Circuito virtual

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 primero se establece una conexión a través de la red entre dos puntos finales. La red, en lugar de tener una reserva de velocidad 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.

Una estandarización de circuitos virtuales de 1978 por parte del CCITT impone controles de flujo por conexión en todas las interfaces de usuario a red y de red a red. Esto permite participar en el control de la congestión y reduce la probabilidad de pérdida de paquetes en una red con mucha carga. ^{[1] [2]} Algunos protocolos de circuitos proporcionan 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).

Antes de que se pueda utilizar un circuito virtual, debe establecerse entre los nodos de la red en la fase de configuración de la llamada . Una vez establecido, se puede intercambiar un flujo de bits o de bytes entre los nodos, lo que permite abstraerse de la división de bajo nivel en unidades de datos de protocolo y permitir que los protocolos de nivel superior funcionen de manera transparente.

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

La comunicación de circuitos virtuales se parece a la conmutación de circuitos , ya que ambas están orientadas 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 la 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 circuitos virtuales debido a factores como:

• Variar la longitud de las colas de paquetes en los nodos de la red,
• variación de la tasa de bits generada por la aplicación,
• variación de la carga de otros usuarios que comparten los mismos recursos de red mediante multiplexación estadística , etc.

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

• Un procedimiento de establecimiento de llamada y un procedimiento de desconexión de llamada determinan el período de comunicación entre dos DTE en el que los datos de usuario se transfieren mediante una red conmutada por paquetes .
• Se requiere control de transferencia de paquetes de extremo a extremo dentro de la red
• El originador de la llamada puede enviar datos a la red antes de que se complete la fase de acceso a la llamada, pero los datos no se envían al receptor de la llamada si el intento de llamada no tiene éxito
• La red entrega todos los datos del usuario al receptor de la llamada en la misma secuencia en la que la red recibe los datos.
• Los DTE de acceso múltiple pueden tener varias llamadas virtuales en curso al mismo tiempo .

Un enfoque alternativo a las llamadas virtuales es la comunicación sin conexión utilizando datagramas . ^[3]

A principios de los años 1970, British Telecom desarrolló la capacidad de llamada virtual para EPSS (basándose en el trabajo de Donald Davies en el Laboratorio Nacional de Física ). El concepto fue mejorado por Rémi Després como circuitos virtuales para la red experimental RCP del PTT francés . ^{[4] [5] [6]}

Los protocolos de capa de transporte orientados a la conexión, como TCP ^{[7] [8],} pueden basarse en un protocolo de capa de red de conmutación de paquetes sin conexión, como IP , donde diferentes paquetes pueden enrutarse por diferentes rutas y, por lo tanto, entregarse fuera de orden. Sin embargo, es posible utilizar TCP como un circuito virtual, ^{[8] [9] [10]} ya que TCP incluye numeración de segmentos que permite la reordenación en el lado del receptor para dar cabida a la entrega fuera de orden.

Los protocolos de circuitos virtuales 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 con respecto a la conmutación de paquetes sin conexión son:

• Se admite la reserva de ancho de banda durante la fase de establecimiento de la conexión, lo que permite garantizar la calidad de servicio (QoS). Por ejemplo, se puede proporcionar una clase de QoS de velocidad de bits constante , lo que da como resultado la emulación de la conmutación de circuitos .
• Se requiere menos sobrecarga, ya que los paquetes no se enrutan individualmente y no se proporciona información de direccionamiento completa en el encabezado de cada paquete de datos. Solo se requiere un pequeño identificador de canal virtual (VCI) en cada paquete. La información de enrutamiento solo se transfiere a los nodos de red durante la fase de establecimiento de la conexión.
• Los nodos de red son más rápidos y tienen mayor capacidad en teoría ya que son conmutadores que solo realizan el enrutamiento durante la fase de establecimiento de la conexión, mientras que los nodos de red sin conexión son enrutadores que realizan el enrutamiento para cada paquete individualmente. La conmutación solo implica buscar el identificador del canal virtual en una tabla en lugar de analizar una dirección completa. Los conmutadores se pueden implementar fácilmente en hardware ASIC , mientras que el enrutamiento es más complejo y requiere implementación de software. Sin embargo, debido al gran mercado de enrutadores IP, y debido a que los enrutadores IP avanzados admiten la conmutación de capa 3 , los enrutadores IP modernos pueden ser hoy más rápidos que los conmutadores para protocolos orientados a la conexión.

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

• Protocolo de control de transmisión (TCP), en el que se establece un circuito virtual confiable sobre el protocolo IP subyacente, que no es confiable ni tiene conexión. El circuito virtual se identifica mediante el par de direcciones de socket de red de origen y destino , es decir, la dirección IP y el número de puerto del remitente y el destinatario. No se proporciona calidad de servicio garantizada.
• Protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP), donde se establece un circuito virtual sobre el protocolo IP.

Ejemplos de protocolos de circuitos virtuales de capa de red y de capa de enlace de datos, donde los datos siempre se entregan por la misma ruta:

• X.25 , donde el VC se identifica mediante un identificador de canal virtual (VCI). X.25 proporciona una comunicación confiable de nodo a nodo y una calidad de servicio garantizada.
• Frame Relay , donde el VC se identifica mediante un DLCI. Frame Relay no es confiable, pero puede proporcionar calidad de servicio garantizada.
• Modo de transferencia asíncrono (ATM), donde el circuito se identifica mediante un par de identificadores de ruta virtual (VPI) e identificadores de canal virtual (VCI). La capa ATM proporciona circuitos virtuales no confiables, pero el protocolo ATM proporciona confiabilidad a través de la subcapa de convergencia específica del servicio (SSCS) de la capa de adaptación ATM (AAL) (aunque utiliza los términos asegurado y no asegurado en lugar de confiable y no confiable ). ^{[11] [12]}
• Servicio general de radio por paquetes (GPRS)
• Conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS), que se puede utilizar para IP sobre circuitos virtuales. Cada circuito se identifica mediante una etiqueta. La MPLS no es confiable, pero ofrece ocho clases de calidad de servicio diferentes.

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 los PVC suele estar preconfigurada por el proveedor de servicios. A diferencia de los SVC, los PVC rara vez se interrumpen o desconectan.

Un circuito virtual conmutado (SVC) es un circuito virtual que se establece dinámicamente a pedido y se desconecta cuando se completa la transmisión, por ejemplo, después de una llamada telefónica o la descarga de un archivo. Los SVC se utilizan en situaciones en las que la transmisión de datos es esporádica 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 establecer y finalizar llamadas repetidas .

• Frame Relay se utiliza normalmente para proporcionar PVC.
• ATM proporciona conexiones virtuales conmutadas y conexiones virtuales permanentes , como se denominan en la terminología ATM.
• X.25 proporciona tanto llamadas virtuales como PVC, aunque no todos los proveedores de servicios X.25 o implementaciones DTE admiten PVC ya que su uso era mucho menos común que el de SVC.

• Identificador de conexión de enlace de datos (DLCI)
• Cambio de etiquetas
• Protocolo de guerra
• Flujo de tráfico (redes informáticas)

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