Curso de Windows 2003 Server

Como ya hemos visto, un router puede decidir de forma inteligente cuál es la mejor ruta para la entrega de datos a través de una red. Esto se basa en un esquema de direccionamiento de Capa 3 o capa de red. El router usa esta información para tomar decisiones de envío. Una vez que los paquetes de datos pasan a través de la capa de red, la capa de transporte, la Capa 4, da por sentado que puede usar la red como una "nube" para enviar paquetes de datos desde el origen hacia el destino. La nube resuelve cuestiones tales como "¿Cuál de estas rutas es la mejor para un recorrido en particular?"

Ahora veremos funciones principales de la capa de transporte. Esto incluye el control entre los extremos mediante controles y acuses de recibo. Además veremos cómo el flujo de datos de la capa de transporte es una conexión lógica entre los extremos de una red. Teniendo esto en cuenta, veremos cómo el flujo de datos de la capa de transporte proporciona servicios de transporte desde el host hasta el destino, lo que a menudo se denomina servicios de extremo a extremo (de punto a punto). Además veremos TCP y UDP y cómo usan números de puerto para realizar un seguimiento de las diferentes conversaciones que atraviesan la red al mismo tiempo, para pasar información a las capas superiores

La frase "calidad del servicio" se usa a menudo para describir el propósito de la Capa 4, la capa de transporte. Sus funciones principales son transportar y regular el flujo de información desde el origen hasta el destino de manera fiable y precisa.

Aunque tenemos muchos protocolos nos seguiremos centrando en nuestra red Ethernet con TCP/IP. Nuestro TCP/IP consta de dos protocolos que funcionan en la capa 4 del modelo OSI (capa de transporte): TCP y UDP.

TCP ofrece un circuito virtual entre aplicaciones de usuario final. Sus características son las siguientes:

• Orientado a conexión
• Fiable
• Divide los mensajes salientes en segmentos
• Reensambla los mensajes en la estación destino
• Vuelve a enviar lo que no se ha recibido
• Reensambla los mensajes a partir de segmentos entrantes.

UDP transporta datos de manera no fiable entre hosts. Las siguientes son las características del UDP:

• No orientado a conexión
• Poco fiable
• Transmite mensajes (llamados datagramas del usuario)
• No ofrece verificación de software para la entrega de segmentos (poco confiable)
• No reensambla los mensajes entrantes
• No utiliza acuses de recibo
• No proporciona control de flujo

TCP/IP es una combinación de dos protocolos individuales: TCP e IP. IP es un protocolo de Capa 3, un servicio no orientado a conexión que brinda entrega de máximo esfuerzo a través de una red. TCP es un protocolo de Capa 4: un servicio orientado a conexión que suministra control de flujo y fiabilidad. La reunión de ambos protocolos les permite ofrecer una gama de servicios más amplia. TCP/IP es el protocolo de Capa 3 y Capa 4 en el que se basa Internet

El Protocolo de control de transmisión (TCP) es un protocolo de Capa 4 (capa de transporte) orientado a conexión que brinda transmisión de datos fiable full-duplex (en los dos sentidos: bidireccional). TCP forma parte de la pila de protocolo TCP/IP.

A continuación vemos las definiciones de los campos en el segmento TCP:

• Puerto origen: Número del puerto que realiza la llamada
• Puerto destino : Número del puerto que recibe la llamada
• Número de secuencia: Número que se usa para garantizar el secuenciamiento correcto de los datos entrantes
• Número de acuse de recibo: Próximo octeto TCP esperado
• HLEN: Cantidad de palabras de 32 bits del encabezado
• Reservado: Se establece en cero
• Bits de código: Funciones de control (como, por ejemplo, .configuración y terminación de una sesión)
• Ventana: Cantidad de octetos que el emisor desea aceptar
• Checksum: Checksum calculada del encabezado y de los campos de datos
• Marcador urgente: Indica el final de los datos urgentes
• Opción una opción: Tamaño máximo de segmento TCP
• Datos: Datos de protocolo de capa superior

El Protocolo de datagrama de usuario (UDP) es el protocolo de transporte no orientado a conexión de la pila de protocolo TCP/IP. UDP es un protocolo simple que intercambia datagramas, sin acuse de recibo ni entrega garantizada. El procesamiento de errores y retransmisión deben ser manejados por otros protocolos. No te asustes por eso de no fiable y entrega no garantizada. Por ejemplo, para un mail o página web hace falta una conexión: se establece la conexión y se transfieren los datos. En cambio para una emisora de radio por internet no hay ningún tipo de conexión, se está transmitiendo continuamente y el que quiera se "engancha" a esa emisora de Internet.

UDP no usa ventanas ni acuses de recibo, por lo tanto son los protocolos de capa de aplicación los que proporcionan fiabilidad. UDP está diseñado para las aplicaciones que no necesitan agrupar secuencias de segmentos.

Entre los protocolos que usan UDP se incluyen:

• TFTP (Protocolo de transferencia de archivos trivial)
• SNMP (Protocolo de administración de red simple)
• DHCP (Protocolo de configuración dinámica del host) 
• DNS (Sistema de denominación de dominio)

Muy importante... atento: Tanto TCP como UDP usan números de puerto (o socket) para enviar información a las capas superiores. Los números de puerto se usan para mantener un seguimiento de las distintas conversaciones que atraviesan la red al mismo tiempo. Los desarrolladores de software de aplicación han acordado utilizar los números de puerto conocidos que se definen en una documentación llamada RFC1700. Por ejemplo, cualquier conversación destinada a la aplicación FTP utiliza el número de puerto estándar 21. A las conversaciones que no involucran aplicaciones con números de puerto conocidos se les asignan números de puerto que se seleccionan al azar a partir de un intervalo específico. Estos números de puerto se usan como direcciones origen y destino en el segmento TCP. 

