PDF de programación - Transporte fiable

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Transporte fiable

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

3º Ingeniería de Telecomunicación

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Temario

• Introducción
• Arquitecturas, protocolos y estándares
• Conmutación de paquetes
• Conmutación de circuitos
• Tecnologías
• Control de acceso al medio en redes de área local
• Servicios de Internet

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Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas, protocolos y estándares
3. Conmutación de paquetes

•
•

Principios
Problemas básicos
•
•
•
•
•

Como funcionan los routers (Nivel de red)
Encaminamiento (Nivel de red)
Transporte fiable (Nivel de transporte en TCP/IP)
Control de flujo (Nivel de transporte en TCP/IP)
Control de congestión (Nivel de transoporte en TCP/IP)

4. Conmutación de circuitos
5. Tecnologías
6. Control de acceso al medio en redes de área local
7. Servicios de Internet

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Material

Del Capitulo 3 de
Kurose & Ross,
“Computer Networking a top-down approach

featuring the Internet”

Addison Wesley

,

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Objetivos
• ¿Qué es el nivel de transporte?
• ¿Qué problemas resuelve?

– Multiplexación
– Transporte fiable
– Control de flujo
– Control de congestion

• ¿Qué velocidades consigue? ¿Qué

limitaciones tiene?

• Estudio del nivel de transporte en Internet

– Protocolos TCP y UDP

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Red y transporte

‣ Nivel de red: Comunicación lógica entre hosts


Envía este paquete al nivel de transporte de la dirección IP a.b.c.d

He recibido este paquete de la dirección IP x.y.z.t

No garantiza que todos los paquetes acaben llegando

‣ Nivel de transporte: Comunicación lógica entre procesos

App 1

Transporte

App 1

Transporte

Red

Red

Red

Red

Red

Enlace

Enlace

Enlace

Enlace

Enlace

7 noviembre 2007

Transporte-1

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Funciones del nivel de transporte

‣ Comunicación lógica entre

aplicaciones
> Puede haber más de una

aplicación en cada dirección IP
> Las aplicaciones quieren que

todo lo que envían llegue
> Las aplicaciones ¿envían
mensajes o establecen
llamadas?

‣ Hay 2 niveles de transporte en

Internet con diferentes servicios/
funciones

Transporte

Red

Enlace

Red

Enlace

Red

Enlace

Canal lógico

Red

Enlace

Red

Enlace

Transporte

Red

Enlace

7 noviembre 2007

Transporte-1

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Transporte en Internet

‣ Entrega fiable y en orden (TCP)

> Garantiza que los datos llegan y llegan en

orden

> Control de flujo
> Control de congestión
>

Las aplicaciónes ven conexiones/llamadas/
sesiones

‣ Entrega no fiable, sin garantias

de orden (UDP)
> Las aplicaciones envían mensajes
> No se garantiza que lleguen

Transporte

Red

Enlace

Red

Enlace

Red

Enlace

‣ En los dos casos

> No se garantiza tiempo de llegada
> No se garantiza ancho de banda

Red

Enlace

Red

Enlace

Transporte

Red

Enlace

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Funciones TCP/UDP

• Función común
Multiplexación/demultiplexación de
aplicaciones

• Funciones sólo UDP

– Envio no orientado a conexión

• Funciones sólo TCP
– Manejo de conexiones
– Transporte fiable de datos
– Control de flujo y de congestión

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Multiplexación y demultiplexación
‣ Un host con varias aplicaciones/programas/

procesos corriendo
> El nivel de red envia los paquetes al nivel de red del ordenador destino
> El nivel de transporte arbitra la comunicación entre diferentes aplicaciones
> un nivel de red, un nivel de transporte, varias aplicaciones

Aplicación 1

Aplicación 2

Aplicación 3

Aplicación 4

Transporte

Transporte

Red

Red

Emisor:
‣ recoger datos de distintas fuentes
‣ encapsular con información del

origen

Receptor:
‣ entregar a la

aplicación (socket)
correcta

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Multiplexación y demultiplexación

‣ El host recibe datagramas IP

> Cada datagrama IP lleva una

dirección IP de origen y de destino

> Cada datagrama IP lleva un

segmento del nivel de transporte

> Cada segmento del niel de

transporte lleva un puerto origen y
destino (puerto: identificador de
proceso/aplicación)
‣ El nivel de tranporte usa

las direcciónes IP y los
puertos para decidir a
quien entrega los datos

Cabecera IP

...

puerto origen

puerto destino

cabecera de transporte

Datos aplicación

Segmento del nivel
de transporte

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Demultiplexación no orientada a conexión

‣ Se extraen de la cabecera IP
la dirección IP destino y de la
cabecera UDP el puerto
destino

proceso 1

proceso 2

‣ Se entregan los datos al

socket identificado por la
tupla
(dirIP destino, puerto destino)

sockets

‣ Paquetes provenientes de

diferentes direcciónes origen
y puertos origen se entregan
al mismo socket

80

6881

1234

S1

S2

S3

UDP

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Demultiplexación no orientada a conexión

