X.25

X.25 es un conjunto de protocolos estándar ITU-T para la comunicación de datos conmutados por paquetes en redes de área amplia (WAN). Originalmente fue definido por el Comité Consultivo Internacional de Telégrafos y Teléfonos (CCITT, ahora ITU-T) en una serie de borradores y finalizado en una publicación conocida como The Orange Book en 1976.

Esto lo convierte en uno de los protocolos de comunicación de conmutación de paquetes más antiguos disponibles; fue desarrollado varios años antes de IPv4 (1981) y el modelo de referencia OSI (1984). El conjunto de protocolos está diseñado como tres capas conceptuales, que se corresponden estrechamente con las tres capas inferiores del modelo OSI de siete capas. También es compatible con la funcionalidad que no se encuentra en la capa de red OSI.

Las redes que utilizan X.25 fueron populares a finales de los años 70 y 80 entre las empresas de telecomunicaciones y en los sistemas de transacciones financieras, como los cajeros automáticos. Una WAN X.25 consta de nodos de intercambio de conmutación de paquetes (PSE) como hardware de red y líneas alquiladas, conexiones de servicios telefónicos simples o conexiones ISDN como enlaces físicos. Sin embargo, la mayoría de los usuarios se han pasado a los sistemas de Protocolo de Internet (IP) en su lugar. X.25 se usó hasta 2015 (por ejemplo, en la industria de pagos con tarjeta de crédito) y todavía lo usa la aviación, que se puede comprar a las empresas de telecomunicaciones. X.25 también estaba disponible en aplicaciones de nicho como Retronet que permite que las computadoras antiguas usen Internet.

Historia

Equipo internacional que agilizó la recomendación X.25.

Representantes de PTT y empresas privadas que defendieron el desarrollo de redes y servicios basados en X.25 en Europa, América del Norte y Japón.

El Grupo de estudio VII del CCITT (posteriormente ITU-T) comenzó a desarrollar un estándar para la comunicación de datos con conmutación de paquetes a mediados de la década de 1970, basado en una serie de proyectos emergentes de redes de datos. Los participantes en el diseño de X.25 incluyeron ingenieros de Canadá, Francia, Japón, Reino Unido y Estados Unidos que representan una combinación de PTT nacionales (Francia, Japón, Reino Unido) y operadores privados (Canadá, Estados Unidos). En particular, el trabajo de Rémi Després, contribuyó significativamente a la norma. Se acomodaron algunos cambios menores, que complementaron la especificación propuesta, para permitir que Larry Roberts se uniera al acuerdo. Se trabajaron varias actualizaciones y adiciones en el estándar, que finalmente se registraron en la serie de libros técnicos de la UIT que describen los sistemas de telecomunicaciones. Estos libros se publicaban cada cuatro años con portadas de diferentes colores. La especificación X.25 es parte del conjunto más grande de la serie X.

Las redes X.25 de acceso público, comúnmente llamadas redes públicas de datos, se establecieron en muchos países a finales de los años 70 y 80 para reducir el costo de acceder a varios servicios en línea. Los ejemplos incluyen Iberpac, TRANSPAC, Compuserve, Tymnet, Telenet, Euronet, PSS, Datapac, Datanet 1 y AUSTPAC, así como el Servicio Internacional de Conmutación de Paquetes. Su red combinada tuvo una gran cobertura global durante la década de 1980 y hasta la década de 1990.

A principios de la década de 1990, en América del Norte, el uso de redes X.25 (predominantemente Telenet y Tymnet) comenzó a ser reemplazado por servicios Frame Relay ofrecidos por compañías telefónicas nacionales. La mayoría de los sistemas que requerían X.25 ahora usan TCP/IP, sin embargo, es posible transportar X.25 sobre TCP/IP cuando sea necesario.

Las redes X.25 todavía están en uso en todo el mundo. Una variante llamada AX.25 es ampliamente utilizada por radioaficionados por paquetes. Racal Paknet, ahora conocido como Widanet, permanece en funcionamiento en muchas regiones del mundo, ejecutándose sobre una base de protocolo X.25. En algunos países, como los Países Bajos o Alemania, es posible utilizar una versión simplificada de X.25 a través del canal D de una conexión ISDN-2 (o ISDN BRI) para aplicaciones de bajo volumen, como puntos de venta. terminales; pero el futuro de este servicio en los Países Bajos es incierto.

