PDF de programación - Tema 6 - Conexiones TCP

Bloque III: El nivel de transporte

Tema 6: Conexiones TCP

Índice

• Bloque III: El nivel de transporte

– Tema 6: Conexiones TCP

• Establecimiento de conexión
• Finalización de conexión
• Diagrama de estados
• Segmentos de reset
• Establecimiento y cierre simultáneos

• Referencias

– Capítulo 3 de “Redes de Computadores: Un enfoque 

descendente basdado en Internet”. James F. Kurose, Keith 
W. Ross. Addison Wesley, 2ª edición. 2003.

– Capítulo 18 de “TCP/IP Illustrated, Volume 1: The 

Protocols”, W. Richard Stevens, Addison Wesley, 1994.

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

2

Conexión TCP: Establecimiento
Las conexiones las inicia, normalmente, el cliente (apertura activa)  El 
servidor hace una apertura pasiva.

•

• Protocolo de establecimiento de conexión:

– El emisor (cliente) envía un segmento SYN especificando el nº de puerto 

del servidor al que quiere conectarse y el nº de secuencia inicial (segmento 
1).

– El servidor responde con su propio segmento SYN que contiene el nº de 

secuencia inicial del servidor (segmento 2). También asiente (ACK) el SYN 
del cliente + 1 (los mensajes SYN consume un nº de secuencia).

– El cliente asiente el SYN del servidor con un nº de ack igual al ISN del 
Servidor:discard

servidor +1 (segmento 3).
Cliente:2768

Segmento 1

Segmento 3

SYN 13281:13281(0)
<MSS 1024>

S Y N 4 5 8 2 7 : 4 5 8 2 7 ( 0 )
A C K 1 3 2 8 2 , < M S S 1 0 2 4 >
ACK 45828

Segmento 2

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

3

Conexión TCP: Finalización

• Se intercambian 4 segmentos para cerrar una conexión.

– Una conexión TCP es full­duplex y cada dirección se cierra 

independientemente.

– Cada extremo envía un FIN cuando a finalizado el envío de datos 

 El otro extremo puede continuar enviando datos (half­close).
• El extremo que envía el primer FIN realiza el cierre activo, y el otro 

extremo el cierre pasivo.
– Cualquiera de los dos extremos puede iniciar el cierre.

• Protocolo de finalización de conexión:

– El cliente finaliza la aplicación  El cliente TCP envía un FIN 

(segmento 4) con el número de secuencia correspondiente (cierre 
del flujo de datos cliente a servidor).

– El servidor responde con un ACK (segmento 5) del nº de secuencia 

+ 1 (los mensajes FIN consumen un nº de secuencia).
– A continuación, el servidor envía un FIN (segmento 6).
– El cliente confirma la recepción del FIN, con un ACK del nº de 

secuencia recibido + 1 (segmento 7).

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

4

Conexión TCP: Finalización

Cliente:2768

Servidor:discard

Segmento 1

Segmento 3

Segmento 4

Segmento 7

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

ACK 45829

SYN 13281:13281(0)
<MSS 1024>

S Y N 4 5 8 2 7 : 4 5 8 2 7 ( 0 )
A C K 1 3 2 8 2 , < M S S 1 0 2 4 >
ACK 45828

FIN 13282:13282(0)
ACK 45828

F I N 4 5 8 2 8 : 4 5 8 2 8 ( 0 )

A C K 1 3 2 8 3
A C K 1 3 2 8 3

Segmento 2

Segmento 5
Segmento 6

Para animación

5

Conexión TCP: Timeout

• Tiempo que ha de transcurrir para que un cliente tratando de 

establecer una conexión indique que dicha conexión no puede 
ser establecida.
– No se especifica el motivo en la aplicaciones estándares.

• Este timeout varía de unas implementaciones a otras.
• En el caso del UNIX BSD y derivados, este timeout vale 75 

segundos en los que se suelen mandar entre 3 y 5 paquetes de 
establecimiento.

• Funciona en base a ticks de 500 mseg.

