera vez dividir grandes unidades de datos en paquetes más pequeños. Estaba resolviendo un problema militar. ¿Cómo sobrevive una red informática a un ataque nuclear? Su respuesta fue “la ruta de la patata caliente”. Pase los datos rápidamente. No te aferres a ello.
Publicó esto entre 1960 y 1962. Luego publicó un análisis de 11 volúmenes titulado Sobre las comunicaciones distribuidas en agosto de 1964. El gobierno lo ignoró. A las corporaciones privadas no les importaba. La idea era demasiado radical. Demasiado abstracto.
Mientras tanto, Donald Davies trabajaba en el Reino Unido. Informático del Laboratorio Nacional de Física (NPL). Llegó al mismo concepto de forma independiente. Comenzó a construir una red para probarlo. Baran llamó a sus unidades “bloques de mensajes”. Davies los llamó “paquetes”. El nombre se quedó.
Lawrence “Larry” Roberts se enteró del trabajo de Davies en octubre de 1967. Era un simposio en Gatlinburg, Tennessee. Roberts gestionaba ARPANET para el gobierno de Estados Unidos. Vio el valor. Adoptó el término de Davies. La conmutación de paquetes se convirtió en el estándar de ARPANET. El precursor de Internet que conocemos hoy.
¿Por qué seguimos utilizando métodos más antiguos para algunas tareas? Porque no todos los problemas necesitan una solución descentralizada. A veces solo quieres una línea recta. ¿Pero para la web global? El desorden descompuesto, desviado y reordenado es exactamente lo que necesitamos. Es resistente. Es flexible. Es la única manera de escalar.
Los primeros días de la conmutación de paquetes
ARPANET no apareció por casualidad. Fue construido rápidamente. Bolt Beranek y Newman (BBN) lo diseñaron en un solo año. Tomaron ideas de Baran y Davies y las hicieron funcionar. La primera prueba real tuvo lugar en octubre de 1969. Fue pública. Fue conmutado por paquetes.
La red comenzó siendo pequeña. Cuatro nodos. UCLA. Instituto de Investigación de Stanford. UC Santa Bárbara. Y la Universidad de Utah. En 1975, ese número saltó a 57. Estaba creciendo.
Mostrándolo (y no logrando impresionar)
En octubre de 1972, Roberts y BBN mostraron ARPANET en la primera Conferencia Internacional sobre Comunicaciones Informáticas. Demostraron que la conmutación de paquetes funciona. ¿La reacción? Silencio. O peor. A la mayor parte de la industria de las comunicaciones estadounidense no le importó. Algunos incluso odiaron la idea.
BBN vio una brecha. Roberts y BBN fundaron Telenet ese mismo año. Una red comercial. Creado para personas que querían pagar por la conectividad en lugar de investigarla de forma gratuita.
Chispas de interés global
Otros países actuaron más rápido. En noviembre de 1973, la división postal francesa anunció TRANSPAC. Una red de paquetes doméstica. En octubre de 1974, el sistema telefónico Trans-Canada lanzó DATAPAC. La NTT de Japón también estaba planificando su propia red pública de datos.
La mayoría de los proveedores se mantuvieron escépticos. Ellos observaron. Esperaron. Querían ver si las primeras redes realmente sobrevivirían.
Nuevos experimentos en Europa
Mientras se construían las redes públicas, los investigadores jugaban. Davies terminó la red Mark II en 1973. Comenzó en la NPL en 1970. Influyó en el Reino Unido y gran parte de Europa.
Louis Pouzin, un informático francés, terminó CYCLADES ese mismo año. Utilizaba datagramas. Cambió la forma en que la gente pensaba sobre la corrección de errores. En lugar de que el núcleo de la red corrigiera los errores, lo hicieron los anfitriones. Este cambio fue importante. Hizo que la red fuera más inteligente. La Red Europea de Informática (EIN) entró en funcionamiento en 1976. Financiada internacionalmente.
Estandarizando el caos
Cinco naciones tuvieron que ponerse de acuerdo en algo. Canadá. Francia. Japón. El Reino Unido y los EE. UU. Necesitaban una interfaz de red estándar. Las conversaciones comenzaron en 1975.
El resultado fue la Recomendación X.25 del CCITT. Adoptado en marzo de 1976. Marcó el comienzo de la siguiente fase de la conmutación de paquetes. Redes de servicios públicos interconectadas. Pronto siguió X.75. Un estándar para conectar redes internacionales.
El nacimiento de TCP/IP
Robert Kahn se convirtió en director de IPTO de DARPA en 1979. El Departamento de Defensa de Estados Unidos tenía múltiples redes de conmutación de paquetes. Ninguno de ellos habló entre sí.
Kahn arregló eso. Hizo que el Departamento de Defensa adoptara TCP/IP. Un protocolo estándar que imaginó con Vincent Cerf. Cerf fue un destacado desarrollador de software. Kahn había escrito un artículo sobre ello en 1974.
Difusión TCP/IP. Fue a laboratorios de investigación. Luego al público. Se convirtió en la base de la red de conmutación de paquetes definitiva. La Internet.
¿Se siente como si la historia se repitiera? Construimos las tuberías. Luego los llenamos. La tecnología estaba lista. La infraestructura estaba ahí. Seguimos agregando nodos.