X.25 todavía se usa en el negocio aeronáutico (especialmente en Asia), aunque la transición a protocolos modernos como X.400 no tiene opción, ya que el hardware X.25 se vuelve cada vez más raro y costoso. Recientemente, en marzo de 2006, la Red Nacional de Intercambio de Datos del Espacio Aéreo de los Estados Unidos utilizó X.25 para interconectar aeródromos remotos con centros de control de tráfico de rutas aéreas.

Francia fue uno de los últimos países restantes donde operaba el servicio de usuario final comercial basado en X.25. Conocido como Minitel, estaba basado en Videotex, y se ejecutaba en X.25. En 2002, Minitel tenía alrededor de 9 millones de usuarios y en 2011 representaba alrededor de 2 millones de usuarios en Francia cuando France Télécom anunció que cerraría el servicio el 30 de junio de 2012. Como estaba previsto, el servicio finalizó el 30 de junio de 2012. Había 800.000 terminales en funcionamiento en ese momento.

Arquitectura

El concepto general del X.25 era crear una red universal y global de conmutación de paquetes. Gran parte del sistema X.25 es una descripción de la rigurosa corrección de errores necesaria para lograrlo, así como una distribución más eficiente de los recursos físicos intensivos en capital.

La especificación X.25 define solo la interfaz entre un suscriptor (DTE) y una red X.25 (DCE). X.75, un protocolo muy similar a X.25, define la interfaz entre dos redes X.25 para permitir que las conexiones atraviesen dos o más redes. X.25 no especifica cómo funciona la red internamente: muchas implementaciones de red X.25 usaban algo muy similar a X.25 o X.75 internamente, pero otras usaban protocolos bastante diferentes internamente. El protocolo ISO equivalente a X.25, ISO 8208, es compatible con X.25, pero además incluye la posibilidad de que dos DTE X.25 se conecten directamente entre sí sin una red intermedia. Al separar el protocolo de capa de paquetes, ISO 8208 permite la operación en redes adicionales como ISO 8802 LLC2 (ISO LAN) y la capa de enlace de datos OSI.

X.25 definió originalmente tres niveles básicos de protocolo o capas arquitectónicas. En las especificaciones originales, estos se denominaban niveles y también tenían un número de nivel, mientras que todas las recomendaciones ITU-T X.25 y los estándares ISO 8208 publicados después de 1984 se refieren a ellos como capas. Los números de capa se eliminaron para evitar confusiones con las capas del modelo OSI.

• Capa física: Esta capa especifica las características físicas, eléctricas, funcionales y procesales para controlar el vínculo físico entre un DTE y un DCE. Las implementaciones comunes usan X.21, EIA-232, EIA-449 u otros protocolos de serie.
• capa de enlace de datos: La capa de enlace de datos consiste en el procedimiento de acceso de enlace para el intercambio de datos en el enlace entre un DTE y un DCE. En su implementación, el Procedimiento de Acceso a Enlace, Equilibrado (LAPB) es un protocolo de enlace de datos que gestiona una sesión de comunicación y controla el encuadre de paquetes. Es un protocolo poco orientado que proporciona corrección de errores y entrega ordenada.
• Capa de paquete: Esta capa definió un protocolo de capa de paquetes para intercambiar el control y los paquetes de datos de usuario para formar una red de conmutación de paquetes basada en llamadas virtuales, según el Protocolo de Capa de Packet.

El modelo X.25 se basó en el concepto de telefonía tradicional de establecer circuitos confiables a través de una red compartida, pero usando software para crear "llamadas virtuales" a través de la red. Estas llamadas interconectan "equipos terminales de datos" (DTE) proporcionando puntos finales a los usuarios, que parecían conexiones punto a punto. Cada punto final puede establecer muchas llamadas virtuales separadas a diferentes puntos finales.

Durante un breve período, la especificación también incluía un servicio de datagramas sin conexión, pero se eliminó en la siguiente revisión. La función de "selección rápida con respuesta restringida" es intermedio entre el establecimiento completo de la llamada y la comunicación sin conexión. Es ampliamente utilizado en aplicaciones de transacción de consulta-respuesta que involucran una sola solicitud y respuesta limitada a 128 bytes de datos transportados en cada dirección. Los datos se transportan en un paquete de solicitud de llamada extendida y la respuesta se transporta en un campo extendido del paquete de rechazo de llamada, sin que nunca se establezca completamente una conexión.

Estrechamente relacionado con el protocolo X.25 están los protocolos para conectar dispositivos asincrónicos (como terminales tontos e impresoras) a una red X.25: X.3, X.28 y X.29. Esta funcionalidad se realizó mediante un ensamblador/desensamblador de paquetes o PAD (también conocido como dispositivo triple-X, en referencia a los tres protocolos utilizados).

