Circuito virtual

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Emulación de un enlace físico dedicado sobre una red de empaquetado

Un circuito virtual (VC) es un medio de transporte de datos a través de una red de datos, basado en la conmutación de paquetes y en el que se establece una conexión dentro de la red entre dos puntos finales La red, en lugar de tener una reserva de tasa de datos fija por conexión, como en la conmutación de circuitos, aprovecha la multiplexación estadística en sus enlaces de transmisión (una característica intrínseca de la conmutación de paquetes, muy adecuada para el tráfico de datos). Además, los VC estandarizados por el CCITT en 1976 imponen controles de flujo por conexión en todas las interfaces de usuario a red y de red a red. Eliminan así la necesidad de que la red pierda paquetes de usuario en zonas de red muy cargadas, una característica intrínseca de las redes de datagramas para su control de congestión.

Antes de que se pueda utilizar una conexión o un circuito virtual, debe establecerse entre dos o más nodos o aplicaciones de software mediante establecimiento de llamadas. Después de eso, se puede entregar un flujo de bits o un flujo de bytes entre los nodos; por lo tanto, un protocolo de circuito virtual permite que los protocolos de nivel superior eviten lidiar con la división de datos en unidades de datos de protocolo.

Muchos protocolos de circuitos virtuales, pero no todos, brindan un servicio de comunicación confiable mediante el uso de retransmisiones de datos invocadas por la detección de errores y la solicitud de repetición automática (ARQ).

Una alternativa a las redes de circuitos virtuales son las redes de datagramas.

Comparación con conmutación de circuitos

La comunicación de circuitos virtuales se parece a la conmutación de circuitos, ya que ambos están orientados a la conexión, lo que significa que en ambos casos los datos se entregan en el orden correcto y se requiere una sobrecarga de señalización durante una fase de establecimiento de la conexión. Sin embargo, la conmutación de circuitos proporciona una tasa de bits y una latencia constantes, mientras que estas pueden variar en un servicio de circuito virtual debido a factores como:

  • longitudes de cola de paquete variable en los nodos de red,
  • velocidad de bit variable generada por la aplicación,
  • variable carga de otros usuarios que comparten los mismos recursos de red por medio de multiplexación estadística, etc.

Capacidad de llamada virtual

En telecomunicaciones, una capacidad de llamada virtual, a veces denominada facilidad de llamada virtual, es una función de servicio en la que:

  • a call set-up procedure and a call disengagement procedure determine the period of communication between two DTEs in which user data are transferred by a packet switched network
  • se requiere el control de transferencia de paquetes dentro de la red
  • los datos pueden ser entregados a la red por el iniciador de llamadas antes de que se complete la fase de acceso de llamadas, pero los datos no se entregan al receptor de llamadas si el intento de llamada no tiene éxito
  • la red entrega todos los datos del usuario al receptor de llamadas en la misma secuencia en la que los datos son recibidos por la red
  • multiacceso Los DTE pueden tener varias llamadas virtuales en progreso al mismo tiempo.

Un enfoque alternativo a las llamadas virtuales es la comunicación sin conexión mediante datagramas.

En la década de 1970, la "llamada virtual" El concepto fue utilizado en el EPSS británico y mejorado por Rémi Després como "circuitos virtuales" en el PCR francés.

Circuitos virtuales de capa 4

Los protocolos de capa de transporte orientados a la conexión, como TCP, pueden basarse en un protocolo de capa de red de conmutación de paquetes sin conexión, como IP, donde diferentes paquetes pueden enrutarse a través de diferentes rutas y, por lo tanto, entregarse fuera de servicio. Sin embargo, es posible usar TCP como un circuito virtual, ya que TCP incluye numeración de segmentos que permite reordenar en el lado del receptor para acomodar la entrega fuera de orden.

Circuitos virtuales de capa 2/3

Los protocolos de circuito virtual de la capa de enlace de datos y de la capa de red se basan en la conmutación de paquetes orientada a la conexión, lo que significa que los datos siempre se entregan a lo largo de la misma ruta de red, es decir, a través de los mismos nodos. Las ventajas de esto sobre la conmutación de paquetes sin conexión son:

  • Se admite la reserva de ancho de banda durante la fase de establecimiento de conexión, lo que hace posible la calidad garantizada del servicio (QoS). Por ejemplo, se puede proporcionar una clase QoS de velocidad constante, dando lugar a la emulación de conmutación de circuitos.
  • Se requiere menos sobrecarga ya que los paquetes no se enruzan individualmente y no se proporciona información completa sobre la dirección en el encabezado de cada paquete de datos. Sólo se requiere un pequeño identificador de canales virtuales (VCI) en cada paquete. La información de rutina sólo se transfiere a los nodos de red durante la fase de establecimiento de conexiones.
  • Los nodos de red son más rápidos y tienen mayor capacidad en teoría ya que son interruptores que sólo realizan la ruta durante la fase de establecimiento de conexión, mientras que los nodos de red sin conexión son routers que realizan la ruta para cada paquete individualmente. Cambiar sólo implica buscar el identificador de canales virtuales en una tabla en lugar de analizar una dirección completa. Los interruptores se pueden implementar fácilmente en hardware ASIC, mientras que la enrutación es más compleja y requiere la implementación de software. Sin embargo, debido al gran mercado de routers IP, y debido a que los routers IP avanzados soportan la conmutación de la capa 3, los routers IP modernos pueden ser hoy más rápidos que los conmutadores de protocolos orientados a la conexión.

Protocolos de ejemplo

Ejemplos de protocolos de capa de transporte que proporcionan un circuito virtual:

  • Protocolo de Control de Transmisiones (TCP), donde se establece un circuito virtual fiable en la parte superior del protocolo IP no fiable y sin conexión. El circuito virtual es identificado por el par de dirección de la red de origen y destino, es decir, el remitente y receptor IP dirección y número de puerto. QoS garantizado no se proporciona.
  • Protocolo de Transmisión de Control de Corrientes (SCTP), donde se establece un circuito virtual en la parte superior del protocolo IP.

Ejemplos de protocolos de circuito virtual de capa de red y capa de enlace de datos, donde los datos siempre se entregan a través de la misma ruta:

  • X.25, donde el VC es identificado por un identificador de canal virtual (VCI). X.25 proporciona comunicación fiable de nodos a nodos y QoS garantizado.
  • Frame Relay, donde el VC es identificado por un DLCI. Frame Relay no es confiable, pero puede proporcionar QoS garantizado.
  • Modo de Transferencia Asincrónica (ATM), donde el circuito es identificado por un identificador de ruta virtual (VPI) y un par de identificador de canales virtuales (VCI). La capa ATM proporciona circuitos virtuales poco fiables, pero el protocolo ATM proporciona fiabilidad a través de la capa de adaptación ATM (AAL) Service Specific Convergence Sublayer (SSCS) (aunque utiliza los términos "asegurados" y "no asegurados" en lugar de "reliable" e "no confiable").
  • General Packet Radio Service (GPRS)
  • Interruptor de etiquetas multiprotocolo (MPLS), que se puede utilizar para IP en circuitos virtuales. Cada circuito es identificado por una etiqueta. MPLS no es confiable pero ofrece ocho clases de QoS diferentes.

Circuitos virtuales permanentes y conmutados en ATM, Frame Relay y X.25

Los circuitos virtuales conmutados (SVC) generalmente se configuran por llamada y se desconectan cuando finaliza la llamada; sin embargo, se puede establecer un circuito virtual permanente (PVC) como opción para proporcionar un enlace de circuito dedicado entre dos instalaciones. La configuración de PVC suele estar preconfigurada por el proveedor de servicios. A diferencia de los SVC, los PVC rara vez se rompen/desconectan.

Un circuito virtual conmutado (SVC) es un circuito virtual que se establece dinámicamente bajo demanda y se interrumpe cuando se completa la transmisión, por ejemplo, después de una llamada telefónica o una descarga de archivo. Los SVC se utilizan en situaciones en las que la transmisión de datos es esporádica y/o no siempre entre los mismos puntos finales del equipo terminal de datos (DTE).

Un circuito virtual permanente (PVC) es un circuito virtual establecido para uso repetido/continuo entre el mismo DTE. En un PVC, la asociación a largo plazo es idéntica a la fase de transferencia de datos de una llamada virtual. Los circuitos virtuales permanentes eliminan la necesidad de establecimiento y liberación de llamadas repetidas.

  • Relé de marco se utiliza normalmente para proporcionar PVC.
  • ATM proporciona ambos conexiones virtuales conmutadas y conexiones virtuales permanentes, como se llaman en la terminología ATM.
  • X.25 proporciona ambos llamadas virtuales y PVC, aunque no todos los proveedores de servicios X.25 o implementaciones DTE soportan PVC como su uso era mucho menos común que SVCs

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