‣ Ejemplo

P2

P3

P1P1

SP: 6428
DP: 9157

SP: 6428
DP: 5775

SP: 9157
DP: 6428

client
IP: A

server
IP: C

SP: 5775
DP: 6428

Client
IP:B

‣ La dirección origen y puerto origen permiten

responder al cliente

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Demultiplexación orientada a conexión

‣ Cuando TCP recibe un paquete puede pertenecer a

varias conexiones establecidas

‣ Varios sockets con el mismo puerto...

proceso 1

23421

S4

TCP

CNX establecida

proceso 2

80

S12y3

TCP

proceso 3

23421

CNX establecida

S5

TCP

‣ Se entrega al socket identificado por la 4-tupla

(dirIP origen, puerto origen, dirIP destino, puerto destino)

7 noviembre 2007

Transporte-1

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Demultiplexación orientada a conexión

‣ Ejemplo

P1

P4

P5

P6

P2

P1

P3

SP: 5775
DP: 80
S-IP: B
D-IP:C

client
IP: A

SP: 9157
DP: 80
S-IP: A
D-IP:C

server
IP: C

SP: 9157
DP: 80
S-IP: B
D-IP:C

Client
IP:B

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Demultiplexación orientada a conexión

‣ Otro ejemplo

P1

P4

P2

P1

P3

SP: 5775
DP: 80
S-IP: B
D-IP:C

client
IP: A

SP: 9157
DP: 80
S-IP: A
D-IP:C

server
IP: C

SP: 9157
DP: 80
S-IP: B
D-IP:C

Client
IP:B

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UDP: User Datagram Protocol

‣ UDP: User Datagram Protocol (RFC-768)
‣ Proporciona un servicio de transporte para
aplicaciones sobre IP de tipo Best-Effort
> Sin garantizar la entrega
> Sin garantizar el orden de entrega
> Mucho menos con tiempo o con ancho de banda garantizado
> Lo unico que añade a IP es la multiplexación de aplicaciones y

deteccion de errores ??

‣ No orientado a conexión

> No hay establecimiento
> Cada datagrama se trata independientemente (protocolo sin

estado)

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UDP

¿Por qué un protocolo como UDP?
‣ Es rapido: no hay establecimiento

aunque no garantize el retardo no añade retardos
innecesarios

‣ Es simple: no hay estado de conexión

ni en el emisor ni en el receptor

‣ Poco overhead

la cabecera UDP ocupa lo minimo posible
‣ Es eficiente: no hay control de congestión

puede usar todo el ancho de banda que consigas

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Transporte-1

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UDP: detalles

Formato del paquete
‣ puerto origen
‣ puerto destino
‣ longitud del segmento

UDP
> 8 - 65535 bytes

‣ checksum
sólo 8 bytes de
cabecera !

P
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s

32 bits

Cabecera IP

...

puerto origen

puerto destino

longitud

checksum

Datos aplicación

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UDP: checksum
‣ Cálculo del checksum

> Se trata el segmento como serie de

valores de 16 bits

> Suma binaria

en complemento a 1
+ pseudo-cabecera con algunos

campos de la cabecera IP (para
proteger errores en las direcciones
y el protocolo)

+ segmento UDP

32 bits

dirección IP origen

dirección IP destino

0s

proto

longitud UDP

puerto origen

puerto destino

longitud

checksum

Datos aplicación

‣ Es el complemento a uno de la suma binaria en complemento

a 1 en 16 bits del bloque de arriba

‣ De esta forma al hacer la suma binaria en complemento a 1 de

un paquete correcto debe salir 0xFFFF

‣ Detecta errores en todo el segmento UDP (aunque no todos)
‣ Si UDP detecta errores en un paquete recibido no lo entrega

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UDP

En que se usa UDP ?
‣ Aplicaciones de streaming multimedia (audio/

video en tiempo real o audio/video-
conferencia)
> tolerantes a las pédidas y sensibles al ancho de banda

‣ Mensajes de DNS

> bajo retardo y poco overhead

‣ SNMP (monitorización de red), RIP, DHCP...

> poco overhead y protocolo sencillo

‣ Juegos en red

> mínimo retardo posible

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Transporte-1

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En resumen

‣ El nivel de transporte proporciona

comunicación lógica entre aplicaciones
mejorando los servicios de IP
‣ Dos protocolos de transporte

> TCP orientado a conexión y comunicación fiable con muchas

prestaciones

> UDP orientado a datagramas y con no demasiadas prestaciones

pero gracias a ello
+ Simple de implementar, entrega rápida y más eficiente

‣ Pero ¿cómo se hace transporte fiable si IP

puede perder mensajes?

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Transporte fiable

• Si hubiera un “Top ten” prob