Relación con el modelo de referencia OSI

Aunque X.25 es anterior al modelo de referencia OSI (OSIRM), la capa física del modelo OSI corresponde a la capa física de X.25, la capa de enlace de datos a la X.25 >capa de enlace de datos y la capa de red a la capa de paquetes X.25. La capa de enlace de datos X.25, LAPB, proporciona una ruta de datos confiable a través de un enlace de datos (o múltiples enlaces de datos paralelos, multienlace) que puede no ser confiable en sí mismo. La capa de paquetes X.25 proporciona los mecanismos de llamadas virtuales, que se ejecutan sobre X.25 LAPB. La capa de paquetes incluye mecanismos para mantener llamadas virtuales y señalar errores de datos en caso de que la capa de enlace de datos no pueda recuperarse de los errores de transmisión de datos. Todas las versiones de X.25, excepto las más antiguas, incluyen funciones que proporcionan direccionamiento de capa de red OSI (direccionamiento NSAP, consulte a continuación).

Soporte de dispositivo de usuario

Un modelo terminal de Televideo 925 realizado alrededor de 1982

X.25 se desarrolló en la era de las terminales de computadora que se conectaban a las computadoras anfitrionas, aunque también se puede usar para comunicaciones entre computadoras. En lugar de marcar directamente "a" la computadora host, lo que requeriría que el host tuviera su propio conjunto de módems y líneas telefónicas, y requeriría que las personas que llaman no locales hicieran llamadas de larga distancia, el host podría tener una conexión X.25 para un proveedor de servicios de red. Ahora los usuarios de terminales tontas podrían marcar en el "PAD" local de la red (instalación de ensamblaje/desensamblado de paquetes), un dispositivo de puerta de enlace que conecta módems y líneas seriales al enlace X.25 según lo definido por X.29 y X. 3 estándares.

Habiéndose conectado al PAD, el usuario de la terminal tonta le dice al PAD a qué host conectarse, proporcionando una dirección similar a un número de teléfono en el formato de dirección X.121 (o dando un nombre de host, si el servicio proveedor permite nombres que se asignan a direcciones X.121). El PAD luego realiza una llamada X.25 al host, estableciendo una llamada virtual. Tenga en cuenta que X.25 proporciona llamadas virtuales, por lo que parece ser una red de conmutación de circuitos, aunque de hecho los datos en sí mismos se conmutan por paquetes internamente, de forma similar a la forma en que TCP proporciona conexiones aunque los datos subyacentes es de conmutación de paquetes. Por supuesto, dos hosts X.25 podrían llamarse entre sí directamente; ningún PAD está involucrado en este caso. En teoría, no importa si la persona que llama X.25 y el destino X.25 están conectados al mismo operador, pero en la práctica no siempre fue posible realizar llamadas de un operador a otro.

Para fines de control de flujo, se utiliza un protocolo de ventana deslizante con un tamaño de ventana predeterminado de 2. Los reconocimientos pueden tener un significado local o de extremo a extremo. Un bit D (bit de entrega de datos) en cada paquete de datos indica si el remitente requiere un reconocimiento de extremo a extremo. Cuando D=1, significa que el acuse de recibo tiene importancia de extremo a extremo y debe tener lugar solo después de que el DTE remoto haya acusado recibo de los datos. Cuando D=0, se permite (pero no se requiere) que la red reconozca antes de que el DTE remoto haya reconocido o incluso recibido los datos.

Si bien la función PAD definida por X.28 y X.29 admitía específicamente terminales de caracteres asincrónicos, los equivalentes de PAD se desarrollaron para admitir una amplia gama de dispositivos de comunicaciones inteligentes patentados, como los de IBM System Network Architecture (SNA).

Control de errores

Los procedimientos de recuperación de errores en la capa de paquetes suponen que la capa de enlace de datos es responsable de retransmitir los datos recibidos por error. El manejo de errores de la capa de paquetes se enfoca en resincronizar el flujo de información en las llamadas, así como en borrar las llamadas que han entrado en estados irrecuperables:

• Packs Nivel 3 Reset, que reinicializa el flujo en una llamada virtual (pero no rompe la llamada virtual).
• Paquete de reinicio, que elimina todas las llamadas virtuales en el enlace de datos y restaura todos los circuitos virtuales permanentes en el enlace de datos.

