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Capa de Transporte
del modelo OSI

Aspectos básicos de networking: Capítulo 4

Elaboradas por: Mendoza Vazquez Raymundo

© 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 1

Objetivos
 Explicar la función de los protocolos y los servicios
de la capa de transporte en el soporte de las
comunicaciones a través de las redes de datos.
 Analizar la aplicación y el funcionamiento de los
mecanismos del protocolo TCP que soportan la
confiabilidad.
 Analizar la aplicación y el funcionamiento de los
mecanismos del protocolo TCP que soportan el
reensamblaje y administran la pérdida de datos.
 Analizar el funcionamiento del protocolo de
datagrama de usuario (UDP) en relación con el
soporte de la comunicación entre dos procesos
en dispositivos finales.


Propósito
Control de las conversaciones
Soporte de comunicación confiable
TCP y UDP
Direccionamiento del puerto
Segmentación y Reensamblaje

FUNCIONES DE LA CAPA DE
TRANSPORTE


Funciones de la Capa de Transporte
En la Capa de Transporte se encapsulan los datos de la Capa de
aplicación para usarse en la Capa de Red.
La capa de Transporte incluye también las siguientes funciones:
i. Permitir múltiples
aplicaciones para
comunicarse a través de la
red al mismo tiempo en un
solo dispositivo,

ii. Asegurar que, si se
requiere, todos los datos
sean recibidos de manera
confiable y en orden por la
aplicación correcta.

iii. Emplear mecanismos de
manejo de error.

Propósito de la Capa de Transporte
–Seguimiento de conversaciones individuales
–Segmentación de datos
–Reensamble de segmentos
–Identificación de aplicaciones


Separación de comunicaciones múltiples
Los usuarios precisan que un
e-mail o una página Web sean
recibidos y presentados de
manera completa para que la
información sea considerada
útil.

Las demoras leves se
consideran aceptables para
asegurar que se reciba y
presente la información
completa.

La pérdida ocasional de
pequeñas partes de una
conversación telefónica puede
considerarse aceptable.


Separación de comunicaciones múltiples (…2)

La segmentación de los datos, que
cumple con los protocolos de la Capa
de Transporte, proporciona los medios
para enviar y recibir datos cuando se
ejecutan varias aplicaciones de
manera concurrente en una
computadora.

En la Capa de Transporte, cada
conjunto de secciones en particular
que fluyen desde una aplicación de
origen a una de destino se conoce
como conversación.

La división de los datos en partes pequeñas y el Para identificar todos los segmentos
envío de estas partes desde el origen hacia el de datos, la Capa de Transporte
destino permiten que se puedan entrelazar agrega un encabezado a la sección
que contiene datos binarios. Este
(multiplexar) distintas comunicaciones en la
encabezado contiene campos de bits.
misma red.

Control de las conversaciones
Segmentación y reensamblaje:
La Capa de Transporte divide los datos
de aplicación en bloques de datos de
un tamaño adecuado.
En el destino, la Capa de Transporte
reensambla los datos antes de
enviarlos a la aplicación o servicio de
destino.

Multiplexación de conversaciones:
A cada una de estas aplicaciones o
servicios se les asigna una dirección
conocida como puerto para que Capa
de Transporte pueda determinar con
qué aplicación o servicio se identifican
los datos.


Control de las conversaciones (…2)

Algunos protocolos de la Capa de Transporte proveen:
o Conversaciones orientadas a la conexión,
o Entrega confiable,
o Reconstrucción ordenada de datos, y
o Control del flujo. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 9

Soporte de comunicación aplicaciones, como bases de datos, las
Las
confiable
Existen aplicaciones son más páginas Web y los e-mails, requieren que
Tolerantes en lo que se refiere a la todos los datos enviados lleguen al destino en
pérdida de pequeñas cantidades de su condición original, de manera que los
datos mismos sean útiles: Confiables.

Esto requiere que los procesos de la Capa de Transporte de origen mantengan el seguimiento de todas
las porciones de datos de cada conversación y el host de recepción también debe rastrear los datos a
medida que se reciben y reconocer la recepción de los datos.
Esto genera un equilibrio ("trade-off") entre el valor de confiabilidad y la carga que representa para la red.

UDP es un protocolo sin conexión ("mejor
TCP y UDP intento"). Promueve la entrega de datos sin
utilizar muchos recursos.
Los dos protocolos más comunes de la capa de Las porciones de comunicación en UDP se
Transporte del conjunto de protocolos TCP/IP llaman datagramas
son:
I. el Protocolo de Control de Transmisión Cada Datagrama de UDP possee 8 bytes de
(TCP) [RFC 793] carga en el ancabezado
II. el Protocolos de Datagramas de Usuario Entre las aplicaciones que utilizan UDP se
(UDP) [RFC 768 ]. incluyen:
•sistema de nombres de dominios (DNS),
•streaming de vídeo, y
•Voz sobre IP (VoIP).

