Capa de Transporte

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Capa de Transporte
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Servicios

• Servicios parecidos a la capa de red
• Orientados a conexión
• No orientados a conexión
• Porqué dos capas distintas ?
• La capa de transporte sólo depende de los
  usuarios finales y la de red no
• Puede haber varias capas de transporte
  especializadas en tipos de tráfico.

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Relación entre capas
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Anidado de TPDU
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Calidad de servicio

• La capa de transporte debe mejorar la QoS de la
  subred
• Posibles parámetros de QoS
• Negociación de opciones

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Primitivas

• Lo más interesante es el servicio orientado a
  conexión
• Se trata de brindar un flujo confiable de datos
  de extremo a extremo
• Ejemplo de primitivas de una capa de transporte

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Diagrama de estadoscliente línea sólida -
servidor línea punteada
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Primitivas con Berkeley sockets
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Capas de Enlace y Transporte

• Las funciones de capa de transporte son similares
  a las de capa de enlace de datos
• Control de errores
• Secuenciamiento
• Control de flujo
• Pero hay diferencias...

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Capas de Enlace y Transporte

• Diferencias
• Direccionamiento
• Complejidad en el establecimiento de conexión
• Capacidad de almacenamiento en la red
• Diferencias de retardos

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Direccionamiento

• Necesidad de conocer la máquina destino
• Necesidad de identificar el servicio
• Ej en TCP/IP dirección IP puerto TCP
• Puertos bien conocidos
• Servidor de procesos (escucha en todos los
  puertos)
• Servidor de nombres (ej. DNS)

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Direcciones TSAP NSAP
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Servidor de procesos
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Establecimiento de conexión

• Más difícil de lo que parece
• Problema de los duplicados retardados Posible
  repetición de conexiones
• Posibles soluciones
• Direcciones por una única vez
• Identificación de conexión (y caídas ?)
• Vida limitada de los paquetes
• subred restringida, contador de saltos, timestamp

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Establecimiento de conexión (Tomlinson)

• Establecer conexión
• Reloj de tiempo real en cada máquina que no se
  apaga
• Tiempo Tmúltiplo de tiempo de vida de los
  paquetes
• Zona prohibida
• Conexión en tres tiempos con secuencias
  independientes para cada extremo

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Números de secuenciaZona prohibida
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Establecimiento en 3 fases
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Fin de conexión

• Terminar conexión
• simétrica
• se cierran separadamente ambos sentidos
• complicación del problema de los dos ejércitos
• asimétrica
• puede provocar pérdida de datos

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Desconexión con pérdida de información
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Problema de los dos ejércitos
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Diferentes escenarios de corte
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Buffers y control de flujo

• Máquinas con muchas conexiones simultáneas
• Cómo optimizar el buffer ? Políticas
• Buffer dinámico
• Posible deadlock si se pierde actualización
• Limitaciones por capacidad de la red
• Ventana dependiendo de la carga W c.r
• c capacidad de la red en paquetes por segundo.
• r tiempo de ida y vuelta.

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Diferentes políticas de manejo de buffers
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Posible deadlock
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Multiplexado

• Multiplexado
• Upward multiplexing
• políticas de precios en las conexiones de red
• varias conexiones de transporte sobre una de red
• Downward multiplexing
• enlaces rápidos pero la ventana limita
• una conexión de transporte abre varias conexiones
  de red y reparte la carga

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MultiplexadoUpward y downward
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Recuperación de caídas

• Recuperación frente a problemas
• Caídas de la red
• con circuitos virtuales vs. datagramas
• Caídas en las máquinas de los extremos
• No se puede hacer transparente a las capas
  superiores
• Existen casos donde se pueden duplicar o perder
  según las políticas del transmisor y el receptor

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Caídas en las máquinasSegún estrategia del
servidor y el cliente

• A - Ack, W - Write, C - Crash

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Transmission Control Protocol TCP

• Objetivo Flujo confiable de bytes sobre una red
  no confiable
• Diferentes tecnologías de red en el medio
• Robusto frente a problemas de la red
• Entidad TCP y protocolo TCP
• Recibe flujo de la capa superior y lo parte en
  trozos que envía en paquetes IP
• El receptor lo reensambla

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Modelo de servicio de TCP

• Conexión entre 2 sockets
• Identificación de los sockets formada por
  dirección IP puerto (puertoTSAP)
• Las conexiones se identifican con las direcciones
  de los sockets de ambos extremos
• Puertos 0 - 256 puertos bien conocidos (RFC
  1700)
• Full duplex y punto a punto

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TCP

• Las conexiones TCP son un flujo de bytes, no de
  mensajes (capas superiores)
• Puede esperar para enviarlo según su política de
  buffer (Pero existe push)
• También datos urgentes. (Ejemplo C)

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Mensajes y bytes

• Un mensaje (ABCD) es enviado en 4 paquetes IP
  separados, pero devuelto a la aplicación destino
  como un conjunto de bytes ABCD

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Protocolo TCP

• Número de secuencia de 32 bits
• Unidad de datos Segmento
• Encabezado de de 20 bytes
• Máximo del segmento
• carga del paquete IP 64 Kbytes
• MTU de la red. Típico 1500 bytes
• Usa protocolo de ventanas deslizantes de tamaño
  de ventana variable

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Problemas con los segmentos

• Pérdidas de segmentos por rutas congestionadas o
  enlaces caídos
• Segmentos llegan fuera de orden
• Segmentos se duplican por retardos que obligan a
  la retransmisión

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Encabezado TCP
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Pseudo-encabezado para cálculo del checksum
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Opciones

• Escala de la ventana.
• Repetición selectiva (nak)

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Manejo de conexiones
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• Estados de la conexión

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Significado de los estados
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Política de transmisión en TCP

• El que recibe informa sobre el tamaño de la
  ventana (tamaño de buffer disponible)
• Ventana 0 y siguiente anuncio se pierde
• bloqueo
• urgentes y prueba para reanuncio de ventana
• Posibilidad de retardar el envío (hasta 500 ms)
  para esperar a llenar ventana del receptor

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Manejo de ventana en TCP
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Problemas de performance

• Algoritmo de Nagle
• esperar el ack del primer byte y luego bufferear
• se puede enviar también cuando se llena media
  ventana o el tamaño máximo del segmento
• Malo en aplicaciones tipo X-Windows (mouse)
• Síndrome de la ventana tonta
• Aviso de ventana de 1 byte
• Clark No avisar disponibilidad de ventana hasta
  segmento máximo o mitad del buffer libre

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Ventana tonta
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Control de congestión en TCP

• Hipótesis las pérdidas de paquetes son por
  congestión (los enlaces son buenos ahora)
• Ventana de congestión
• Comienza con la mitad del tamaño máximo de
  segmento (64Kbytes) como umbral
• Aumenta duplicando tamaño desde un segmento a
  cada ACK (slow start !)
• A partir del umbral sigue lineal
• Pérdida o ICMP Source Quench nivel a la mitad de
  la ventana y ventana 1 segmento.

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Control de flujo y congestión
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Ventana de congestión
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Gestión de temporizadores

• Varios temporizadores
• el más importante es el de retransmisión
• Jacobson
• RTT a RTT ( 1 - a ) M a 7/8
• D a D ( 1 - a ) RTT - M
• Timeout RTT 4 D
• Karn
• No calcular sobre retransmisiones
• Se duplica el timeout a cada pérdida.
• Otros persistencia, mantener vivo, espera al
  cerrar

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Dispersión de retardosen capa de enlace y de
transporte
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UDP

• UDP no orientado a conexión
• Básicamente es un paquete IP con un encabezado
  mínimo de capa de transporte