Direccionamiento y circuitos virtuales

Un módem X.25 una vez utilizado para conectarse a la red Datex-P alemana

X.25 admite dos tipos de circuitos virtuales; llamadas virtuales (VC) y circuitos virtuales permanentes (PVC). Las llamadas virtuales se establecen según sea necesario. Por ejemplo, se establece un VC cuando se realiza una llamada y se interrumpe una vez que se completa la llamada. Los VC se establecen a través de un procedimiento de establecimiento y liberación de llamadas. Por otro lado, los circuitos virtuales permanentes están preconfigurados en la red. Los PVC rara vez se derriban y, por lo tanto, proporcionan una conexión dedicada entre los puntos finales.

El VC puede establecerse utilizando direcciones X.121. La dirección X.121 consta de un código de país de datos (DCC) de tres dígitos más un dígito de red, que juntos forman el código de identificación de red de datos (DNIC) de cuatro dígitos, seguido del número de terminal nacional (NTN) de diez dígitos como máximo. Tenga en cuenta el uso de un solo dígito de red, lo que aparentemente permite solo 10 operadores de red por país, pero a algunos países se les asigna más de un DCC para evitar esta limitación. Las redes a menudo usaban menos dígitos de NTN completos para el enrutamiento y ponían los dígitos de repuesto a disposición del suscriptor (a veces llamado subdirección) donde podían usarse para identificar aplicaciones o para enrutamiento adicional en las redes de suscriptores.

La función de direccionamiento NSAP se agregó en la revisión X.25 (1984) de la especificación, y esto permitió que X.25 cumpliera mejor los requisitos del servicio de red orientado a la conexión (CONS) de OSI. No se requería que las redes públicas X.25 hicieran uso del direccionamiento NSAP, pero, para admitir OSI CONS, se requería que transportaran las direcciones NSAP y otras instalaciones DTE especificadas por ITU-T de forma transparente de DTE a DTE. Las revisiones posteriores permitieron que varias direcciones además de las direcciones X.121 se transportaran en la misma interfaz DTE-DCE: direccionamiento télex (F.69), direccionamiento PSTN (E.163), direccionamiento ISDN (E.164), direcciones de protocolo de Internet (IANA ICP) y direcciones MAC IEEE 802.2 locales.

Los PVC se establecen de forma permanente en la red y, por lo tanto, no requieren el uso de direcciones para establecer llamadas. Los PVC se identifican en la interfaz de suscriptor por su identificador de canal lógico (ver más abajo). Sin embargo, en la práctica, no muchas de las redes X.25 nacionales admitían PVC.

Una interfaz DTE-DCE para una red X.25 tiene un máximo de 4095 canales lógicos en los que se permite establecer llamadas virtuales y circuitos virtuales permanentes, aunque no se espera que las redes admitan 4095 circuitos virtuales completos. Para identificar el canal al que está asociado un paquete, cada paquete contiene un identificador de canal lógico de 12 bits compuesto por un número de canal lógico de 8 bits y un número de grupo de canales lógicos de 4 bits. Los identificadores de canal lógico permanecen asignados a un circuito virtual durante la duración de la conexión. Los identificadores de canales lógicos identifican un canal lógico específico entre el DTE (dispositivo del suscriptor) y el DCE (red), y solo tienen significado local en el enlace entre el suscriptor y la red. Es probable que el otro extremo de la conexión en el DTE remoto tenga asignado un identificador de canal lógico diferente. La gama de posibles canales lógicos se divide en 4 grupos: canales asignados a circuitos virtuales permanentes, asignados a llamadas virtuales entrantes, llamadas virtuales bidireccionales (entrantes o salientes) y llamadas virtuales salientes. (Las direcciones se refieren a la dirección del inicio de la llamada virtual tal como la ve el DTE: todos transmiten datos en ambas direcciones). una sola dirección. Todas las redes internacionales deben implementar soporte para circuitos virtuales permanentes, canales lógicos bidireccionales y canales lógicos unidireccionales salientes; Los canales lógicos unidireccionales entrantes son una instalación opcional adicional. No se requiere que las interfaces DTE-DCE admitan más de un canal lógico. El identificador de canal lógico cero no se asignará a un circuito virtual permanente oa una llamada virtual. El identificador de canal lógico de cero se usa para paquetes que no se relacionan con un circuito virtual específico (por ejemplo, paquetes de diagnóstico, registro y reinicio de capa de paquete).