TCP es un protocolo orientado a la conexión.
Incurre en el uso adicional de recursos para
agregar funciones. (entrega confiable y de
control de flujo).
Cada segmento de TCP posee 20 bytes de
carga en el encabezado,
Las aplicaciones que utilizan TCP son:
•exploradores Web,
•e-mail, y
•transferencia de archivos

Direccionamiento de Puerto
Los números de puerto se asignan de varias
maneras, en función de si el mensaje es una
solicitud o una respuesta.
Mientras que los procesos en el servidor
poseen números de puertos estáticos
asignados a ellos, los clientes eligen un
número de puerto dinámico para cada
conversación.
Un socket (La combinación del número de
puerto de la Capa de Transporte y de la
dirección IP de la Capa de Red asignada al
host) identifica de manera exclusiva un
proceso en particular que se ejecuta en un
dispositivo host específico.

Por ejemplo, una solicitud de página Web HTTP que se envía a un servidor Web (puerto 80) y que se ejecuta
en un host con una dirección IPv4 de Capa 3 192.168.1.20 será destinada al socket 192.168.1.20:80.

Si el explorador Web que solicita la página Web se ejecuta en el host 192.168.100.48 y el número de puerto
dinámico asignado al explorador Web es 49.152, el socket para la página Web será 192.168.100.48:49152.


Direccionamiento de Puerto

La Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA) asigna números de puerto.
Puertos bien conocidos (Números del 0 al 1 023):
Se reservan para servicios y aplicaciones.
Puertos Registrados (Números 1024 al 49151):
Están asignados a procesos o aplicaciones del usuario.
Puertos dinámicos / privados / efimeros (Números del 49 152 al 65 535):
Suelen asignarse de manera dinámica a aplicaciones de cliente cuando se inicia una conexión.

Segmentación y reensamblaje: Divide y venceras

Dividir los datos de aplicación en secciones garantiza que los datos se transmitan dentro de los límites
del medio y que los datos de distintas aplicaciones puedan ser multiplexados en el medio.


TCP: Cómo generar conversaciones confiables
Procesos del servidor TCP
Establecimiento y finalización de la conexión TCP
Protocolo TCP de enlace de tres vías
Terminación de la sesión TCP

PROTOCOLO TCP:
COMUNICACIÓN CON CONFIABILIDAD


TCP: Cómo generar conversaciones confiables

 La diferencia clave entre TCP y UDP es la confiabilidad.
 Una conversación TCP completa requiere el establecimiento de una sesión entre
los hosts en ambas direcciones.
 Luego de establecida la sesión,
– El destino envía acuses de recibo al origen por los segmentos que recibe ( ase de la confiabilidad )
– Cuando el origen recibe un acuse de recibo, reconoce que los datos se han entregado con éxito y puede
dejar de rastrearlos. Si el origen no recibe el acuse de recibo dentro de un tiempo predeterminado,
retransmite esos datos al destino.

 La carga adicional que genera el uso de TCP es:
– El tráfico de red generado por los acuses de recibo y las retransmisiones.

– El establecimiento de las sesiones (segmentos adicionales intercambiados).
– Seguimiento de los segmentos que esperan acuse de recibo y por el proceso de retransmisión.

 Esta confiabilidad se logra contando con campos en el segmento TCP, cada uno
con una función específica.


TCP: Cómo generar conversaciones confiables (…2)
Una conversación TCP completa requiere el establecimiento de
una sesión entre los hosts en ambas direcciones.


Procesos del Servidor TCP

•Un servidor individual no puede tener dos servicios asignados al mismo número de puerto dentro de los
mismos servicios de la capa de Transporte.
•Pueden existir varios puertos simultáneos abiertos en un servidor, uno para cada aplicación de servidor
activa.
•Es común que un servidor provea más de un servicio, como un servidor Web y un servidor FTP, al
mismo tiempo.
•Una manera de mejorar la seguridad en un servidor es restringir el acceso al servidor a sólo aquellos
puertos asociados con los servicios y aplicaciones accesibles a solicitantes autorizados.

Establecimiento y Finalización de la conexión TCP
Los bits de control en el encabezado TCP indican
el progreso y estado de la conexión. Enlace de
tres vías:
• Establece que el dispositivo de destino esté
presente en la red.
• Verifica que el dispositivo de destino tenga un
servicio activo y esté aceptando las peticiones en
el número de puerto de destino que el cliente que
lo inicia intente usar para la sesión.
• Informa al dispositivo de destino que el cliente de
origen intenta establecer una sesión de
comunicación en ese número de puerto.
•SEÑALADORES:
•URG: Urgente campo de señalizador significativo,
•ACK: Campo significativo de acuse de recibo,
•PSH: Función de empuje,
•RST: Reconfiguración de la conexión,
•SYN: Sincronizar números de secuencia,
•FIN: No hay más datos desde el emisor.

