Redes de Ordenadores. Tema 5: Transporte TCP/IP

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1 Tema 5: Transporte TCP/IP 0

2 La capa de transporte Servicio de transporte de bits a las aplicaciones que se comunican Una aplicación toma la iniciativa y solicita servicios a la otra CLIENTE / SERVIDOR Solo existe en las entidades extremas nivel HOST-HOST Unidad básica de información : Mensaje (UDP) / Segmento (TCP) Servicio orientado a conexión: garantía de entrega, sin error, pérdida ni duplicación Servicio no orientado a conexión: sin confirmación, de forma independiente Tipo de protocolo Internet OSI Nivel de red IP (Internet Protocol) CLNP (ConnectionLess Network Protocol) Routing interno OSPF (Open Shortest Path First) IS-IS ( Intermediate System to Intermediate System) Routing externo BGP (Border Gateway Protocol) IDRP (InterDomain Routing Protocol) Nivel de transporte, orientado a conexión Nivel de transporte, no orientado a conexión TCP (Transmission Control Protocol) UDP (User Datagram Protocol) TP4 (Transport Protocol clase 4) TP0 (Transport Protocol clase 0) Tema 5: Transporte TCP/IP - 1

3 La capa de transporte : Relación entre capas Tema 5: Transporte TCP/IP - 2

4 La capa de transporte: TSAP El TSAP (Transport Service Access Point) es el punto donde el nivel de aplicación accede al servicio del nivel de transporte. El TSAP permite multiplexar en una sola instancia del nivel de transporte múltiples instancias del nivel de aplicación Tema 5: Transporte TCP/IP - 3

5 La capa de transporte: capa de enlace??? Presentan en común: Control de errores + Control de flujo Enlace Transporte Sistemas intermedios Un hilo físico Una red Retardo Depende del medio Mayor y variable (jitter) Almacenamiento Reducido Elevado (routers) Secuenciamiento Asegurado, salvo pérdida En servicios orientados a la conexión Comunicación Duplex permanente Indirecta Direccionamiento Solo para broadcast Obligatorio Tema 5: Transporte TCP/IP - 4

6 TCP: Protocolo de Control de Transmisión Servicio de transmisión orientado a la conexión Flujo continuo de bytes durante la conexión Unidad de información adecuada a IP : SEGMENTO Reconocimientos temporizados Retransmisión tras timeout La verificación del Checksum permite los descartes (sin reconocimiento) Asegura la reordenación de los datos, indep. de los datagramas IP Control de flujo en función del espacio local de almacenamiento Tema 5: Transporte TCP/IP - 5

7 TCP: Conexión a través de puertos Una conexión a nivel de transporte queda definida por la combinación: Nº puerto: Well-known ports ( ) RFC 1700 (Assigned Internet Numbers) Dir. IP Host 1 + port Host 1 + Dir. IP Host 2 + port Host 2 Puerto Aplicación Descripción 9 Discard Descarta todos los datos recibidos 19 Chargen Intercambia cadenas de caracteres 20 FTP-Data Transferencia de datos FTP 21 FTP Diálogo en transferencia de ficheros 23 TELNET Logon remoto 25 SMTP Correo electrónico 110 POP3 Servidor de correo 119 NNTP News Tema 5: Transporte TCP/IP - 6

8 TCP: Dirección IP + Puerto = Socket Ejm.: 5 ventanas de navegador en el equipo con página de inicio el site del equipo : Asignación de puertos por orden de llegada ( , 1024) con ( , 80) ( , 1025) con ( , 80) ( , 1026) con ( , 80) ( , 1030) con ( , 80) ( , 1031) con ( , 80) Servidor Web Cliente Servidor Con dos interfaces físicas ( , 1024) con ( , 80) ( , 1024) con ( , 80) ( , 1025) con ( , 80) ( , 1025) con ( , 80) ( , 1030) con ( , 80)... Incluso los datagramas UDP pueden reutilizar los puertos!!! Tema 5: Transporte TCP/IP - 7

9 TCP: Unidad de datos Aplicación Envío de corriente de datos contínua Aplicación Envío de corriente de datos contínua Streams TCP Fragmentación de la stream TCP Fragmentación de la stream IP Fragmentación los segmentos Segmentos Datagramas IP Fragmentación los segmentos Acceso a la red Fragmentación los datagramas Bits Acceso a la red Fragmentación los datagramas Tema 5: Transporte TCP/IP - 8