Facturación

En las redes públicas, X.25 normalmente se facturaba como una tarifa de servicio mensual fija según la velocidad del enlace y, además, un precio por segmento. Las velocidades de enlace variaban, típicamente desde 2400 bit/s hasta 2 Mbit/s, aunque las velocidades superiores a 64 kbit/s eran poco comunes en las redes públicas. Un segmento constaba de 64 bytes de datos (redondeados, sin traspaso entre paquetes), cargados a la persona que llama (o al destinatario en el caso de llamadas con cobro revertido, donde se admita). Las llamadas que invoquen la función Fast Select (que permite 128 bytes de datos en las fases de solicitud de llamada, confirmación de llamada y liberación de llamada) generarían generalmente un cargo adicional, al igual que el uso de algunas de las otras funciones X.25. Los PVC tendrían un cargo de alquiler mensual y un precio por segmento más bajo que los VC, lo que los haría más baratos solo cuando se transmiten grandes volúmenes de datos.

Tipos de paquetes X.25

X.25 detalles

La red puede permitir la selección de la longitud máxima en el rango de 16 a 4096 octetos (2ⁿ valores únicamente) por circuito virtual mediante negociación como parte del procedimiento de establecimiento de llamada. La longitud máxima puede ser diferente en los dos extremos del circuito virtual.

• El equipo terminal de datos construye paquetes de control que se encapsulan en paquetes de datos. Los paquetes se envían al equipo de determinación de circuitos de datos, utilizando el protocolo LAPB.
• El equipo de determinación de circuitos de datos tira los encabezados capa-2 para encapsular paquetes al protocolo interno de red.

Instalaciones X.25

X.25 proporciona un conjunto de funciones de usuario definidas y descritas en la Recomendación ITU-T X.2. Las instalaciones de usuario X.2 se dividen en cinco categorías:

• Instalaciones esenciales;
• Instalaciones adicionales;
• Instalaciones condicionales;
• Instalaciones obligatorias; y
• Instalaciones opcionales.

X.25 también proporciona X.25 y las facilidades de usuario opcionales de DTE especificadas por ITU-T definidas y descritas en la Recomendación ITU-T X.7. Las facilidades de usuario opcionales X.7 se dividen en cuatro categorías de facilidades de usuario que requieren:

• Suscripción únicamente;
• Suscripción seguida de invocación dinámica;
• Suscripción o invocación dinámica; y
• Invocación dinámica solamente.

Versiones del protocolo X.25

Las versiones CCITT/ITU-T de las especificaciones del protocolo son para redes públicas de datos (PDN). Las versiones de ISO/IEC abordan funciones adicionales para redes privadas (p. ej., uso de redes de área local (LAN)) mientras mantienen la compatibilidad con las especificaciones CCITT/ITU-T.

Las funciones de usuario y otras funciones admitidas por cada versión de X.25 e ISO/IEC 8208 han variado de una edición a otra. Existen varias versiones principales del protocolo X.25:

• CCITT Recommendation X.25 (1976) Orange Book
• CCITT Recommendation X.25 (1980) Yellow Book
• CCITT Recommendation X.25 (1984) Red Book
• CCITT Recommendation X.25 (1988) Blue Book
• Recomendación X.25 (1993) del Libro Blanco
• ITU-T Recommendation X.25 (1996) Grey Book

La recomendación X.25 permite muchas opciones para que cada red elija al decidir qué funciones admitir y cómo se realizan ciertas operaciones. Esto significa que cada red debe publicar su propio documento con la especificación de su implementación X.25, y la mayoría de las redes exigieron a los fabricantes de dispositivos DTE que realizaran pruebas de conformidad con el protocolo, que incluyeron pruebas de cumplimiento estricto y aplicación de las opciones específicas de su red. (Los operadores de red estaban particularmente preocupados por la posibilidad de que un dispositivo DTE mal configurado o mal configurado sacara partes de la red y afectara a otros suscriptores). Por lo tanto, los dispositivos DTE del suscriptor deben configurarse para que coincidan con la especificación de la red en particular. al que se conectan. La mayoría de estos eran lo suficientemente diferentes como para evitar el interfuncionamiento si el suscriptor no configuraba su dispositivo correctamente o si el fabricante del dispositivo no incluía soporte específico para esa red. A pesar de las pruebas de conformidad del protocolo, esto a menudo conduce a problemas de interfuncionamiento cuando se conecta inicialmente un dispositivo a una red.

Además de las versiones CCITT/ITU-T del protocolo, existen cuatro ediciones de ISO/IEC 8208:

• ISO/IEC 8208:1987, Primera Edición, compatible con X.25 (1980) y (1984)
• ISO/IEC 8208:1990, Segunda Edición, compatible con el primer Ed. y X.25 (1988)
• ISO/IEC 8208:1995, Third Edition, compatible con 2nd Ed. y X.25 (1993)
• ISO/IEC 8208:2000, Fourth Edition, compatible con 3rd Ed. y X.25 (1996)