Informe de redes i

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HONDURAS

Tema de Exposicion
TCP(Transmission Control Protocol)
Ing.Sanders
Redes I
Hora 9:30 am

Integrantes
Alumno
Cta No.
1. Adans Noe Garcia
200910510030

2. Jose Mauricio Bonilla
200810510180
3. Sirian M. Fiallos
200610511003

Martes, 07 de Agosto 2012

INTRODUCCION

ES IMPORTANTE QUE EL ESTUDIANTE SEPA DEFINIR QUE ES TCP,
CONOZCA SUS ORIGENES, EL FUNCIONAMIENTO,
CARACTERISTICAS Y FINALIDAD DE TCP, TANTO COMO SABER
UTILIZARLO.

QUE SEA CAPAZ DE DISTINGUIR ENTRE UNA COMUNICACION
INSEGURA Y UNA COMUNICACION SEGURA.

QUE CONOZCA LOS OBJETIVOS Y BENEFICIOS DE TCP.

Y PARA ELLO MOSTRAREMOS UNA SERIE DE INFORMACION QUE
SERVIRA DE GUIA EN FUTURAS PRACTICAS.

TCP (Transmission Control Protocol)
A principios de los años 60, varios investigadores intentaban encontrar una
forma de compartir recursos informáticos de una forma más eficiente. En
1961, Leonard Klienrock introduce el concepto de Conmutación de Paquetes
(Packet Switching, en inglés). La idea era que la comunicación entre
ordenadores fuese dividida en paquetes. Cada paquete debería contener la
dirección de destino y podría encontrar su propio camino a través de la red.

TCP/IP tenia (y tiene) ventajas significativas respecto a otros protocolos. Por
ejemplo, consume pocos recusos de red. Además, podía ser implementado a
un coste mucho menor que otras opciones disponibles entonces. Gracias a
estos aspectos, TCP/IP comenzó a hacerse popular. En 1983, TCP/IP se
integró en la versión 4.2 del sistema operativo UNIX de Berkeley y la
integración en versiones comerciales de UNIX vino pronto. Así es como
TCP/IP se convirtió en el estándar de Internet.

En la actualidad, TCP/IP se usa para muchos propósitos, no solo en Internet.

Por ejemplo, a menudo se diseñan intranets usando TCP/IP. En tales
entornos, TCP/IP ofrece ventajas significativas sobre otros protocolos de red.
Una de tales ventajas es que trabaja sobre una gran variedad de hardware y
sistemas operativos. De este modo puede crearse fácilmente una red
heterogénea usando este protocolo. Dicha red puede contener estaciones
Mac, PC compatibles, estaciones Sun, servidores Novell, etc. Todos estos
elementos pueden comunicarse usando la misma suite de protocolos TCP/IP.
La siguiente tabla muestra una lista de plataformas que soportan TCP/IP:

Plataforma Soporte de TCP/IP

UNIX Nativo

DOS Piper/IP por Ipswitch

Windows TCPMAN por Trumpet Software

Windows 95 Nativo

Windows NT Nativo

Macintosh MacTCP u OpenTransport (Sys 7.5+)

OS/2 Nativo

AS/400 OS/400 Nativo

Las plataformas que no soportan TCP/IP nativamente lo implementan usando
programas TCP/IP de terceras partes, como puede apreciarse en la tabla
anterior.

Cómo Trabaja TCP/IP
TCP/IP opera a través del uso de una pila. Dicha pila es la suma total de todos
los protocolos necesarios para completar una transferencia de datos entre

dos máquinas (así como el camino que siguen los datos para dejar una
máquina o entrar en la otra). La pila está dividida en capas.
EQUIPO SERVIDOR O CLIENTE

Capa de Aplicaciones Cuando un usuario inicia una transferencia de
datos, esta capa pasa la solicitud a la Capa de Transporte.

Capa de Transporte La Capa de Transporte añade una cabecera y pasa los
datos a la Capa de Red.

Capa de Red En la Capa de Red, se añaden las direcciones IP de origen y
destino para el enrrutamiento de datos.

Capa de Enlace de Datos Ejecuta un control de errores sobre el flujo de datos

entre los protocolos anteriores y la Capa Física.