10 TCP: Formato del segmento 20 octetos (sin opciones) Nº secuencia: posición del 1er octeto de cada segmento en la secuencia de la conexión el flag SYN inicia la conexión con un nº se secuencia inicial (NSI) Nº reconocimiento: Nº de secuencia del siguiente octeto que se espera recibir el flag ACK debe estar activado Longitud de cabecera: va desde 20 hasta 60 octetos Tema 5: Transporte TCP/IP - 9

11 TCP: Flags de cabecera URG (Urgent) indica Datos urgentes (El puntero urgente contiene la dirección donde terminan estos) ACK (Acknowledgement) Se ha hecho uso del campo número de reconocimiento. (En la práctica el bit ACK está a 1 siempre, excepto en el primer segmento enviado por el host que inicia la conexión) PSH (Push) El receptor debe pasar estos datos a la aplicación tan pronto como le sea posible, sin esperar a acumular varios segmentos. RST (Reset) Debe reinicializarse la conexión. (Indica que se ha detectado un error de cualquier tipo, por ejemplo, una terminación unilateral de una conexión o que se ha recibido un segmento con un valor inadecuado del número de secuencia o número de ACK.) SYN (Synchronize) Petición de sincronismo de números de secuencia para iniciar la conexión. (El campo número de envío contiene el número inicial de secuencia. Este flag solo está puesto en el primer mensaje enviado por cada lado en el inicio de la conexión) FIN (Finish) El emisor ha terminado de enviar datos. (Para que una conexión se cierre de manera normal cada host ha de enviar un segmento con el bit FIN puesto) Tema 5: Transporte TCP/IP - 10

12 TCP: Campos para Control de flujo/errores TCP se basa en el mecanismo de ventana deslizante (variable): Campo Tamaño de Ventana: nº máximo de octetos aceptados por el receptor + Opción Escalado de Ventana : aumenta los octetos TCP calcula el checksum tanto de la cabacera como de los datos haciendo uso de una pseudocabecera: Mediante el campo puntero urgente indica el desplazamiento a añadir al campo nº de secuencia del segmento para calcular el nº de secuencia del último octeto de los datos urgentes (datos de control) Tema 5: Transporte TCP/IP - 11

13 TCP: Opciones de cabecera Indica el final del campo opciones y el inicio del campo de datos. Relleno para hacer que la cabecera sea múltiplo de cuatro octetos Cada extremo de una conexión especifica en el primero de los segmentos intercambiados el tamaño máximo del segmento que el desea recibir Permite extender el tamaño de la ventana más allá del límite de octetos, fijando mediante esta opción un factor de escala al valor indicado en el campo tamaño de ventana Intercambia entre ambos extremos los valores del reloj del sistema (no todas las implementaciones hacen uso de esta opción) Tema 5: Transporte TCP/IP - 12

14 Transporte: Servicio orientado a la conexión Los protocolos orientados a conexión requieren un procedimiento explícito de establecimiento y terminación de la comunicación. El modelo más habitual de los servicios orientados a conexión se basa en dos protagonistas: Cliente: el que inicia la conexión Servidor: el que es invitado a conectar La conexión puede terminarse tanto por iniciativa del cliente como del servidor. Tema 5: Transporte TCP/IP - 13

15 Transporte: Fases de una conexión Establecimiento Connect (bloqueado) Receive Transferencia Send (bloqueado) Receive Petición conexión Conexión aceptada Datos Datos LISTEN (bloqueado) Receive Send (bloqueado) Receive Send Liberación (Libera conexión) Disconnect CLIENTE Petición desconexión Petición desconexión SERVIDOR (bloqueado) Receive Disconnect (Libera conexión) LISTEN (bloqueado) Tema 5: Transporte TCP/IP - 14

16 Transporte: Evolución de estados servidor/cliente Primitiva Connect ejecutada PENDIENTE CONEXIÓN PASIVA INACTIVO SERVIDOR CLIENTE CONEXIÓN ESTABLECIDA PENDIENTE CONEXIÓN ACTIVA Primitiva Connect ejecutada TPDU de conexión recibida PENDIENTE DESCONEXIÓN PASIVA TPDU de desconexión recibida Primitiva Disconnect ejecutada PENDIENTE DESCONEXIÓN ACTIVA Primitiva Disconnect ejecutada INACTIVO TPDU de desconexión recibida Tema 5: Transporte TCP/IP - 15

