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Unidad 6

Universidad Nacional de Jujuy – Cátedra de Comunicaciones – Arquitectura de Redes

Capa de TRANSPORTE

Concepto y Funciones


El objetivo fundamental de la capa de Transporte es proporcionar un servicio eficiente, confiable y económico a sus usuarios, que son los procesos de la capa de aplicación.

Las funciones mas importantes son: Garantizar un servicio mas confiable que el

brindado por la capa de RED subyacente (Mejorar QOS).

Administración de las conexiones. Direccionamiento de Transporte (Puertos). Multiplexión Recuperación ante caídas de la Subred.

APLICACION

PRESENTACION

SESION

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE DATOS

FISICA


Servicios proporcionados a las capas superioresLa capa de Transporte puede diseñarse considerando:

1. Debe poder detectar paquetes perdidos

y datos alterados.

2. Mejorar la calidad de servicio entregada por

la capa de RED.

3. Debe encargarse del control de flujo y de secuencia de los paquetes de extremo a extremo.

4. Debe administrar las conexiones a sus Puntos de Acceso al servicio de Transporte (TSAP).

5. Debe hacer posible la Multiplexión desde y hacia la capa de RED.


La capa de Transporte como QOSLa Calidad de Servicio (QOS) es considerada la función principal:

Al momento de establecer una conexión, el servicio de Transporte puede permitir al usuario especificar valores preferidos, aceptables y mínimos para ciertos parámetros de servicio .

Es responsabilidad de la capa de transporte examinar estos parámetros y, dependiendo de los tipos de servicio de red disponibles, determinar si puede proporcionar el servicio requerido.

En algunos casos, la capa de transporte puede darse cuenta de que algunos parámetros son inalcanzables, en cuyo caso indica al solicitante que falló el intento de conexión, sin molestarse en comunicarse con el destino.

En otros casos, la capa de transporte puede abrir una negociación abierta con la máquina destino y de acuerdo al resultado de la misma acepta o rechaza la conexión.

Una vez que se han negociado las opciones, permanecen así durante el resto de vida de la conexión.


Los parámetros de QOS Retardo de establecimiento de la conexión: tiempo entre la

solicitud de una conexión y la confirmación del usuario. Probabilidad de falla de establecimiento de la conexión: es la

posibilidad de que una conexión no se establezca en un lapso determinado.

Rendimiento: mide la cantidad de bytes de datos de usuario transferidos por segundo, medido durante algún intervalo de tiempo.

Retardo de tránsito: tiempo entre el envío de un mensaje de la máquina de origen y su recepción por la máquina de destino.

Tasa de error residual: cantidad de mensajes perdidos o alterados como una fracción del total enviado.

Prioridad: el usuario puede indicar qué conexiones son más importantes que otras.

Tenacidad: da la probabilidad de que la capa de transporte por sí misma termine instantáneamente una conexión debido a problemas internos o congestionamiento.


Protocolos de Transporte Muchas de las funciones de los protocolos de transporte son

similares a las implementadas en la capa de enlace como, control de errores, control de flujo y control de secuencia de los paquetes.

La diferencia es el entorno donde trabaja cada uno. En la capa de Transporte, el canal de la capa de enlace es reemplazado por una subred completa.Enrutador

Canal físico de comunicación

Enrutador Subred

Host

(a) Enlace (b) Transporte


Administración de la conexiónDireccionamientoCuando una aplicación intenta conectarse con un proceso

remoto, debe especificar la dirección de transporte donde este reside.

Estas direcciones que llamaremos TSAP pueden ser fijas y conocidas por adelantado o variables y por lo tanto desconocidas a priori por el origen.

Para el segundo caso, se suele utilizar un Servidor de Procesos que se encuentra activo en una dirección estable y que tiene la capacidad de activar una dirección TSAP temporal y comunicarla al origen para que este pueda realizar la conexión.

