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Comunicaciones I

Capa de Transporte del Modelo OSI

Presentado por:

Azenón Flores, José Mauricio

Castro Martínez, Juan Carlos

Contreras Cruz, Héctor Fernando

Flores Rodríguez, David Romeo

Martínez Gutiérrez, David Arturo

Rivera, Benjamín Ernesto

Capa de Transporte del Modelo OSI

Comunicaciones I

La necesidad de la capa de transporte

La capa de transporte es muy necesaria porque se encarga de generar la comunicación

entre host origen y destino, teniendo como responsabilidad la segmentación de los datos

(en el origen) para facilitar su transferencia a las capas inferiores así como en la red.

La segmentación sirve para evitar que la comunicación entre host se limite a una sola

función ya que en red existe muchos usuarios que la están utilizando, con la segmentación

da lugar a la multiplexión en la cual múltiples sesiones pueden utilizar la misma red

enviando o recibiendo datos al mismo tiempo.

En el host destino controla el orden de los segmentos que recibe; controlando el flujo de

datos para evitar el agotamiento de recursos mandando un mensaje al host que está

enviando los datos para que disminuya la velocidad y si existe un error en un segmento

pide el reenvío de este, además se encarga de ensamblar los segmentos de acuerdo al

número de segmento para que la aplicación adecuada los muestre a los usuarios.

Cabe recordar que la función principal de la capa de Transporte es administrar los datos

de aplicación para las conversaciones entre hosts.

Los dos protocolos más comunes de la capa de Transporte del conjunto de protocolos

TCP/IP son el Protocolo de control de transmisión (TCP) y el Protocolos de datagramas de

usuario (UDP). Ambos protocolos gestionan la comunicación de múltiples aplicaciones. Las

diferencias entre ellos son las funciones específicas que cada uno implementa.

Función de la capa de transporte

La capa de transporte prepara los datos para transmitirse a través de la de red y procesa

los datos de la red para su utilización por parte de las aplicaciones, la función principal de

la capa de Transporte es administrar los datos de aplicación para las conversaciones entre

hosts.

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La capa de Transporte permite la segmentación de datos y brinda el control necesario

para re ensamblar las partes dentro de los distintos streams de comunicación. Las

responsabilidades principales que debe cumplir son:

• Seguimiento de la comunicación individual entre aplicaciones en los hosts origen

y destino.

• Segmentación de datos y gestión de cada porción.

• Re ensamble de segmentos en flujos de datos de aplicación.

• Identificación de las diferentes aplicaciones.

Debido a que las distintas aplicaciones poseen distintos requerimientos, existen varios

protocolos de la capa de Transporte. Hay algunas aplicaciones en las cuales los segmentos

tienen que llegar de forma ordenada y con una determinada secuencia para que estos

sean válidos y se puedan procesar de forma correcta por las aplicaciones a las cuales van

destinadas. El envío de streams completos podría provocar que no se dé ninguna otra

comunicación ya que este envió utilizaría todo el ancho de banda por lo que se utiliza la

segmentación para dividir los datos en partes pequeñas y el envío de estas partes desde el

origen hacia el destino permiten que se puedan entrelazar (multiplexar) distintas

comunicaciones en la misma red, la capa de transporte divide los datos en segmentos más

fáciles de administrar y transportar.

Las funciones principales especificadas por todos los protocolos de la capa de Transporte

incluyen:

Multiplexión de conversaciones: Pueden existir varias aplicaciones o servicios

ejecutándose en cada host de la red. A cada una de estas aplicaciones o servicios se les

asigna una dirección conocida como puerto para que la capa de Transporte pueda

determinar con qué aplicación o servicio se identifican los datos.

Además de utilizar la información contenida en los encabezados para las funciones básicas

de segmentación y re ensamblaje de datos, algunos protocolos de la capa de Transporte

proveen:

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• Conversaciones orientadas a la conexión.

• Entrega confiable.

• Reconstrucción ordenada de datos.

• Control del flujo.

Función de los protocolos de la capa de Transporte TCP/IP, TCP Y

UDP

Los servicios que realiza el protocolo TCP sirven para enviar y recibir la información de

forma segura ya que es un protocolo para manejar conexiones de extremo a extremo es

decir de maquina a máquina a través de la red. Tales conexiones pueden existir a través

de una serie de conexiones punto a punto, por lo que estas conexiones extremo a

extremo.

Entre las características más importantes del protocolo TCP está que es orientado a la

conexión eso quiere decir que dos computadoras establecen una conexión para

intercambiar datos.

Otra utilidad que da el protocolo TCP está relacionado con los acuses de recibo que se

utilizan principalmente para que el host origen sepa que el host destino recibió la

información que le fue enviada ya que el host destino le notifica al host origen que a

recibido la información por medio de un acuse de recibo. Si los paquetes no son

notificados, el transmisor puede reenviar los paquetes o terminar la conexión si el

transmisor cree que el receptor no está más en la conexión.