17 Transporte: Problemas del establecimiento Más difícil de lo que parece Posibilidad de duplicados retardados ~ repetición de conexiones Posibles soluciones: Direcciones diferentes por cada conexión Identificación de conexión (y caídas?) Vida limitada de los paquetes subred restringida, contador de saltos, timestamp Tema 5: Transporte TCP/IP - 16

18 TCP: coordinación de números de secuencia Ejm.: Dos usuarios X e Y en acceden vía Web a * Cada conexión IP se identifica por (dir IP origen, puerto origen, dir IP destino, puerto destino) Usuario X:( , 1024) con ( , 80) Usuario Y: ( , 1025) con ( , 80) De repente el cliente cae y es reanudado inmediatamente......las sesiones Telnet anteriores han quedado abiertas......x e Y intentan volver a conectarse, pero Y llega antes que X: Usuario X:( , 1025) con ( , 80) Usuario Y: ( , 1024) con ( , 80) X accede a la sesión anterior de Y? Tema 5: Transporte TCP/IP - 17

19 Transporte: Algoritmo de Tomlinson Establecer conexión Reloj de tiempo real en cada máquina que no se apaga Tiempo T=múltiplo de tiempo de vida de los paquetes Zona prohibida Conexión en tres tiempos con secuencias independientes para cada extremo Tema 5: Transporte TCP/IP - 18

20 Transporte: Saludo a tres vías Three way hand-shaking En el nivel de transporte pueden llegar TPDUs duplicadas (ej. un emisor que no recibió el correspondiente ACK) Con un procedimiento de conexión simple una sesión entera podría verse duplicada. El saludo a tres vías es un procedimiento de conexión que evita los problemas debidos a duplicados Para ello se identifica cada intento de conexión mediante un número diferente. El cliente elige un número para la comunicación en sentido de ida y el servidor otro para el sentido de vuelta. Estos dos números actúan como PINs que identifican la conexión frente a paquetes retrasados que pudieran aparecer por la red de conexiones anteriores. Tema 5: Transporte TCP/IP - 19

21 Saludo a tres vías 1. Cuando quiere establecer una conexión el cliente la identifica mediante un número elegido al azar o por algún procedimiento que haga poco probable la utilización del mismo número para dos conexiones diferentes. El número elegido lo comunica al servidor en la petición de conexión que le envía. 2. El servidor responde con un mensaje en el que acusa recibo de la petición y le indica al cliente que número ha elegido él para la comunicación en sentido inverso. Este número es también elegido por algún procedimiento que de una baja probabilidad de coincidencia entre dos conexiones diferentes. 3. El cliente envía un tercer mensaje en el que acusa recibo del segundo y considera establecida la conexión. Cuando recibe este tercer mensaje el servidor considera establecida la conexión Tema 5: Transporte TCP/IP - 20

22 TCP: Establecimiento de la conexión Apertura activa Apertura pasiva NSI contador de 32 bits, con incremento de 1 cada 4 s (4h46 ) Tras 6 segundos sin contestación a un SYN(1), se repite el SYN(2) Tras 24 segundos sin contestación al SYN(2), se repite el SYN(3) Si no hay contestación al SYN(3) se abandona el establecimiento Ante caídas del TCP, el arranque del software de TCP debe demorarse al menos 2 minutos TTL máximo de un paquete Tema 5: Transporte TCP/IP - 21

23 TCP: Apertura simultánea Dos aplicaciones efectúan una apertura activa a la vez Cada extremo tiene un puerto local conocido por el otro extremo TCP solo establece una conexión Tema 5: Transporte TCP/IP - 22

24 TCP: Recuperación de errores Tema 5: Transporte TCP/IP - 23

25 TCP: Liberación de la conexión Las conexiones son full-duplex cada sentido es cerrado de forma independiente Son necesarios dos segmentos por cada sentido de la conexión Cierre activo Cierre pasivo Las conexiones son iniciadas por los clientes Las liberaciones son iniciadas por cualquiera, aunque su control suele residir en el cliente Tema 5: Transporte TCP/IP - 24