Esta proceso se realiza mediante el protocolo inicial de conexión

Transport Service Access Point = Punto de Acceso al Servicio de Transporte


Establecimiento de la conexiónSería un proceso simple si no consideramos que la RED

puede perder o duplicar paquetes.

Uno de los principales problemas es la existencia de paquetes duplicados retrasados que podrían quedar “vagando” por la red.

La solución implementada consiste en limitar el tiempo de vida de los paquetes por alguna de las siguientes técnicas: Diseño de subred restringido

Incluye el diseño de la red de tal manera que impida que los paquetes hagan ciclos infinitos

Contador de saltos en cada paquete Consiste en incrementar el conteo de saltos en cada reenvío para que este sea

eliminado al superar el valor máximo.

Marca de tiempo en cada paquete requiere que cada paquete lleve la hora en la que fue creado, acordando los

enrutadores descartar cualquier paquete que haya rebasado cierto tiempo predeterminado. Este método requiere que los relojes de los enrutadores estén sincronizados.


Liberación de la Conexión

Hay dos posibilidades de liberar una conexión:

Liberación asimétrica Es una liberación abrupta.

Cualquiera de los extremos puede terminar la conexión.

En general hay pérdida de datos.

Liberación simétrica Trata la conexión bidireccional como dos

conexiones unidireccionales distintas.

Requiere que cada extremo libere una conexión.

Suele no haber pérdida de datos.


Liberación de la ConexiónEn el caso de la Liberación Simétrica, aunque es

menos probable puede haber pérdida de datos.

a) Caso normal del protocolo de acuerdo de tres vías.

b)Pérdida del último ACK.

c) Respuesta perdida

d)Respuesta perdida y pérdida de las DR subsecuentes


Control de Flujo y Almacenamiento Temporal

El control de Flujo al igual que en la capa de Enlace tiene que ver con la disponibilidad de Buffers de Almacenamiento temporal en el origen y en el destino.

A pesar de esta similitud, la estrategia de asignación de estos Buffers es mas compleja y debe seguir las siguientes premisas: Los buffers en el Transmisor son necesarios para poder

retransmitir un paquete de transporte (TPDU) perdido.

Los buffers en el destino son deseables aunque su tamaño puede ser variable de acuerdo al flujo

En el caso de que el flujo exceda los buffers del receptor, los paquetes se descartan y deberán retransmitirse.


Control de Flujo y Almacenamiento Temporal

Si definimos que ambos, emisor y receptor tendrán Buffers, aun nos queda el problema del tamaño: Buffers de tamaño fijo: suelen tener un tamaño múltiplo del

tamaño del paquete de transporte. Solo es eficiente si podemos asegurar paquetes de tamaño fijo.

Buffers de tamaño variable: el tamaño se adapta al cambio de los paquetes. El problema es la gestión de Memoria que se torna mas complicada.

Buffers Circulares: el mismo debe ser grande. Es eficiente para conexiones de carga alta, pero deficiente si alguna de las conexiones tiene baja carga.

Como regla general, los buffers en el emisor son eficientes para tráfico en ráfagas de baja carga, para tráfico de alto ancho de banda es mejor aumentar los buffers en el receptor.

Esto nos indica que el protocolo de transporte debe prever que el emisor pueda solicitar espacio de buffers en el receptor de acuerdo a las necesidades.


Multiplexión Multiplexión Ascendente

Es el caso que se desee compartir varias conexiones de transporte a través de una sola conexión de RED.

Ej: varios servicios como Web, Mail, etc. simultáneos en una sola conexión física.


Multiplexión Multiplexión Descendente

Es el caso en que se desea sumar varias conexiones de red en solo una conexión de transporte.

Ej: Suma de AB de varias conexiones.


Recuperación ante caídas Recuperación ante caídas de la Subred

El proceso es obvio y simple ya que las capas de Transporte del Emisor y Receptor llevan debida cuenta del estado de las conexiones antes de la caída y pueden recuperar la información perdida y el estado anterior.