También el protocolo TCP se encarga de controlar el flujo de la información entre servidor

y cliente dentro de la red esto se hace mediante los acuses de recibo que si son recibidos

por parte del host origen pueden seguir enviando la información faltante al host destino o

se le puede informar al host origen de la información que falta o que se perdió durante la

transmisión para que la reenvié nuevamente

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UDP es un protocolo del nivel de transporte basado en el intercambio de datagramas y

que no es orientado a la conexión esto quiere decir que no le interesa saber si el host

destino recibió la información sino que simplemente sigue enviándola y no se preocupa

por ordenarla en el host destino, se utiliza principalmente para enviar la información de

una forma más rápido en una red y sobre todo en los videos y audios que se envían en la

red. El datagrama posee la suficiente información de direccionamiento en su cabecera

para que se transmita por la red y llegue a su destino. Tampoco tiene confirmación ni

control de flujo, por lo que los paquetes pueden adelantarse unos a otros; y tampoco se

sabe si ha llegado correctamente, ya que no hay confirmación de entrega o recepción. Su

uso principal es para protocolos como DHCP, BOOTP, DNS. Y por último cabe mencionar

que un datagrama UDP contiene 8 bytes mientras que un segmento TCP consta de 20

bytes todo esto por la información de acuses de recibo entre otra que posee el protocolo

TCP.

Principales funciones de la capa de transporte (confiabilidad, el

direccionamiento de puertos y la segmentación)

La función principal de la capa de transporte es proporcionar transporte de datos

confiable desde un host emisor hasta el host receptor.

La confiabilidad de la transferencia de datos se basa en tres operaciones básicas:

Seguimiento de datos

Acuse de recibo de los datos recibidos

Retransmisión de datos sin acuse de recibo.

En la transferencia de datos se la da seguimientos a estos, de manera que si no se recibe

un acuse de recibo el dato será enviado nuevamente hasta que este sea recibido y sea

notificada su recepción.

El direccionamiento de puertos es indicar en los datagramas o segmentos el puerto por

donde sale y el puerto a donde llegaran. Los puertos lógicos asignados son relacionados

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con la aplicación que origina la comunicación, lo cual es igual para el puerto destino que

está relacionado con la aplicación del destino.

La asignación estándar de puertos está regida por la IANA (autoridad de números

asignados de internet). Esta organización los clasifica en tres tipos:

Puertos bien conocidos (0 a 1023) que son asignados a servicios y aplicaciones.

Puertos registrados (1024 a 49151) que son asignados a procesos o aplicaciones de

usuarios.

Puertos dinámicos o privados (49152 a 65535) asignados de manera dinámica a los

clientes cuando se inicia una conexión.

La segmentación es dividir los datos de manera que su transmisión sea más sencilla y

efectiva, puesto que si se envía un dato sin división y este se pierde será necesario

reenviar todo el dato en cambio si se segmenta y uno de los segmentos no llega a su

destino solo será reenviado ese fragmento de los datos. Para que su ensamblaje sea

exitoso se le agrega al encabezado de segmento un número de secuencia el cual indica a

la aplicación receptora como ensamblar los datos segmentados.

Manera en que TCP y UDP manejan funciones de confiabilidad,

direccionamiento de puertos y la segmentación.

TCP

TCP asegura la transmisión de los datos, transmitiendo además de la información acuses

de recibos o avisos de recepción, para saber qué y cuándo transmiten los dos o más

equipos que se estén comunicando. Cada vez que le router transmisor envía

algo...también envía un mensaje al router receptor diciendo que se envía al llegar la

información al router receptor este envía un mensaje al transmisor.

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Entrega confiable y de control de flujo

Algunas de las funciones principales de TCP en el control de flujo son:

Segmentación de los datos de aplicación de la capa superior

Establecimiento de operaciones de inicio a fin

Envío de segmentos de un host final a otro host final

Asegurar la fiabilidad de los datos

Proporcionar control de flujo

Los servicios basados en TCP mantienen un seguimiento de las varias aplicaciones que se

comunican. Para diferenciar los segmentos y datagramas para cada aplicación, el

protocolo TCP cuenta con campos de encabezado que pueden identificar de manera

exclusiva estas aplicaciones. Estos identificadores únicos son los números de los puertos.

Cuando una aplicación de cliente envía una solicitud a una aplicación de servidor, el

puerto de destino contenido en el encabezado es el número de puerto que se asigna al

daemon de servicio que se ejecuta en el host remoto. El software del cliente debe conocer

el número de puerto asociado con el proceso del servidor en el host remoto. Este número

de puerto de destino se puede configurar, ya sea de forma predeterminada o manual.

Gestionar la segmentación

En la capa de transporte existe la necesidad de multiplexión por varias razones. Por

ejemplo, si en un host sólo se dispone de una dirección de red, todas la conexiones de

transporte de esa máquina tendrán que utilizarla. Cuando llega una TPDU, se necesita

algún mecanismo para saber a cuál proceso asignarla o para la utilización de circuitos

virtuales, que dan más ancho de banda cuando se reasigna a cada circuito una tasa

máxima de datos.