26 TCP: Cierre simultáneo Dos aplicaciones efectúan un cierre activo a la vez Tema 5: Transporte TCP/IP - 25

27 TCP: Semicierre de la conexión Tema 5: Transporte TCP/IP - 26

28 TCP: Problemas en el cierre Tema 5: Transporte TCP/IP - 27

29 TCP: Diagrama de Estados Nota: La transición de SYN_RCVD a LISTEN solo es válida si se accedió a partir de LISTEN Tema 5: Transporte TCP/IP - 28

30 TCP: Segmentos de reinicio TCP envía un reinicio siempre que llegan segmentos incorrectos dentro del marco de la conexión referenciada Ejm.: Petición de conexión a un puerto no asignado UDP envía un mensaje de puerto no alcanzable TCP manda un segmento RST Liberación Ordenada : mediante segmento FIN Desordenada : mediante segmento RST Conexión Abortada descarte de datos encolados, RST inmediato, el receptor sabe que no es un cierre Conexión Semiabierta uno de los extremos ha cerrado o abortado sin conocimiento del otro extremo Fallo en uno de los nodos... No es detectable!!! Ejm.: Desconectar los clientes en vez de terminar la aplicación y apagar el nodo: si no se estaba transfiriendo datos cuando el cliente fue desconectado el servidor no se enterará de la desconexión Si el fallo es en el servidor, al recibir datos de los clientes obliga a RST Tema 5: Transporte TCP/IP - 29

31 TCP: Flujo de datos interactivos Aplicaciones sobre TCP Bloques masivos de datos: FTP, News, Carácter a carácter: Telnet, Rlogin APLICACIONES INTERACTIVAS 90 % 10 % Entrada interactiva Reconocimientos diferidos Cada pulsación genera un segmento (1 octeto) El sistema remoto puede hacer ECO No se envía ACK inmediatamente Espera 200 ms para intentar un PIGGYBACK Tema 5: Transporte TCP/IP - 30

32 TCP: Flujo de datos interactivos (Algoritmo de Nagle) 1 pulsación 41 octetos = 20 Cab. IP + 20 Cab. TCP + 1 tinygrans Una conexión no puede tener más de un segmento pequeño pendiente de ser reconocido 1º Se envía el primer byte y se retienen el resto 2º Al recibir el ACK se envía un segmento con los bytes acumulados 3º Se acumula el resto y volvemos al paso 2 Si el nº de caracteres acumulados en el buffer es igual a la mitad de la ventana o al máximo tamaño del segmento también se envía el segmento El algoritmo de Nagle sustituye el protocolo de ventana deslizante por otro de parada y espera En determinados casos es necesario desactivar este método... por ejm. XWINDOWS Tema 5: Transporte TCP/IP - 31

33 TCP: Tamaño máximo del segmento TMS: Cantidad máxima de datos a enviar por TCP al otro extremo El valor no es negociado, cada extremo lo notifica (Por defecto 536 bits) Son preferibles valores elevados (evitar la fragmentación) Al establecer la conexión el segmento SYN incluye el TMS TMS max = MTU (Header IP + Header TCP) Si la dirección IP destino es no local TMS = 536 octetos mismo NetId y mismo SubnetId = local distinto NetId = no local mismo NetId y distinto SubnetId? Local... O no local Como TMS fija el límite de los datagramas que envía el otro extremo, y el nodo permite también limitar el tamaño de los mismos, es posible evitar la fragmentación para conexiones a redes de baja MTU Tema 5: Transporte TCP/IP - 32

34 TCP: Flujo masivo de datos (algoritmo de la ventana deslizante) El tamaño de la ventana varía en función de la memoria del receptor La ventana se desplaza hacia a la derecha a medida que el receptor reconoce los datos: 1. Se cierra a medida que el extremo izdo. avanza hacia la dcha. (debido a los ACK) 2. Se abre a medida que el extremo dcho. Avanza hacia la dcha. Permitiendo más datos (el receptor lee datos reconocidos y libera espacio en el buffer) 3. Se reduce cuando la distancia entre los extremos disminuye 2048, 4096, 8192 o octetos Buffer recepción ventana ofrecida max. El aumento del buffer de 4096 a aumenta el rendimiento un 40% Tema 5: Transporte TCP/IP - 33