Recuperación ante caídas de un Extremo Una vez que el Servidor se levanta, el proceso de la capa de

Transporte envía un paquete de difusión a la red anunciando la caída y solicitando a quienes pudieran tener conexiones abiertas remitan el estado actual de las mismas.

Los clientes pueden estar en dos estados posibles: S0: algún paquete pendiente.

S1: ningún paquete pendiente.

A pesar de que el proceso de recuperación parece sencillo, tenemos que observar también el estado de las confirmaciones al momento de la caída.


Recuperación ante caídas

Sin importar como se programen el transmisor y el receptor, siempre habrá situaciones en las que el protocolo no podrá recuperarse correctamente.


Capa de Transporte en InternetHay dos protocolos en la capa de Transporte de

Internet

TCP Orientado a Conexiones

Provee una corriente de bytes confiables en una subred no confiable.

Se adapta dinámicamente a los cambios de la subred.

Las conexiones son Punto a Punto

No reconoce Multitransmisión ni Difusión.

UDP NO Orientado a Conexiones.

No tiene confirmación ni Control de Flujo.

Su uso esta reservado para protocolos como DHCP, DNS, etc

Y para usos donde el mínimo retardo es mas importante que la exactitud de la información. Ej: Voip


Capa de Transporte en InternetModelo de Servicio TCP

El servicio TCP se obtiene entre dos puntos terminales llamados sockets, en el emisor y en el receptor.

Las conexiones son full duplex y punto a punto.

A discreción el TCP puede guardar los datos en Buffers o enviarlos inmediatamente.

El usuario puede definir los datos como URGENTES haciendo que el TCP los envíe en forma inmediata.

Cada byte de TCP tiene su propio número de secuencia que se utiliza tanto para los acuses de recibo como para el mecanismo de ventana.


Capa de Transporte en InternetEl protocolo TCP

Origen y Destino en TCP intercambian datos en forma de segmentos. Un segmento es una cabecera de 20 bytes,

seguida de los bytes de datos.

El TCP decide el tamaño de los segmentos aunque hay dos límites: El tamaño máximo es de 65535 bytes.

Cada red tiene una unidad máxima de transferencia (MTU), y cada segmento debe caber en ella.

Si un segmento se topa con una red cuya MTU es menor que el segmento, el enrutador de la frontera fragmenta el segmento en dos o más segmentos más pequeños.



El protocolo básico usado por las entidades del TCP es el protocolo de ventana corrediza. Cuando un transmisor envía un segmento,

también inicia un temporizador.

Cuando llega el segmento al destino, la entidad receptora devuelve un segmento (con datos, si existen) que contiene un número de acuse de recibo igual al siguiente número de secuencia que espera recibir.

Si el temporizador del transmisor expira antes de la recepción del acuse de recibo, el transmisor envía de nuevo el segmento.



El TCP debe estar preparado para manejar y resolver algunos problemas que surgen debido a la fragmentación de segmentos, estos son: Es posible que llegue una parte del segmento

transmitido y le entidad receptora envíe un acuse de recibo, pero la otra parte se pierda.

Pueden llegar segmentos fuera de orden. Pueden retardarse algunos segmentos en tránsito

durante tanto tiempo que el transmisor termina de temporizar y retransmite nuevamente.

Siendo tantas la redes que constituyen Internet, es posible que un segmento se tope con una red congestionada o rota en alguna parte de su trayectoria.


Control de Congestionamiento en InternetA pesar de que la capa de red intenta resolver el

tema del congestionamiento, gran parte del trabajo recae sobre el TCP porque la solución real al congestionamiento es la disminución de la tasa de datos.

El TCP considera dos problemas potenciales: Capacidad de la Subred

Ventana de congestionamiento. Se calcula por prueba y error.

Capacidad del Receptor Ventana otorgada por el receptor

Estas dos ventanas reflejan la cantidad de bytes que se pueden transmitir. Se toma la menor de ellas.

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