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
0

La aplicación establece el timeout

500 msegs

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6

Conexión TCP: MSS

• Cuando se establece una conexión TCP, cada extremo anuncia el 

MSS que espera recibir:
– La opción MSS sólo aparece en un segmento SYN.
– Si no se declara, se toma por defecto el valor 536 (datagrama IP 

– MSS no incluye las longitudes de cabecera IP y TCP (MTU – 20 – 

de 576 bytes).

20 = MSS)

• En general es preferible un MSS grande que amortice el coste de 

cabeceras. Pero, obviamente, interesa evitar fragmentación.

• No se realiza una negociación del MSS, el tamaño de segmento será el 

menor de los dos.

173.197.15.10

MTU = 296 bytes

173.197.24.1

173.197.15.4

MTU = 1500 bytes

SYN, <MSS 1460>

SYN, <MSS 256>

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7

Conexión TCP: Half­close

• Una parte termina la conexión (da por finalizado su emisión de datos) 

mientras todavía está recibiendo datos (half­close).
– No puede enviar más datos, pero si ACKs, ...
• Pocas aplicaciones se beneficien de esta utilidad:

Cliente:2768

– rsh servidor sort < ficheroEntrada.txt
FIN 13282:13282(0)
ACK 45828

Servidor:discard

A C K 1 3 2 8 3

P S H 4 5 8 2 8 : 4 6 8 5 2 ( 1 0 2 4 )
P S H 4 6 8 5 2 : 4 7 8 7 6 ( 1 0 2 4 )
ACK 47876

A C K 1 3 2 8 3
A C K 1 3 2 8 3

F I N 4 7 8 7 6 : 4 7 8 7 6 ( 0 )

A C K 1 3 2 8 3

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

ACK 47877

8

TCP: Diagrama de estados

CLOSED

a

p

e

appl: apertura pasiva
enviar: <nada>

LISTEN

appl: cerrar
o timeout

a

p

e

n

p

n

pl: a
viar: S
pl: e
viar: S

ertura a
viar d
ctiv

Y

n

N

a

Y

N

ato
s

SYN_RCVD

enviar: SYN, ACK
recibir: SYN
recibir: RST
recibir: ACK
enviar: <nada>

appl: cerrar
enviar: FIN
FIN_WAIT_1

recibir: SYN
enviar: SYN, ACK
Apertura simultánea
c i b ir: S
r: A
v i a
n
Transferencia de datos

r
ESTABLISHED

e

e

K

SYN_SENT
C
N , A
K

Y

C

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

9

TCP: Diagrama de estados

SYN_RCVD
appl: cerrar
enviar: FIN

FIN_WAIT_1

recibir: FIN
enviar: ACK

a

p

p l: c
v i a

ESTABLISHED
r
a
r r
e
r : F I N
e
recibir: FIN
enviar: ACK

Cierre simultáneo
CLOSING

n

Cierre pasivo

CLOSE_WAIT

appl: cerrar
enviar: FIN
LAST_ACK

r
e

e

ci

n

vi

a

b

ir:
FI

r:

A

N

recibir: ACK
enviar: <nada>

recibir: ACK
enviar: <nada>

recibir: ACK
enviar: <nada>

C

,

K

A

C

K

FIN_WAIT_2

recibir: FIN
enviar: ACK

Cierre activo

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

TIME_WAIT
Timeout 2MSL

CLOSED

10

TCP: Diagrama de estados

Cliente:2768

Servidor:discard

SYN 13281:13281(0)
<MSS 1024>

S Y N 4 5 8 2 7 : 4 5 8 2 7 ( 0 )
A C K 1 3 2 8 2 , < M S S 1 0 2 4 >
ACK 45828

FIN 13282:13282(0)
ACK 45828

F I N 4 5 8 2 8 : 4 5 8 2 8 ( 0 )

A C K 1 3 2 8 3
A C K 1 3 2 8 3

ACK 45829

SYN_SENT

ESTABLISHED

FIN_WAIT_1

FIN_WAIT_2
TIME_WAIT

SYN_RCVD

ESTABLISHED

CLOSE_WAIT
LAST_ACK

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

11

TCP: Diagrama de estados

• Estado TIME_WAIT: estado de espera durante 2 MSL

– MSL (Maximum Segment Lifetime): tiempo máximo que un 

segmento puede estar en la red antes de ser descartado.