35 La aplicación escribe 2 KB Emisor Receptor TCP: Gestión de la Ventana Deslizante Buffer 0 4K Vacío La aplicación escribe 3 KB 2 KB Emisor Bloqueado El emisor puede enviar hasta 2 KB Lleno La aplicación lee 2 KB 2 KB 3 KB Tema 5: Transporte TCP/IP - 34

36 TCP: Flujo masivo de datos (Síndrome de la ventana tonta) Supongamos una aplicación que genera datos con rapidez y los envía a otra, que los recoge del buffer TCP a razón de 1 byte cada vez: 1º El buffer de TCP receptor se llena. 2º El TCP receptor notifica al emisor que su ventana está cerrada (ventana 0). 3º La aplicación receptora lee 1 byte del buffer de TCP. 4º El TCP receptor envía un ACK al emisor para anunciarle que dispone de 1 byte de espacio. 5º El TCP emisor envía un segmento con 1 byte de información útil. 6º Volvemos al punto 1 hasta que se termine la sesión. Es un caso similar al de datos interactivos, solo que ahora el causante es el Receptor Algoritmo de Clark RFC 813: El TCP receptor no debe notificar el cambio de ventana al emisor mientras no tenga espacio suficiente en su buffer (longitud máxima admitida en la conexión, o la mitad del espacio total del buffer) Tema 5: Transporte TCP/IP - 35

37 Ventana Host 1 Host 2 SYN 1000 bytes 1000 bytes 1000 bytes 1000 bytes TCP: Ejm de Control de Ventana Seq = 1000, Win = 4000 Seq = 1500, Ack = 1001, Win = 4000 Seq = 1001, Ack = 1501 Seq = 1501, Ack = 2001 Seq = 2001, Ack = 2501 Seq = 3001, Ack = 2501 Seq = 4001, Ack = 2501 SYN 1000 bytes Ventana Bloqueado 1000 bytes Seq = 2501, Ack = 5001 Seq = 2501, Ack = 5001, Win = 2000 Seq = 5001, Ack = 2501 Seq = 2501, Ack = 6001, Win = 3000 Aplicación lee datos Tema 5: Transporte TCP/IP - 36

38 TCP: Reenvío de segmentos Tema 5: Transporte TCP/IP - 37

39 Ventana Timeout Timeout TCP: Retransmisión con retroceso N (Go-Back-N) Host 1 Host 2 SYN 1000 bytes 1000 bytes 1000 bytes 1000 bytes Bloqueado 1000 bytes Seq = 1000, Win = 4000 Seq = 1500, Ack = 1001, Win = 4000 Seq = 1001, Ack = 1501 Seq = 1501, Ack = 2001 Seq = 2001, Ack = 2501 Seq = 3001, Ack = 2501 Seq = 4001, Ack = 2501 Seq = 2501, Ack = 3001 Seq = 3001, Ack = 2501 Seq = 4001, Ack = 2501 Seq = 2501, Ack = 5001, Win = 2000 Seq = 5001, Ack = 2501 Seq = 2501, Ack = 6001, Win = 3000 SYN 1000 bytes Ignorada Ventana Aplicación lee datos Tema 5: Transporte TCP/IP - 38

40 Ventana Timeout Host 1 Host bytes 1000 bytes 1000 bytes 1000 bytes Bloqueado 1000 bytes Seq = 1000, Win = 4000 Seq = 1500, Ack = 1001, Win = 4000 Seq = 1001, Ack = 1501 Seq = 1501, Ack = 2001 Seq = 2001, Ack = 2501 Seq = 3001, Ack = 2501 Seq = 4001, Ack = 2501 Seq = 2501, Ack = 5001, Win = 2000 Seq = 5001, Ack = 2501 Seq = 2501, Ack = 6001, Win = 3000 Retransmisión con repetición selectiva SYN 1000 bytes Seq = 2501, Ack = 3001 Seq = 3001, Ack = 2501 SYN 1000 bytes Ventana Tema 5: Transporte TCP/IP Aplicación lee datos

41 TCP: Flujo masivo de datos (flag PUSH) Notifica del emisor al receptor para que pase todos los datos existentes al proceso receptor: - El segmento con el flag activado - Los datos TCP recibidos anteriormente para el proceso receptor La especificación original permite al interfaz de programación activar el flag La especificación de Berkeley activa el flag automáticamente cuando los datos contenidos han dejado vacío el buffer de envío... Para cada escritura de la aplicación, ya que los datos se envían cuando se escriben!!!... Por eso, la mayoría de las implementaciones ignoran los flag push, ya que nunca retrasan el envío de los datos recibidos a la aplicación Tema 5: Transporte TCP/IP - 40