Capa Física Ingresa o egresa los datos a través del medio físico, que puede
ser Ethernet vía coaxial, PPP vía módem, etc.

Después de que los datos han pasado a través de este proceso, viajan a su
destino en otra máquina de la red. Allí, el proceso se ejecuta al revés (los
datos entran por la capa física y recorren la pila hacia arriba). Cada capa de la
pila puede enviar y recibir datos desde la capa adyacente. Cada capa está
también asociada con múltiples protocolos que trabajan sobre los datos.

El Programa Inetd y los Puertos
Cada vez que una máquina solicita una conexión a otra, especifica una
dirección particular. En general, está dirección será la dirección IP Internet de
dicha máquina. Pero hablando con más detalle, la máquina solicitante
especificará también la aplicación que está intentando alcanzar dicho
destino. Esto involucra a dos elementos: un programa llamado inetd y un
sistema basado en puertos.

Inetd. Inetd pertenece a un grupo de programas llamados TSR (Terminate
and stay resident). Dichos programas siempre están en ejecución, a la espera
de que se produzca algún suceso determinado en el sistema. Cuando dicho
suceso ocurre, el TSR lleva a cabo la tarea para la que está programado.

En el caso de inetd, su finalidad es estar a la espera de que se produzca
alguna solicitud de conexión del exterior. Cuando esto ocurre, inetd evalúa
dicha solicitud determinando que servicio está solicitando la máquina remota
y le pasa el control a dicho servicio. Por ejemplo, si la máquina remota
solicita una página web, le pasará la solicitud al proceso del servidor Web.

En general, inetd es iniciado al arrancar el sistema y permanece residente (a
la escucha) hasta que apagamos el equipo o hasta que el operador del
sistema finaliza expresamente dicho proceso.

Puertos. La mayoría de las aplicaciones TCP/IP tienen una filosofía de
cliente-servidor. Cuando se recibe una solicitud de conexión, inetd inicia un
programa servidor que se encargará de comunicarse con la máquina cliente.
Para facilitar este proceso, a cada aplicación (FTP o Telnet, por ejemplo) se le
asigna una única dirección. Dicha dirección se llama puerto. Cuando se
produce una solicitud de conexión a dicho puerto, se ejecutará la aplicación
correspondiente.

Aunque la asignación de puertos a los diferentes servicios es de libre elección
para los administradores de sistema, existe un estándar en este sentido que
es conveniente seguir. La tabla que se muestra a continuación presenta un
listado de algunas asignaciones estándar:

Servicio o Aplicación Puerto

File Transfer Protocol (FTP) 21

Telnet
23

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) 25

Gopher
70

Finger
79

Hypertext Transfer Protocol (HTTP) 80

Network News Transfer Protocol (NNTP) 119

Información Técnica
TCP es un protocolo de comunicación orientado a conexión y fiable del nivel
de transporte, actualmente documentado por IETF en el RFC 793. Es un
protocolo de capa 4 según el modelo OSI.

Funciones de TCP
En la pila de protocolos TCP/IP, TCP es la capa intermedia entre el protocolo
de internet (IP) y la aplicación. Habitualmente, las aplicaciones necesitan que
la comunicación sea fiable y, dado que la capa IP aporta un servicio de
datagramas no fiable (sin confirmación), TCP añade las funciones necesarias
para prestar un servicio que permita que la comunicación entre dos sistemas
se efectúe libre de errores, sin pérdidas y con seguridad.

Formato de los Segmentos TCP

En el nivel de transporte, los paquetes de bits que constituyen las unidades
de datos de protocolo TCP se llaman "segmentos".

El formato de los datos en TCP

Un segmento TCP está formado de la siguiente manera:

URG

ACK

PSH

RST

SYN

FIN

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29 30 31

Puerto de origen

Puerto de destino

Número de secuencia

Número de acuse de recibo

Margen de datos

Reservado

Ventana

Suma de control

Puntero urgente

Opciones Relleno

Datos

Significado de los diferentes campos:

Puerto de origen (16 bits): Puerto relacionado con la aplicación en curso
en la máquina origen

Puerto de destino (16 bits): Puerto relacionado con la aplicación en
curso en la máquina destino

Número de secuencia (32 bits): Cuando el indicador SYN está fijado en
0, el número de secuencia es el de la primera palabra del segmento actual.