Algunos puertos se reservan tanto en TCP como en UDP, aunque es posible que las aplicaciones no estén diseñadas para soportarlos. Los números de puerto tienen los siguientes intervalos asignados:

• Los números inferiores a 255 se usan para aplicaciones públicas.
• Los números del 255 al 1023 son asignados a empresas para aplicaciones comercializables.
• Los números superiores a 1023 no están regulados.

Los sistemas finales usan números de puerto para seleccionar las aplicaciones adecuadas. Los números de puerto origen son asignados dinámicamente por el host origen; normalmente es un número mayor que 1023.

En este enlace tienes la lista oficial de los puertos TCP y UDP que se utilizan en Internet, haz clic aquí para ver la lista de puertos.

Los servicios orientados a conexión se dividen en tres fases. En la fase de establecimiento de la conexión, se determina una ruta única entre el origen y el destino. Normalmente los recursos se reservan en este momento para garantizar un grado de servicio constante. Durante la fase de transferencia de datos, los datos se transmiten secuencialmente siguiendo la ruta establecida, llegando a su destino en el orden en que se enviaron. La fase de terminación de la conexión consiste en finalizar la conexión entre el origen y el destino cuando ya no se necesita.

Los hosts TCP establecen una sesión orientada a conexión entre sí a través de un saludo de tres vías. Una secuencia de saludo de tres vías/conexión abierta sincroniza una conexión en ambos extremos antes de transferir los datos. Este intercambio de números introductorios de secuencia, durante la secuencia de conexión es importante. Garantiza que, si se pierden datos debido a problemas de transmisión, se puedan recuperar.

Veamos un poco como se hace ese intercambio de información, estos párrafos te los puedes saltar pero son interesantes para ver como se comunican las aplicaciones...

En primer lugar, un host inicia una conexión enviando un paquete que indica su número de secuencia inicial de x con cierto bit en el encabezado para indicar una petición de conexión. En segundo lugar, el otro host recibe el paquete, registra el número de secuencia x, responde con un acuse de recibo x + 1 e incluye su propio número de secuencia inicial y. El número de acuse de recibo x + 1 significa que el host ha recibido todos los octetos hasta e incluyendo x, y espera x + 1 a continuación.

El acuse de recibo y retransmisión positivos, o PAR, es una técnica común utilizada por muchos protocolos para proporcionar fiabilidad. Con PAR, el origen envía un paquete, inicia un temporizador y espera un acuse de recibo antes de enviar el paquete siguiente. Si el temporizador expira antes de que el origen reciba un acuse de recibo, el origen retransmite el paquete y reinicia el temporizador.

El tamaño de ventana determina la cantidad de datos que se pueden transmitir en un determinado momento antes de recibir un acuse de recibo desde el destino. Cuanto mayor sea el número del tamaño de ventana (bytes), mayor será la cantidad de datos que el host puede transmitir. Después de que el host transmite la cantidad de bytes correspondiente al número de la ventana, el host debe recibir un acuse de recibo que indique que los datos han sido recibidos antes de poder enviar otros mensajes. Por ejemplo, con un tamaño de ventana de 1, se debe recibir un acuse de recibo para cada segmento individual (1) antes de poder enviar el segmento siguiente.  

TCP usa acuses de recibo de expectativa, lo que significa que el número del acuse de recibo se refiere al siguiente octeto esperado. La parte "deslizante" de la ventana deslizante, se refiere al hecho de que el tamaño de la ventana se negocia de forma dinámica durante la sesión TCP. Esto da como resultado un uso poco eficiente del ancho de banda por parte de los hosts.

El uso de ventanas es un mecanismo de control de flujo que requiere que el dispositivo origen reciba un acuse de recibo desde el destino después de transmitir una cantidad determinada de datos. Por ejemplo, con un tamaño de ventana de tres, el dispositivo origen puede enviar tres octetos al destino. Entonces debe esperar un acuse de recibo. Si el destino recibe los tres octetos, envía un acuse de recibo al dispositivo origen, que ahora puede transmitir otros tres octetos. Si, por algún motivo, el destino no recibe los tres octetos, por ejemplo, debido a búferes cuya capacidad se ha excedido, no envía un acuse de recibo. Como el origen no recibe un acuse de recibo, sabe que los octetos se deben retransmitir y que la velocidad de transmisión debe reducirse.

TCP proporciona un secuenciamiento de segmentos con un acuse de recibo de referencia de envío. Cada datagrama se numera antes de la transmisión. En la estación receptora, el TCP reensambla los segmentos hasta formar un mensaje completo. Si falta algún número de secuencia en la serie, ese segmento se vuelve a transmitir. Si no se recibe un acuse de recibo para un segmento dentro de un período de tiempo determinado, se produce la retransmisión.

Y ya está terminada esta capa, como te he dicho era sencilla y sólo se encargaba de cómo organizar la transmisión de la información. De los datos en este caso porque la forma de encontrar los ordenadores se encargaba de hacerlo la capa 3. Ahora quedan las capas mas sencillas (de verdad) ya que no tienen que ver con las redes sino con las aplicaciones...