Capa Transporte3-1 Capítulo 3: Capa transporte ELO322: Redes de Computadores Agustín J. González Este material está basado en el material preparado como apoyo al texto Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004.

Capa Transporte3-2 Capítulo 3: Capa Transporte Objetivos: r Entender los principios detrás de los servicios de la capa transporte: m Multiplexing / demultiplexing m Transferencia de datos confiable m Control de flujo m Control de congestión r Aprender sobre los protocolos de transporte en la Internet: m UDP: transporte sin conexión m TCP: transporte orientado a la conexión m Control de congestión en TCP

Capa Transporte3-3 Contenido de Capítulo 3 r 3.1 Servicios de la capa transporte r 3.2 Multiplexing y demultiplexing r 3.3 Transporte sin conexión: UDP r 3.4 Principios de transferencia confiable de datos r 3.5 Transporte orientado a la conexión: TCP m Estructura de un segmento m Transferencia confiable de datos m Control de flujo m Gestión de la conexión r 3.6 Principios del control de congestión r 3.7 Control de congestión en TCP

Capa Transporte3-4 Protocolos y servicios de transporte r Proveer comunicación lógica entre procesos aplicación corriendo en diferentes hosts r Los protocolos de transporte corren en sistemas terminales (computadores, no equipos internos como routers) m Lado Tx: divide el mensaje de la aplicación en segmentos, y los pasa a la capa de red m Lado Rx: re-ensambla los segmentos del mensaje, y lo pasa a la capa aplicación r Hay más de un protocolo de transporte disponible para las aplicaciones m Internet: TCP y UDP application transport network data link physical application transport network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical logical end-end transport

Capa Transporte3-5 Capa Transporte vs. Red r Capa de red: encargada de la comunicación lógica entre hosts r Capa transporte: encargada de la comunicación lógica entre procesos m Descansa en, mejora los servicios de la capa de red Analogía: 12 niños envían cartas a 12 niños. Ann y Bill recopila las cartas en cada hogar y las envía por correo. También distribuyen las cartas que llegan. r procesos = niños r Mensajes aplicación = cartas en sobres r hosts = casas r Protocolo de transporte = Ann y Bill r Protocolo capa red = servicio de correos

Capa Transporte3-6 Protocolos de capa transporte en Internet r Entrega confiable y en orden (TCP) m Tiene: control de congestión m Control de flujo m Establecimiento de conexión r Entrega no confiable, talvez desordenada: (UDP) m Básicamente el mismo servicio que “mejor esfuerzo (“best-effort”) IP r Qué servicios no se ofrecen: m Garantías de retardo m Garantías de ancho de banda m (Básicamente porque no es posible ofrecerlo basándose en los servicios de IP) application transport network data link physical application transport network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical logical end-end transport

Capa Transporte3-7 Contenido de Capítulo 3 r 3.1 Servicios de la capa transporte r 3.2 Multiplexing y demultiplexing r 3.3 Transporte sin conexión: UDP r 3.4 Principios de transferencia confiable de datos r 3.5 Transporte orientado a la conexión: TCP m Estructura de un segmento m Transferencia confiable de datos m Control de flujo m Gestión de la conexión r 3.6 Principios del control de congestión r 3.7 Control de congestión en TCP

Capa Transporte3-8 Multiplexación/demultiplexación aplicación transporte red enlace física P1 aplicación transporte red enlace física aplicación transporte red enlace física P2 P3 P4 P1 host 1 host 2 host 3 = proceso= socket Entrega del mensaje recibido al socket correcto Demultiplexación en host Rx: Recolección de datos desde múltiples sockets e incorporar encabezados (luego usados para demulteplexación Multiplexación en host Tx:

Capa Transporte3-9 Cómo trabaja la demultiplexación r El host recibe datagramas IP m Cada datagrama tiene dirección IP fuente y dirección IP destino m Cada datagrama lleva 1 segmento de la capa transporte m Cada segmento tiene números de puerto fuente y destino (recordar: hay números de puerto conocidos para aplicaciones específicas) r El host usa direcciones IP y números de puertos para conducir un segmento al socket apropiado # puerto fuente# puerto dest. 32 bits Datos de la aplicación (mensaje) Otros campos del encabezado Formato de segmento TCP/UDP

Capa Transporte3-10 Demultiplexión sin conexión (UDP) r Creamos sockets con números de puerto: DatagramSocket mySocket1 = new DatagramSocket(99111); DatagramSocket mySocket2 = new DatagramSocket(99222); r El Socket UDP queda identificado por 2-tupla: ( dirección IP dest, número puerto dest) r Cuando un host recibe un segmento UDP: m Chequea número de puerto destino en segmento m Dirige el segmento UDP al socket con ese número de puerto r Datagramas IP con direcciones IP y/o números de puerto origen diferentes pueden ser dirigidos al mismo socket