– Permite a TCP reenviar el ACK en caso de que se haya perdido (el 

otro extremo reenviará el FIN).

– Mientras la conexión está en este estado, no se pueden reutilizar el 

par de sockets de esa conexión  Cualquier segmento retrasado 
recibido es descartado  Garantiza que no aparecen 
reencarnaciones de segmentos en futuras conexiones.

• Quiet time: un host permanecerá durante MSL sin crear ninguna 

conexión después de reiniciarse.

• Estado FIN_WAIT_2:

– Permanecerá en este estado hasta recibir el FIN del otro extremo.
– El otro extremo está en el estado CLOSE_WAIT y debe esperar a 

que se cierre la aplicación.

– Para evitar una espera infinita las implementaciones suelen 

establecer un tiempo de espera (p.e. 10 minutos), tras el cual pasa 
directamente al estado CLOSED.

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

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TCP: Segmentos de Reset

• Un segmento es de Reset cuando se activa en la 

cabecera TCP el flag RST.

• Se activa el bit de Reset en una conexión TCP 

cuando el paquete que ha llegado no parece, en 
principio, estar relacionado con la conexión a la que 
está referido el paquete.

• Las causas de generar un paquete con este bit para 

una conexión TCP pueden ser varias:
– Intento de conexión a un puerto no existente
– Abortar una conexión
– Respuesta ante conexiones semi­abiertas

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

13

•

TCP: Segmentos de Reset
Intento de conexión a un puerto no existente:
– Si se trata de realizar una conexión a un puerto 

sin aplicación asociada  No hay ningún proceso 
escuchando una posible llegada de conexiones.

Cliente:2768

Servidor:47322

SYN 13281:13281(0)
<MSS 1024>

R S T 0 : 0 ( 0 )
A C K 1 3 2 8 2

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

14

TCP: Segmentos de Reset

• Abortar conexión

– Existe la posibilidad de acabar mediante un paquete con el 

bit de RST (terminación anormal)  Cualquier dato 
esperando ser enviado será descartado automáticamente.

Cliente:2768

Servidor:discard

SYN 13281:13281(0)
<MSS 1024>

S Y N 4 5 8 2 7 : 4 5 8 2 7 ( 0 )
A C K 1 , < M S S 1 0 2 4 >
ACK 1

PSH 1:14(13)
ACK 1

A C K 1 4

RST 14:14 (0)
ACK 1

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

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TCP: Segmentos de Reset

• Respuesta ante conexiones semi­abiertas

– Sucede cuando el servidor se cae y se vuelve a levantar, después 

– La respuesta en este caso es un segmento de RESET

de lo cual recibe datos del cliente.
SYN 13281:13281(0)
<MSS 1024>

Cliente:2768

S Y N 4 5 8 2 7 : 4 5 8 2 7 ( 0 )
A C K 1 , < M S S 1 0 2 4 >

ACK 45828
PSH 1:11(10)
ACK 45828 A C K 1 1
PSH 11:25(14)
ACK 45828

R S T 4 5 8 2 8 : 4 5 8 2 8 ( 0 )
A C K 2 5

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

Servidor:discard

El servidor se cae y

se vuelve a

levantar

16

TCP: Establecimiento simultáneo

•

La posibilidad de establecimiento de conexión simultáneo es mínima 
aunque posible:
– Dos aplicaciones en dos hosts se envían mensajes de conexión 

– No existe una figura clara de cliente y servidor, ahora hay dos 

simultáneamente.

“clien­servidor”.

• TCP está diseñado para manejar correctamente esta posibilidad.
• Este tipo de apertura requiere el envío de 4 segmentos (uno más de lo 
habitual) y sigue algunas variantes sobre el diagrama de transición de 
estados habitual.

• ¿Esto es una apertura simultánea?

– host1% telnet host2                      host2% telnet host1

host1:1111

host2:23

host2:2222

host1:23

SYN J

SYN K

RC ­ Bloque III ­ Tema 6

17

TCP: Establecimiento simultáneo

host1:1111

host2:2222

SYN_SENT

SYN J

SYN_RCVD

SYN J, ACK K+1

ESTABLISHED

S Y N K

SYN_SENT
S Y N K , A C