Cuando SYN está fijado en 1, el número de secuencia es igual al número
de secuencia inicial utilizado para sincronizar los números de secuencia (ISN).

Número de acuse de recibo (32 bits): El número de acuse de recibo,
también llamado número de descargo se relaciona con el número (secuencia)
del último segmento esperado y no el número del último segmento recibido.

Margen de datos (4 bits): Esto permite ubicar el inicio de los datos en el
paquete. Aquí, el margen es fundamental porque el campo opción es de
tamaño variable.

Reservado (6 bits): Un campo que actualmente no está en uso pero se
proporciona para el uso futuro.

Indicadores (6x1 bit): Los indicadores representan información
adicional.

URG: Si este indicador está fijado en 1, el paquete se debe procesar
en forma urgente.

ACK: Si este indicador está fijado en 1, el paquete es un acuse de
recibo.

PSH (PUSH): Si este indicador está fijado en 1, el paquete opera de

acuerdo con el método PUSH.

RST: Si este indicador está fijado en 1, se restablece la conexión.

SYN: El indicador SYN de TCP indica un pedido para establecer una
conexión.

FIN: Si este indicador está fijado en 1, se interrumpe la conexión.

Ventana (16 bits): Campo que permite saber la cantidad de bytes que el
receptor desea recibir sin acuse de recibo.

Suma de control (CRC): La suma de control se realiza tomando la suma
del campo de datos del encabezado para poder verificar la integridad del
encabezado.

Puntero urgente (16 bits): Indica el número de secuencia después del
cual la información se torna urgente.

Opciones (tamaño variable): Diversas opciones

Relleno: Espacio restante después de que las opciones se rellenan con
ceros para tener una longitud que sea múltiplo de 32 bits.

Funcionamiento del protocolo en detalle
Las conexiones TCP se componen de tres etapas: establecimiento de
conexión, transferencia de datos y fin de la conexión. Para establecer la
conexión se usa el procedimiento llamado negociación en tres pasos (3-way
handshake). Para la desconexión se usa una negociación en cuatro pasos
(4-way handshake). Durante el establecimiento de la conexión, se configuran
algunos parámetros tales como el número de secuencia con el fin de
asegurar la entrega ordenada de los datos y la robustez de la comunicación.

Establecimiento de la conexión (Negociación en tres pasos)

Negociación en tres pasos o Three-way handshake
Aunque es posible que un par de entidades finales comiencen una conexión
entre ellas simultáneamente, normalmente una de ellas abre un socket en un
determinado puerto TCP y se queda a la escucha de nuevas conexiones. Es
común referirse a esto como apertura pasiva, y determina el lado servidor de
una conexión. El lado cliente de una conexión realiza una apertura activa de
un puerto enviando un paquete SYN inicial al servidor como parte de la
negociación en tres pasos. En el lado del servidor se comprueba si el puerto
está abierto, es decir, si existe algún proceso escuchando en ese puerto. En
caso de no estarlo, se envía al cliente un paquete de respuesta con el bit RST
activado, lo que significa el rechazo del intento de conexión. En caso de que
sí se encuentre abierto el puerto, el lado servidor respondería a la petición
SYN válida con un paquete SYN/ACK. Finalmente, el cliente debería
responderle al servidor con un ACK, completando así la negociación en tres
pasos (SYN, SYN/ACK y ACK) y la fase de establecimiento de conexión.

Es interesante notar que existe un número de secuencia generado por cada
lado, ayudando de este modo a que no se puedan establecer conexiones
falseadas (spoofing).

Transferencia de datos
Durante la etapa de transferencia de datos, una serie de mecanismos claves
determinan la fiabilidad y robustez del protocolo. Entre ellos están incluidos
el uso del número de secuencia para ordenar los segmentos TCP recibidos y
detectar paquetes duplicados, checksums para detectar errores, y
asentimientos y temporizadores para detectar pérdidas y retrasos.