42 TCP: Flujo masivo de datos El emisor transmite a la red varios segmentos hasta completar el tamaño de ventana notificado por el receptor (arranque lento)...en direcciones no locales los routers intermedios pueden quedarse sin espacio de almacenamiento Solución: insertar los paquetes nuevos a la velocidad de los reconocimientos Ventana de Congestión (VENC): Control de flujo impuesto por el emisor 1º Al establecer la conexión VENC=1 2º Al recibir un ACK VENC++ 3º El emisor puede transmitir el valor más pequeño del VENC o de la ventana notificada y volvemos al paso 2... El VENC crece de forma exponencial Si se sobrepasa la capacidad de la red, los routers intermedios comenzarán a descartar paquetes... La VENC es demasiado grande!!! Tema 5: Transporte TCP/IP - 41

43 TCP: Slow Start (primera fase) Inicialmente la VC (Ventana de Congestión) tiene el tamaño de un MSS (Maximum Segment Size) Por cada segmento enviado con éxito la ventana se amplía en un MSS. En la práctica esto supone un crecimiento exponencial en potencias de dos. Si la ventana de congestión supera a la de control de flujo se aplica ésta con lo cual aquella deja de crecer Ventana Emisor Receptor Con MSS = 1 MSS SEG 1 1KB en 7 ACK 1 iteraciones se 2 MSS SEG SEG 3 llega a 64 KB, 2 ACK 2 ACK 3 tamaño SEG 4 SEG 5 SEG 6 ACK 4 máximo de la 4 MSS SEG 7 ACK 5 ACK 6 ventana ACK 7 SEG 8 SEG 9 SEG 10 ACK 8 8 MSS SEG 11 ACK 9 SEG 12 ACK 10 SEG 13 ACK 11 SEG 14 ACK 12 SEG 15 ACK 13 ACK 14 ACK 15 Tema 5: Transporte TCP/IP - 42

44 Cuando se pierde un segmento: La VC vuelve a su valor inicial Se fija un umbral de peligro en un valor igual a la mitad de la VC que había cuando se produjo la pérdida. La VC crece como antes hasta el umbral de peligro; a partir de ahí crece en sólo un segmento cada vez Ventana 1 MSS 2 MSS 4 MSS 5 MSS 6 MSS Slow start (segunda fase) Emisor SEG 16 Congestion Avoidance Receptor ACK 16 Segmento 15 perdido y retransmitido SEG SEG 1718 ACK ACK SEG SEG 19 SEG 20 SEG ACK ACK 19 ACK 20 ACK SEG SEG 23 SEG 24 SEG 25 ACK SEG 26 ACK ACK 24 ACK 25 ACK SEG SEG 28 SEG 29 SEG 30 ACK SEG 31 ACK 28 SEG 32 ACK ACK 30 ACK 31 ACK Tema 5: Transporte TCP/IP - 43

45 Tema 5: Transporte TCP/IP - 44

46 TCP: Flujo masivo de datos (Rendimiento) Cada nuevo ACK aumenta el VENC en uno Hay un ACK por cada segmento mismo espaciado entre segmentos y ACK s VENC aumenta hasta que los canales de envío/recepción están llenos Hay tantos ACK camino de vuelta como segmentos en el camino de ida Cuál debería ser el tamaño de la ventana? La ventana notificada por el receptor debería ser igual al tamaño en el cual el canal está lleno de datos: Capacidad (bytes) = Ancho de banda (bytes/seg) * Tiempo de retorno (seg) Producto ancho de banda-retorno Tema 5: Transporte TCP/IP - 45