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Reensamblaje de segmentos TCP y Confirmación de recepción de segmentos

Si los hosts y los enrutadores están sujetos a caídas, la recuperación es fundamental. Si la

entidad de transporte está por entero dentro de los hosts, la recuperación de caídas de

red. Si la capa de red proporciona servicio de datagramas, la capa de transporte espera

pérdidas todo el tiempo, y saben cómo manejarla. Si la capa de red proporciona servicio

orientado a la conexión, entonces la pérdida de un circuito virtual se maneja

estableciendo otro nuevo y sondeando la entidad de transporte remota para saber cuáles

ha recibido y cuáles no.

UDP

Un problema que puede darse con el protocolo UDP en la capa de transporte es que

origina que los datagramas pueden llegar duplicados y/o desordenados a su destino. Por

estos motivos el control de envío de datagramas, si existe, debe ser implementado por las

aplicaciones que usan UDP como medio de transporte de datos, al igual que el reensamble

de los mensajes entrantes.

Reensamblaje de datagramas de UDP

Cuando se envían datagramas múltiples a un destino, puede tomar diferentes rutas y

llegar en el orden equivocado, ya que UDP no mantiene un seguimiento de secuencia y no

es capaz de reordenar por sí mismo los datagramas en el orden de transmisión.

Simplemente re ensambla los datos en el orden que se recibieron y los envía a la

aplicación si es necesario.

Procesos y solicitudes del servidor UDP

Al igual que las aplicaciones en TCP, las aplicaciones UDP se les asignan números de

puertos. Cuando se ejecutan estas aplicaciones o procesos se aceptan los datos que

coincidan con el número de puerto asignado. Cuando UDP recibe un datagrama destinado

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a uno de esos puertos, envía los datos de aplicación a la aplicación adecuada en base a su

mismo número de puerto

Una vez iniciada la conexión se selecciona al zar un número de puerto del rango dinámico

de números de puerto y lo utiliza como origen para la conversación, asignándole

seguridad al proceso.

En conclusión:

El momento adecuado para utilizar TCP se da cuando se requiera que el mismo orden de

envío sea el mismo orden de entrega, que la entrega sea confiable (es decir, que se

notifique si se reciben o no los paquetes) y que haya un control de flujo.

Utilizar UDP es conveniente cuando se desee proveer la entrega de datos sin consumir

muchos recursos y sin acuse de recibo.

Ejemplos de aplicaciones que utilizan cada protocolo

Protocolo

TCP UDP

Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP)

Protocolo de Transferencia de Ficheros Trivial (TFTP)

Telnet Sistema de Nombres de Dominio (DNS)

Shell segura (SSH) Llamada a Procedimiento Remoto (RPC)

Protocolo de transferencia de noticias de red (NNTP)

Sistema de Computación de Redes (NCS)

Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP)

Protocolo de Gestión Simple de Redes (SNMP)

Protocolo de acceso a mensajes de Internet (IMAP)

Windows Internet Naming Service (WINS)

Protocolo de acceso de audio digital (DAAP) L2TP - Servicio VPN de Mac OS X Server

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Glosario

Sesión: es la duración de una conexión empleando una capa de sesión de un protocolo de red, o la

duración de una conexión entre un usuario y un servidor, generalmente involucrando el

intercambio de múltiples paquetes de datos entre la computadora del usuario y el servidor.

Acuses de recibo: mensaje de retorno que avisa que otro mensaje ha llegado a destino, y en ciertas

ocasiones, si ha llegado sin errores.

Socket: es 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.

Datagrama: es un fragmento de paquete que es enviado con la suficiente información como para

que la red pueda simplemente encaminar el fragmento hacia el equipo destino, de manera

independiente a los fragmentos restantes.

Streaming: consiste en la distribución de audio o video por Internet. Se refiere a que se trata de

una corriente continua de video o audio sin interrupción en la cual el usuario puede escuchar o ver

en el momento que quiera.

Trade off: es una expresión que define una situación en la cual hay conflicto de decisiones. Se

caracteriza en una acción para resolver un problema, pero que en el intento aparece un nuevo

problema, obligando escoger una.

Encabezado: es una parte del paquete o un segmento, en el cual viaja la información referente al

origen y destino del paquete, como lo son las direcciones ip y las direcciones físicas entre otras.

Checksum: es una suma de verificación que es una forma de control de redundancia, una medida

muy simple para proteger la integridad de datos, verificando que no hayan sido corruptos.

Puertos dinámicos o privados: También conocidos como puertos efímeros, suelen asignarse de

manera dinámica a aplicaciones de cliente cuando se inicia una conexión. No es muy común que un

cliente se conecte a un servicio utilizando un puerto dinámico o privado.

Netstat: es una herramienta de línea de comandos que muestra un listado de las conexiones

activas de un ordenador, tanto entrante como saliente. Existen versiones de este comando en

varios sistemas como Unix, GNU/Linux, Mac OS X, Windows.