Durante el establecimiento de conexión TCP, los números iniciales de
secuencia son intercambiados entre las dos entidades TCP. Estos números de
secuencia son usados para identificar los datos dentro del flujo de bytes, y
poder identificar (y contar) los bytes de los datos de la aplicación. Siempre

hay un par de números de secuencia incluidos en todo segmento TCP,
referidos al número de secuencia y al número de asentimiento. Un emisor
TCP se refiere a su propio número de secuencia cuando habla de número de
secuencia, mientras que con el número de asentimiento se refiere al número
de secuencia del receptor. Para mantener la fiabilidad, un receptor asiente
los segmentos TCP indicando que ha recibido una parte del flujo continuo de
bytes. Una mejora de TCP, llamada asentimiento selectivo (SACK, Selective
Acknowledgement) permite a un receptor TCP asentir los datos que se han
recibido de tal forma que el remitente solo retransmita los segmentos de
datos que faltan.

A través del uso de números de secuencia y asentimiento, TCP puede pasar
los segmentos recibidos en el orden correcto dentro del flujo de bytes a la
aplicación receptora. Los números de secuencia son de 32 bits (sin signo),
que vuelve a cero tras el siguiente byte después del 232-1. Una de las claves
para mantener la robustez y la seguridad de las conexiones TCP es la
selección del número inicial de secuencia (ISN, Initial Sequence Number).

Un checksum de 16 bits, consistente en el complemento a uno de la suma en
complemento a uno del contenido de la cabecera y datos del segmento TCP,
es calculado por el emisor, e incluido en la transmisión del segmento. Se usa
la suma en complemento a uno porque el acarreo final de ese método puede
ser calculado en cualquier múltiplo de su tamaño (16-bit, 32-bit, 64-bit...) y el
resultado, una vez plegado, será el mismo. El receptor TCP recalcula el
checksum sobre las cabeceras y datos recibidos. El complemento es usado
para que el receptor no tenga que poner a cero el campo del checksum de la
cabecera antes de hacer los cálculos, salvando en algún lugar el valor del
checksum recibido; en vez de eso, el receptor simplemente calcula la suma
en complemento a uno con el checksum incluido, y el resultado debe ser
igual a 0. Si es así, se asume que el segmento ha llegado intacto y sin errores.

Hay que fijarse en que el checksum de TCP también cubre los 96 bit de la
cabecera que contiene la dirección origen, la dirección destino, el protocolo y
el tamaño TCP. Esto proporciona protección contra paquetes mal dirigidos

por errores en las direcciones.

El checksum de TCP es una comprobación bastante débil. En niveles de
enlace con una alta probabilidad de error de bit quizá requiera una capacidad
adicional de corrección/detección de errores de enlace. Si TCP fuese
rediseñado hoy, muy probablemente tendría un código de redundancia
cíclica (CRC) para control de errores en vez del actual checksum. La debilidad
del checksum está parcialmente compensada por el extendido uso de un CRC
en el nivel de enlace, bajo TCP e IP, como el usado en el PPP o en Ethernet.
Sin embargo, esto no significa que el checksum de 16 bits es redundante:
sorprendentemente, inspecciones sobre el tráfico de Internet han mostrado
que son comunes los errores de software y hardware[cita requerida] que
introducen errores en los paquetes protegidos con un CRC, y que el
checksum de 16 bits de TCP detecta la mayoría de estos errores simples.

Los asentimientos (ACKs o Acknowledgments) de los datos enviados o la falta
de ellos, son usados por los emisores para interpretar las condiciones de la
red entre el emisor y receptor TCP. Unido a los temporizadores, los emisores
y receptores TCP pueden alterar el comportamiento del movimiento de
datos. TCP usa una serie de mecanismos para conseguir un alto rendimiento
y evitar la congestión de la red (la idea es enviar tan rápido como el receptor
pueda recibir). Estos mecanismos incluyen el uso de ventana deslizante, que
controla que el transmisor mande información dentro de los límites del
buffer del receptor, y algoritmos de control de flujo, tales como el algoritmo
de Evitación de la Congestión (congestion avoidance), el de comienzo lento
(Slow-start), el de retransmisión rápida, el de recuperación rápida (Fast
Recovery), y otros.

Tamaño de ventana TCP
El tamaño de la ventana de recepción TCP es la cantidad de datos recibidos
(en bytes) que pueden ser metidos en el buffer de recepción durante la
conexión. La entidad emisora puede enviar una cantidad determinada de

datos pero antes debe esperar un asentimiento con la actualización del
tamaño de ventana por parte del receptor.