47 TCP: Modo urgente Uno de los extremos informa que se han insertado datos urgentes en el flujo de información TCP informa al proceso receptor del puntero urgente si no hay otro pendiente ya en la conexión, o si el puntero avanza en el flujo de datos La aplicación receptora lee el flujo de datos y dice cuándo se detecta el puntero urgente Como existen datos desde la posición de lectura actual hasta el puntero urgente, la aplicación se considera en modo urgente Una vez pasado el puntero urgente, la aplicación vuelve a su estado normal No es un modo de control fuera de banda, sería necesaria una segunda conexión TCP Ejm.: TELNET o RLOGIN al pulsar la tecla de interrupción, o en FTP cuando se cancela la transferencia Desde el servidor al cliente En modo urgente se envía URG en cualquier caso El TCP receptor notifica al proceso cliente, lee el mensaje del servidor, abre la ventana y permite el flujo de datos Varios URG consecutivos? El puntero urgente es sobreescrito Los datos importantes deben ser marcados Telnet marca los comando precediéndolos con un byte 255 Tema 5: Transporte TCP/IP - 46

48 TCP nivel de transporte fiable Hasta 4 contadores por conexión: Reconocimiento en cada extremo Detección de pérdidas mediante temporizador Retransmisión por pérdida 1. Temporizador de retransmisión: cuando se espera un reconocimiento del otro extremo. 2. Temporizador de persistencia: permite transmitir información acerca del tamaño de la ventana aún cuando el otro extremo haya cerrado su ventana de recepción. 3. Temporizador keepalive para detectar cuándo el otro extremo se ha desconectado o rebotado. 4. Temporizador 2MSL: mide el tiempo que la conexión estuvo en tiempo de espera. Retraso exponencial TCP: Timeout El primer timeout se produce 1,5 seg después de la primera transmisión Cada retransmisión duplica el valor del timeout Límite de 64 seg. Algoritmo de Karn Tema 5: Transporte TCP/IP - 47

49 TCP A TCP: Timer de persistencia TCP B Mientras la ventana está cerrada el TCP que espera puede enviar de vez en cuando (persistence timer) un segmento con un byte de datos (por si se ha perdido un segmento anunciando una ventana mayor que cero) Tiempo 100 bytes ( ) Buffer lleno Timer de Persistencia Bloqueado Datos leídos por la aplicación 1 byte (601) Datos puestos en buffer para la aplicación Tema 5: Transporte TCP/IP - 48

50 TCP: Mensajes de keepalive TCP Servidor Tiempo 100 bytes ( ) Evitan que se queden conexiones medio abiertas Se implementan reenviando el último byte transmitido en un segmento; el receptor descarta el dato pero devuelve un ACK Si se envían varios keepalive sin respuesta se considera que se trata de una conexión medio abierta y se cierra. Para declarar una conexión medio abierta se espera a veces hasta 2 horas. El tiempo de envío de los mensajes se regula con el timer de keepalive. Suele ser del orden de 2 minutos. El keepalive no requiere modificaciones en el TCP receptor TCP Cliente Datos puestos en buffer para la aplicación Timer Keepalive 1 byte (600) Datos duplicados descartados Tema 5: Transporte TCP/IP - 49

51 TCP: Medición del tiempo de retorno Las modificaciones de rutas y de tráfico cambian a lo largo de una conexión Es necesario seguir los cambios y modificar los timeout TCP debe medir el tiempo de retorno entre un byte enviado con un NS dado y la recepción del ACK correspondiente TCP estima el tiempo de retorno mediante un filtro paso bajo: MRTT = *MRTT + (1- )RTT Factor de corrección 0,9 Mean round trip time 90% del anterior 10% del nuevo El RFC793 recomienda un tiempo de retransmisión: RTO = R* Factor de variancia 2 Otras estimaciones tienen en cuenta la desviación estándar: Jacobson D = D viejo + (1- ) MRTT viejo RTT 0,75 RTO = MRTT + 4*D Ver TCP1.PDF Tema 5: Transporte TCP/IP - 50

52 TCP: Excepciones de uso El intercambio de mensajes es muy escaso, ej.:consultas al DNS (servidor de nombres) La aplicación es en tiempo real y no puede esperar los ACKs. Ej.: videoconferencia, voz sobre IP. Los mensajes se producen regularmente y no importa si se pierde alguno. Ej: NNTP, SNMP El medio de transmisión es altamente fiable y sin congestion (LANs). Ej: NFS Se envía tráfico broadcast/multicast Tema 5: Transporte TCP/IP - 51