Capa Transporte3-11 Demultiplexión sin conexión (cont) DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket(6428); Cliente IP:B P2 cliente IP: A P1 P3 servidor IP: C PO: 6428 PD: 9157 PO: 9157 PD: 6428 PO: 6428 PD: 5775 PO: 5775 PD: 6428 PO: puerto origen, provee “dirección de retorno”

Capa Transporte3-12 Demultilexión orientada a la conexión r Sockets TCP queda definido por 4-tupla: m Dirección IP Origen m Número de puerto Origen m Dirección IP Dest. m Número de puerto Dest. r Host Rx usa los cuatro valores para dirigir los segmentos al socket apropiado. r Un Host servidor puede soportar muchos sockets TCP simultáneos: m Cada socket es identificado por su 4-tupla propia r Servidores Web tiene sockets diferentes por cada cliente conectado m HTTP no-persistente tendrá diferentes sockets por cada requerimiento

Capa Transporte3-13 Demultiplexión orientada a la conexión (cont.) Cliente IP:B P1 cliente IP: A P1P2P4 servidor IP: C PO: 9157 PD: 80 PO: 9157 PD: 80 P5P6P3 IP-D: C IP-O: A IP-D: C IP-O: B PO: 5775 PD: 80 IP-D: C IP-O: B

Capa Transporte3-14 Demultiplexión orientada a la conexión (cont.) Cliente IP:B P1 cliente IP: A P1P2 servidor IP: C PO: 9157 PD: 80 PO: 9157 PD: 80 P3 IP-D: C IP-O: A IP-D: C IP-O: B PO: 5775 PD: 80 IP-D: C IP-O: B P4

Capa Transporte3-15 Contenido de Capítulo 3 r 3.1 Servicios de la capa transporte r 3.2 Multiplexing y demultiplexing r 3.3 Transporte sin conexión: UDP r 3.4 Principios de transferencia confiable de datos r 3.5 Transporte orientado a la conexión: TCP m Estructura de un segmento m Transferencia confiable de datos m Control de flujo m Gestión de la conexión r 3.6 Principios del control de congestión r 3.7 Control de congestión en TCP

Capa Transporte3-16 UDP: User Datagram Protocol [RFC 768] r Protocolo Internet de transporte “sin adicionales” r Servicio de “mejor esfuerzo”, un segmento UDP puede ser: m perdido m Entregado a la aplicación fuera de orden r Sin conexión: m No hay handshaking (apretón de manos) entre servidor y receptor UDP m Cada segmento UDP en manejado en forma independiente de los otros Por qué existe UDP? r No requiere establecimiento de conexión (lo cual agrega retardo) r simple: no se requiere mantener estado en el Tx y el Rx r Pequeño segmento de encabezado => menor overhead r No hay control de congestión: UDP puede transmitir tan rápido como se desee

Capa Transporte3-17 UDP: más r A menudo es usado por flujos (streaming) multimedia en aplicaciones por: m Tolerancia a pérdia m Sensibilidad a la tasa r Otros usos de UDP m DNS m SNMP (Simple Network Management Protocol) r Transferencia confiable sobre UDP: agrega confiabilidad en la capa aplicación m Recuperación de errores específicos según la aplicación! # puerto origen# puerto dest. 32 bits Datos de la Aplicación (mensaje) Formato segmento UDP largo checksum Largo, en bytes del segmento UDP, incluyendo encabezados

Capa Transporte3-18 Checksum UDP (suma de chequeo) Transmisor: r Trata el contenido de cada segmento como una secuencia de enteros de 16 bits r checksum: suma del contenido del segmento y luego tomamos el complemento 1. r Transmisor pone el valor del checksum en el campo checksum del datagrama UDP Receptor: r Calcula el checksum del segmento recibido r Chequea si el valor calculado corresponde al valor de checksum recibido en el campo: m NO corresponde - error detectado m SI - no hay error detectado. Pero podría haber errores sin embargo? Más luego …. Objetivo: detectar “errores” (e.g., bits cambiados) en segmentos transmitidos

Capa Transporte3-19 Ejemplo Checksum en Internet r Notar m Cunado sumamos números, la reserva del bit más significativo debe ser sumada al resultados m Tomar el complemento 1 no es más que invertir los bits r Ejemplo: sumar dos enteros de 16-bits Sumar reserva suma checksum

Capa Transporte3-20 Contenido de Capítulo 3 r 3.1 Servicios de la capa transporte r 3.2 Multiplexing y demultiplexing r 3.3 Transporte sin conexión: UDP r 3.4 Principios de transferencia confiable de datos r 3.5 Transporte orientado a la conexión: TCP m Estructura de un segmento m Transferencia confiable de datos m Control de flujo m Gestión de la conexión r 3.6 Principios del control de congestión r 3.7 Control de congestión en TCP