Un ejemplo sería el siguiente: un receptor comienza con un tamaño de
ventana x y recibe y bytes, entonces su tamaño de ventana será (x - y) y el
transmisor sólo podrá mandar paquetes con un tamaño máximo de datos de
(x - y) bytes. Los siguientes paquetes recibidos seguirán restando tamaño a la
ventana de recepción. Esta situación seguirá así hasta que la aplicación
receptora recoja los datos del buffer de recepción.

Escalado de ventana
Para una mayor eficiencia en redes de gran ancho de banda, debe ser usado
un tamaño de ventana mayor. El campo TCP de tamaño de ventana controla
el movimiento de datos y está limitado a 16 bits, es decir, a un tamaño de
ventana de 65.535 bytes.

Como el campo de ventana no puede expandirse se usa un factor de
escalado. La escala de ventana TCP (TCP window scale) es una opción usada
para incrementar el máximo tamaño de ventana desde 65.535 bytes, a 1
Gigabyte.

La opción de escala de ventana TCP es usada solo durante la negociación en
tres pasos que constituye el comienzo de la conexión. El valor de la escala
representa el número de bits desplazados a la izquierda de los 16 bits que
forman el campo del tamaño de ventana. El valor de la escala puede ir desde
0 (sin desplazamiento) hasta 14. Hay que recordar que un número binario
desplazado un bit a la izquierda es como multiplicarlo en base decimal por 2.

Fin de la conexión
Cierre de una conexión según el estándar.

La fase de finalización de la conexión usa una negociación en cuatro pasos
(four-way handshake), terminando la conexión desde cada lado
independientemente. Cuando uno de los dos extremos de la conexión desea
parar su "mitad" de conexión transmite un paquete FIN, que el otro
interlocutor asentirá con un ACK. Por tanto, una desconexión típica requiere
un par de segmentos FIN y ACK desde cada lado de la conexión.

Una conexión puede estar "medio abierta" en el caso de que uno de los lados
la finalice pero el otro no. El lado que ha dado por finalizada la conexión no
puede enviar más datos pero la otra parte si podrá.

Puertos TCP
TCP usa el concepto de número de puerto para identificar a las aplicaciones
emisoras y receptoras. Cada lado de la conexión TCP tiene asociado un
número de puerto (de 16 bits sin signo, con lo que existen 65536 puertos
posibles) asignado por la aplicación emisora o receptora. Los puertos son
clasificados en tres categorías: bien conocidos, registrados y
dinámicos/privados. Los puertos bien conocidos son asignados por la
Internet Assigned Numbers Authority (IANA), van del 0 al 1023 y son usados
normalmente por el sistema o por procesos con privilegios. Las aplicaciones
que usan este tipo de puertos son ejecutadas como servidores y se quedan a
la escucha de conexiones. Algunos ejemplos son: FTP (21), SSH (22), Telnet
(23), SMTP (25) y HTTP (80). Los puertos registrados son normalmente
empleados por las aplicaciones de usuario de forma temporal cuando
conectan con los servidores, pero también pueden representar servicios que
hayan sido registrados por un tercero (rango de puertos registrados: 1024 al
49151). Los puertos dinámicos/privados también pueden ser usados por las
aplicaciones de usuario, pero este caso es menos común. Los puertos
dinámicos/privados no tienen significado fuera de la conexión TCP en la que
fueron usados (rango de puertos dinámicos/privados: 49152 al 65535,
recordemos que el rango total de 2 elevado a la potencia 16, cubre 65536
números, del 0 al 65535)

Desarrollo de TCP
TCP es un protocolo muy desarrollado y complejo. Sin embargo, mientras
mejoras significativas han sido propuestas y llevadas a cabo a lo largo de los
años, ha conservado las operaciones más básicas sin cambios desde el RFC
793, publicado en 1981. El documento RFC 1122 (Host Requirements for
Internet Hosts), especifica el número de requisitos de una implementación
del protocolo TCP. El RFC 2581 (Control de Congestión TCP) es uno de los más
importantes documentos relativos a TCP de los últimos años, describe
nuevos algoritmos para evitar la congestión excesiva. En 2001, el RFC 3168
fue escrito para describir la Notificación de Congestión Explícita (ECN), una
forma de eludir la congestión con mecanismos de señalización. En los
comienzos del siglo XXI, TCP es usado en el 95% de todos los paquetes que
circulan por Internet. Entre las aplicaciones más comunes que usan TCP están
HTTP/HTTPS (World Wide Web), SMTP/POP3/IMAP (correo electrónico) y
FTP (transferencia de ficheros). Su amplia extensión ha sido la prueba para
los desarrolladores originales de que su creación estaba excepcionalmente
bien hecha.