•Si el valor del bit se establece en 1, indica la
información de control que contiene el segmento.

Establecimiento y Finalización de la conexión TCP
Los tres pasos para el establecimiento de una
conexión TCP son:

1. El cliente que inicia la conexión envía un segmento que
contiene un valor de secuencia inicial, que actúa como
solicitud para el servidor para comenzar una sesión de
comunicación.

2. El servidor responde con un segmento que contiene un valor
de reconocimiento igual al valor de secuencia recibido más
1, además de su propio valor de secuencia de
sincronización. El valor es uno mayor que el número de
secuencia porque el ACK es siempre el próximo Byte u
Octeto esperado. Este valor de reconocimiento permite al
cliente unir la respuesta al segmento original que fue
enviado al servidor.

3. El cliente que inicia la conexión responde con un valor de
reconocimiento igual al valor de secuencia que recibió más
uno. Esto completa el proceso de establecimiento de la
conexión.


Reensamblaje de segmentos TCP
Acuse de recibo de TCP con uso de ventanas
Retransmisión de TCP
Control de congestión de TCP

ADMINISTRACIÓN DE
SESIONES TCP


¿



Los números de secuencia de segmento permiten la confiabilidad indicando cómo reensamblar y reordenar los
segmentos recibidos
Se establece un número de secuencia inicial Este Número de Secuencia iIicial (ISN). representa el valor de inicio
para los bytes de esta sesión que se transmitirán a la aplicación receptora. A medida que se transmiten los datos
durante la sesión, el número de secuencia se incrementa en el número de bytes que se han transmitido.

Acuse de recibo TCP con uso de ventanas
 El número de secuencia y el número de acuse de recibo del encabezado del segmento se utilizan para
confirmar la recepción de los bytes de datos contenidos en los segmentos.
 TCP utiliza el número de reconocimiento en segmentos que se vuelven a enviar al origen para indicar el
próximo byte de esta sesión que espera el receptor. Esto se llama acuse de recibo de expectativa.
 La cantidad de datos que un origen puede transmitir antes de que un acuse de recibo deba ser recibido se
denomina tamaño de la ventana. El tamaño de la ventana es un campo en el encabezado TCP que permite
la administración de datos perdidos y el control del flujo.


Retransmisión TCP
 Para una implementación de TCP típica, un host puede transmitir un segmento,
colocar una copia del segmento en una cola de retransmisión e iniciar un
temporizador.
 Cuando se recibe el acuse de recibo de los datos, se elimina el segmento de la
cola.
 Si no se recibe el acuse de recibo antes de que el temporizador venza, el segmento
es retransmitido.

Ante la pérdida de datos.
Esperará a que se agote el tiempo de espera y reenviara los datos

Control de Flujo TCP
–Contribuye a la confiabilidad de la transmisión
–Gestiona la tasa de transmisión reduciendo retransmisiones
–Evita al abrumar al receptor con datos entrantes que no puede recibir.


UDP: Baja sobrecarga vs. Confiabilidad
Reensamblaje de datagramas de UDP
Procesos y solicitudes del servidor UDP
Procesos de cliente UDP

PROTOCOLO UDP


Protocolo UDP
 Poco gasto de ancho de banda
 No orientado a conexión
 No confiable
 Ideal para video y voz

Aplicación que utilizan UDP se incluyen:
•sistema de denominación de dominio (DNS),
•protocolo simple de administración de red (SNMP),
•protocolo de configuración dinámica de host (DHCP),
•protocolo de información de enrutamiento (RIP),
•protocolo trivial de transferencia de archivos (TFTP), y
•juegos en línea.


Reensamblaje de datagramas UDP
 Se dice que UDP es basado en transacciones. En otras palabras, cuando una aplicación posee
datos para enviar, simplemente los envía.
 UDP no mantiene un seguimiento de los números de secuencia de la manera en que lo hace
TCP. UDP no puede reordenar los datagramas en el orden de la transmisión.


Procesos y solicitudes del servidor UDP
 Las aplicaciones de servidor basadas en UDP se les asigna números de puerto bien
conocidos o registrados.
 Cuando UDP recibe un datagrama destinado a uno de esos puertos, envía los datos de
aplicación a la aplicación adecuada en base a su número de puerto.


Proceso de Cliente UDP

•El proceso de cliente UDP selecciona al azar un número de puerto del rango dinámico de números de puerto y lo
utiliza como puerto de origen para la conversación.

•El puerto de destino por lo general será el número de puerto bien conocido o registrado asignado al proceso del
servidor.

•Ya que no se crean sesiones con UDP, tan pronto como los datos están listos para ser enviados y los puertos
estén identificados, UDP puede formar el datagrama y enviarlo a la capa de Red para direccionamiento y envío a
la red. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 31

Resumen


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