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Capítulo 17:

 Mecanismos del protocolo de transporte

*Mecanismos del protocolo de transporte

- Servicio de red seguro con seguimiento

Supongamos que un servicio de red acepta bloques de datos de tamaño arbitrario y los envía con seguridad del 100%. Si esto es así, TCP es muy sencillo:

1. Direccionamiento: sea un usuario que desee mandar datos a otro pero sin establecer conexión. Para ello, el usuario especifica la dirección de destino, el identificador de usuario, puerto del usuario final, etc. TCP toma los datos necesarios del bloque pasado por el usuario y luego, tras procesar su parte de trabajo, pasa el control y los datos a la siguiente capa. Una pregunta que debe responderse es ¿cómo sabe el usuario la dirección del usuario de destino? Bien el usuario sabe la dirección, bien la dirección está establecida de antemano y es conocida, bien utilizando un servidor de nombres o bien el destino es un servicio general que se conoce y cuando es requerido, da la dirección del destino solicitado.

2. Multiplexación: TCP puede permitir que varios usuarios la utilicen mediante varios puertos identificados. La multiplexación puede hacerse también hacia abajo, estableciendo varios puntos de contacto con la capa de red para permitir el envío de datos por varios circuitos virtuales, aumentando el rendimiento.

3. Control de flujo: el control de flujo en TCP es muy complejo ya que intervienen usuarios (sin pronosticar su velocidad de emisión de datos). Para controlar el flujo, TCP del destinatario puede hacer 4 cosas: no hacer nada, en cuyo caso todos los datos que lleguen después de que se sature TCP serán descartados (no confirmados) y el emisor los retransmitirá (situación muy ineficaz y poco segura), rechazar los segmentos del servicio de red, con lo que esta capa controlará el flujo (ya que tiene mecanismos para ello) haciéndole saber a la capa de red del emisor que no se aceptarán más datos (este mecanismo es tosco), usar protocolo de ventana deslizante, pero en algunos tipos de redes no seguras, la capa TCP del emisor no sabe si la falta de confirmaciones es porque se han perdido o por el control de flujo y un esquema de créditos es parecido a la ventana deslizante pero las confirmaciones no implican una aceptación de nuevos segmentos.

4. Establecimiento y cierre de la conexión: un usuario informa a su TCP de que quiere establecer una conexión con otro usuario, entonces TCP manda una señal de sincronización a la capa TCP del receptor y si el receptor la admite, el TCP del receptor informa a su usuario de que hay conexión, luego manda una señal de sincronización al TCP del emisor y se pone en modo conexión. Un vez que TCP del emisor recibe la señal de TCP del receptor, se pone también en conexión establecida. Cualquiera de los dos TCP puede cortar la conexión. Este tipo de conexión es muy robusta y permite mucha libertad a ambos lados de la conexión. Para que no se pierdan datos, para poner fin a una conexión, el que solicita el fin informa al otro de que solicita final de conexión y espera que se le confirme esta solicitud, de esta forma no se perderán datos que estén en camino.

- Servicios de red seguros

La seguridad implica que los segmentos no se pierdan y que lleguen en la secuencia correcta. En esta capa es complicado asegurar la llegada y la secuencialidad de los segmentos. Para comprender esto, veamos siete aspectos relacionados:

1. Transporte en orden: TCP numera los segmentos con el número de orden de los datos que contiene, es decir, si el primer segmento se numera con un 0 y contiene 1200 bytes, el siguiente segmento se numera como 1200.

2. Estrategia de retransmisión: se usa una estrategia de confirmaciones positivas para que el receptor informe al emisor de la llegada correcta de un segmento (confirmar el 4, confirma todos los anteriores). Cuando no se confirma un segmento antes de que expire un temporizador, se debe retransmitir. Para fijar el temporizador se puede hacer fijo siempre con un valor, pero esto no soluciona el problema cuando hay condiciones cambiantes de tráfico en la red; la utilización de un temporizador que se adapte a las condiciones de la red también tiene sus inconvenientes.

3. Detección de duplicados: cuando un segmento se pierde, el emisor, al no recibir confirmación envía un duplicado, pero supongamos que lo que ocurrió no fue que se perdió sino que expiró el temporizador o se perdió la confirmación, entonces al receptor le llegan dos duplicados, por lo que debe de ser capaz de conservar uno y desechar el otro. Un problema a tener en cuenta es que la numeración de los segmentos se debe hacer módulo un número muy grande para que no se numeren dos segmentos con el mismo número y que ambos estén en la red al mismo tiempo. Un problema adicional es que haya segmentos circulando aún cuando la conexión se haya cerrado, si un instante después se abre otra vez, el receptor podría recibir estos segmentos que ya no son válidos y confundirlos con los nuevos de la nueva transmisión, y para solucionar esto, el receptor debe recordar los últimos segmentos que recibió en la última conexión.

4. Control de flujo: el tipo de control d flujo más robusto es el de créditos. Este sistema consiste en que cuando el receptor recibe un segmento, en la confirmación se incluye este segmento y todos los anteriores y además se le indica al emisor que hay disponibilidad para aceptar un número determinado de nuevos segmentos (crédito). Este sistema hace que si se pierde una confirmación, la siguiente confirma a la anteriormente perdida y además, cuando un temporizador del emisor expira, éste volverá a enviar el segmento.

5. Establecimiento de la conexión: se requiere un diálogo entre los dos sistemas para establecer la comunicación y para eso se utiliza una señal de sincronización. Hay un mecanismo para repetir señales de sincronización en caso de que estas no lleguen. Para evitar confusión en la repetición de señales de sincronismo, estas son numeradas, y además tienen un campo de confirmación de haber sido recibidas.

6. Cierre de la conexión: puede darse la situación en que una señal de fin de conexión se anticipe a uno o varios segmentos de datos, entonces, se perderán estos segmentos; para evitar esta situación se añade un campo de último segmento a transmitir en el segmento de señalización de final de transmisión, de este modo el receptor esperará los segmentos restantes.

7. Recuperación de caídas: Puede ocurrir que uno de los sistemas falle, caso en el cual se desconectará, perdiéndose todos los datos que se contenían en su configuración. Pero el otro sistema conectado ignora que exista este problema, así que continuará enviando datos hasta que sus temporizadores terminen. Entonces se dará por concluida la desconexión.

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