53 UDP: Protocolo de Datagrama de Usuario Se basa en el mismo principio no fiable y no orientado a la conexión de IP: No utiliza reconocimientos No proporciona control de flujo No reordena los mensajes recibidos Los mensajes pueden perderse, duplicarse, llegar fuera de orden o más deprisa que el receptor procesarlos El programa que utiliza UDP acepta la responsabilidad de gestionar el problema de la fiabilidad Tema 5: Transporte TCP/IP - 52

54 UDP: Identificación del destinatario Sistemas multiproceso Destinatario de un mensaje proceso Se crean y destruyen dinámicamente Reemplazo sin indicación a los extremos Los destinos son identificados mediante las funciones que implementan Conjunto abstracto de puntos de destino Puertos de protocolo El S.O. Proporciona el mecanismo de interfaces para su asignación Acceso síncrono Si un proceso intenta extraer datos del puerto antes de que lleguen, el SO lo bloquea Al llegar los datos, el SO pasa los datos y rearranca el proceso Cada mensaje contiene los números de puerto de origen y destino posibilitando las respuestas Tema 5: Transporte TCP/IP - 53

55 UDP: Formato de los mensajes Puerto de origen y Puerto de destino: identifican al proceso emisor y receptor...puerto de origen es opcional (0 si no se utiliza) Longitud: nº de octetos de cabecera + datos. Valor mínimo = 8 Checksum: (opcional) valor 0 si no se calcula (IP no chequea los datos) Divide los datos en campos de 16 bytes Complemento a uno de su suma en complemento a uno Tema 5: Transporte TCP/IP - 54

56 UDP: Pseudocabecera UDP Es añadida al datagrama antes de efectuar el cálculo del Checksum El relleno a ceros asegura múltiplos de 16 bits Para calcular el checksum: Rellena el campo a ceros Calcula la suma en complemento a uno de 16 bits (incluida la pseudocabecera, cabecera UDP y datos) Verifica que el destino es correcto La comprobación es realizada mediante la dir IP de la cabecera IP Campo Protocolo de IP (17 para UDP) Sin incluir la pseudocabecera Tema 5: Transporte TCP/IP - 55

57 UDP: Multiplexación/Demultiplexación de Puertos Mux/Demux a través de Puertos UDP demultiplexa las UDP de IP basándose en los puertos Cada puerto tiene asociada una cola Caso de no encontrar el puerto asociado al datagrama se genera un comando ICMP de puerto inalcanzable y descarta el datagrama Caso de encontrar el puerto, el datagrama es encolado Caso de encontrar el buffer lleno, el datagrama es descartado Tema 5: Transporte TCP/IP - 56

58 UDP: Puertos reservados y disponibles Dos métodos de asignar los puertos: Asignación universal: Puertos bien conocidos Asignación dinámica: el SO asigna los puertos y los extremos se informan de las asignaciones Tema 5: Transporte TCP/IP - 57

59 CLAVE CLAVEUNIX DESCRIPCION RESERVADO 7 ECHO echo ECHO 9 DISCARD discard Discard 11 USERS systat Active Users 13 DAYTIME daytime Daytime 15 - nestat Who is up or NEASTAT 17 QUOTE qotd Quote of the day 19 CHARGEN chargen Character Generetor 37 TIME time Time 42 NAMESERVER name Host Name Server 43 NICNAME whois Who Is 53 DOMAIN nameserver Domain Name Server 67 BOOTPC bootps Bootstrap Protocol Server 68 BOOTPC bootpc Bootstrap Protocol Client 69 TFTP tftp Trivial File Transfer 111 SUNRPC sunrpc Sun Microsystems RPC 123 NTP ntp Network Time Protocol snmp SMNP net monitor snmp-trap SNMP traps biff UNIX comsat who UNIX rwho daemon syslog system log timed Time daemon Tema 5: Transporte TCP/IP - 58

60 UDP: Tamaño máximo de los datagramas Longitud de 16 bits bytes Dos posibles límites: 20 bytes de cabecera IP 8 bytes de cabecera UDP bytes para datos El interfaz de programación: los API de los sockets establecen los buffer de emisión/recepción. Valor por defecto de 8192 bytes (NFS) La implementación particular TCP/IP: todo sistema debe ser capaz de recibir al menos datagramas de 576 bytes. RIP, DNS, TFTP, BOOTP y SNMP restringen los datos de aplicación a 512 bytes o menos. Tema 5: Transporte TCP/IP - 59

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