Recientemente, un nuevo algoritmo de control de congestión fue
desarrollado y nombrado como FAST TCP (Fast Active queue management
Scalable Transmission Control Protocol) por los científicos de Caltech
(California Institute of Technology). Es similar a TCP Vegas en cuanto a que
ambos detectan la congestión a partir de los retrasos en las colas que sufren
los paquetes al ser enviados a su destino. Todavía hay un debate abierto
sobre si éste es un síntoma apropiado para el control de la congestión.

Las características del protocolo TCP
TCP (que significa Protocolo de Control de Transmisión) es uno de los
principales protocolos de la capa de transporte del modelo TCP/IP. En el nivel

de aplicación, posibilita la administración de datos que vienen del nivel más
bajo del modelo, o van hacia él, (es decir, el protocolo IP). Cuando se
proporcionan los datos al protocolo IP, los agrupa en datagramas IP, fijando
el campo del protocolo en 6 (para que sepa con anticipación que el protocolo
es TCP). TCP es un protocolo orientado a conexión, es decir, que permite que
dos máquinas que están comunicadas controlen el estado de la transmisión.

Las principales características del protocolo TCP son las siguientes:

TCP permite colocar los datagramas nuevamente en orden cuando
vienen del protocolo IP.

TCP permite el monitoreo del flujo de los datos y así evita la saturación
de la red.

TCP permite que los datos se formen en segmentos de longitud variada
para "entregarlos" al protocolo IP.

TCP permite multiplexar los datos, es decir, que la información que
viene de diferentes fuentes (por ejemplo, aplicaciones) en la misma línea
pueda circular simultáneamente.

Por último, TCP permite comenzar y finalizar la comunicación
amablemente.

El objetivo de TCP
Con el uso del protocolo TCP, las aplicaciones pueden comunicarse en forma
segura (gracias al sistema de acuse de recibo del protocolo TCP)
independientemente de las capas inferiores. Esto significa que los routers
(que funcionan en la capa de Internet) sólo tienen que enviar los datos en
forma de datagramas, sin preocuparse con el monitoreo de datos porque
esta función la cumple la capa de transporte (o más específicamente el
protocolo TCP).

Durante una comunicación usando el protocolo TCP, las dos máquinas deben
establecer una conexión. La máquina emisora (la que solicita la conexión) se
llama cliente, y la máquina receptora se llama servidor. Por eso es que
decimos que estamos en un entorno Cliente-Servidor.

Las máquinas de dicho entorno se comunican en modo en línea, es decir, que
la comunicación se realiza en ambas direcciones.

Para posibilitar la comunicación y que funcionen bien todos los controles que
la acompañan, los datos se agrupan; es decir, que se agrega un encabezado a
los paquetes de datos que permitirán sincronizar las transmisiones y
garantizar su recepción.

Otra función del TCP es la capacidad de controlar la velocidad de los datos
usando su capacidad para emitir mensajes de tamaño variable. Estos
mensajes se llaman segmentos.

La función multiplexión
TCP posibilita la realización de una tarea importante:
multiplexar/demultiplexar; es decir transmitir datos desde diversas
aplicaciones en la misma línea o, en otras palabras, ordenar la información
que llega en paralelo.

Estas operaciones se realizan empleando el concepto de puertos (o
conexiones), es decir, un número vinculado a un tipo de aplicación que,
cuando se combina con una dirección de IP, permite determinar en forma
exclusiva una aplicación que se ejecuta en una máquina determinada.

Informe de redes i

Más contenido relacionado

La actualidad más candente (18)

Similar a Informe de redes i (20)

Último (20)

Informe de redes i