Transporte de datos - CCNA V6.0
Modulo 1.
Capítulo 9 - Capa de transporte.
Sección 9.1 - Protocolos de la capa de transporte.
Tema 9.1.1 - Transporte de datos.
9.1.1.1 Función de la capa de transporte.
La capa de transporte es responsable de establecer una sesión de comunicación temporal entre dos aplicaciones y de transmitir datos entre ellas. Una aplicación genera datos que se envían desde una aplicación en un host de origen a una aplicación en un host de destino. Este es, independientemente del tipo de host destino, el tipo de medios a través de los cuales deben viajar los datos, la ruta seguida por los datos, la congestión en un enlace o el tamaño de la red. Como se muestra en la ilustración, la capa de transporte es el enlace entre la capa de aplicación y las capas inferiores que son responsables de la transmisión a través de la red.
9.1.1.2 Responsabilidades de la capa de transporte.
Seguimiento de conversaciones individuales
En la capa de transporte, cada conjunto de datos que fluye entre una aplicación de origen y una de destino se conoce como “conversación” (figura 1). Un host puede tener varias aplicaciones que se comunican a través de la red de forma simultánea. Cada una de estas aplicaciones se comunica con una o más aplicaciones en uno o más hosts remotos. Es responsabilidad de la capa de transporte mantener y hacer un seguimiento de todas estas conversaciones.
Segmentación de datos y rearmado de segmentos
Se deben preparar los datos para el envío a través de los medios en partes manejables. La mayoría de las redes tienen un límite de la cantidad de datos que se puede incluir en un solo paquete. Los protocolos de la capa de transporte tienen servicios que segmentan los datos de aplicación en bloques de un tamaño apropiado (figura 2). Estos servicios incluyen el encapsulamiento necesario en cada porción de datos. Se agrega un encabezado a cada bloque de datos para el rearmado. Este encabezado se utiliza para hacer un seguimiento del flujo de datos.
En el destino, la capa de transporte debe poder reconstruir las porciones de datos en un flujo de datos completo que sea útil para la capa de aplicación. Los protocolos en la capa de transporte describen cómo se utiliza la información del encabezado de dicha capa para rearmar las porciones de datos en flujos y transmitirlos a la capa de aplicación.
Identificación de las aplicaciones
Para pasar flujos de datos a las aplicaciones adecuadas, la capa de transporte debe identificar la aplicación objetivo (figura 3). Para lograrlo, la capa de transporte asigna un identificador a cada aplicación, llamado número de puerto. A todos los procesos de software que requieran acceso a la red se les asigna un número de puerto exclusivo para ese host.
9.1.1.3 Multiplexión de conversaciones.
El envío de algunos tipos de datos (por ejemplo, una transmisión de vídeo) a través de una red, como un flujo completo de comunicación, puede consumir todo el ancho de banda disponible. Esto impedirá que se produzcan otras comunicaciones al mismo tiempo. También podría dificultar la recuperación de errores y la retransmisión de datos dañados.
En la figura, se muestra que la segmentación de los datos en partes más pequeñas permite que se entrelacen (multiplexen) varias comunicaciones de distintos usuarios en la misma red.
Para identificar cada segmento de datos, la capa de transporte agrega un encabezado que contiene datos binarios organizados en varios campos. Los valores de estos campos permiten que los distintos protocolos de la capa de transporte lleven a cabo variadas funciones de administración de la comunicación de datos.
9.1.1.4 Confiabilidad de la capa de transporte.
La capa de transporte también es responsable de administrar los requisitos de confiabilidad de las conversaciones. Las diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos de confiabilidad de transporte.
IP se ocupa solo de la estructura, el direccionamiento y el routing de paquetes. IP no especifica la manera en que se lleva a cabo la entrega o el transporte de los paquetes. Los protocolos de transporte especifican la manera en que se transfieren los mensajes entre los hosts. TCP/IP proporciona dos protocolos de la capa de transporte: el protocolo de control de transmisión (TCP) y el protocolo de datagramas de usuario (UDP), como se muestra en la figura. IP utiliza estos protocolos de transporte para habilitar la comunicación y la transferencia de datos entre los hosts.
TCP se considera un protocolo de la capa de transporte confiable y completo, ya que garantiza que todos los datos lleguen al destino. Sin embargo, esto requiere campos adicionales en el encabezado TCP que aumentan el tamaño del paquete y también la demora. En cambio, UDP es un protocolo de capa de transporte más simple, aunque no proporciona confiabilidad. Por lo tanto, tiene menos campos y es más rápido que TCP.
9.1.1.5 TCP.
La función del protocolo de transporte TCP es similar al envío de paquetes de los que se hace un seguimiento de origen a destino. Si se divide un pedido de envío en varios paquetes, el cliente puede revisar en línea el orden de la entrega.
Con TCP, hay tres operaciones básicas de confiabilidad:
- Numeración y seguimiento de los segmentos de datos transmitidos a un host específico desde una aplicación específica
- Reconocimiento de los datos recibidos
- Retransmisión de los datos sin reconocimiento después de un tiempo determinado
9.1.1.6 UDP.
Si bien las funciones de confiabilidad de TCP proporcionan una comunicación más sólida entre aplicaciones, también representan una sobrecarga adicional y pueden provocar demoras en la transmisión. Existe una compensación entre el valor de la confiabilidad y la carga que implica para los recursos de la red. Agregar sobrecarga para garantizar la confiabilidad para algunas aplicaciones podría reducir la utilidad a la aplicación e incluso ser perjudicial. En estos casos, UDP es un protocolo de transporte mejor.
UDP proporciona las funciones básicas para entregar segmentos de datos entre las aplicaciones adecuadas, con muy poca sobrecarga y revisión de datos. UDP se conoce como un protocolo de entrega de máximo esfuerzo. En el contexto de redes, la entrega de máximo esfuerzo se denomina “poco confiable” porque no hay reconocimiento que indique que los datos se recibieron en el destino. Con UDP, no existen procesos de capa de transporte que informen al emisor si la entrega se realizó correctamente.
El proceso de UDP es similar al envío por correo de una carta simple sin registrar. El emisor de la carta no conoce la disponibilidad del receptor para recibir la carta. Además, la oficina de correos tampoco es responsable de hacer un seguimiento de la carta ni de informar al emisor si esta no llega a destino.
9.1.1.7 Protocolo de la capa de transporte correcto para la aplicación adecuada.
Para algunas aplicaciones, los segmentos deben llegar en una secuencia muy específica para que se puedan procesar correctamente. Con otras aplicaciones, los datos se consideran útiles una vez que todos se reciben en forma completa. En ambos casos, se utiliza TCP como protocolo de transporte. Los desarrolladores de aplicaciones deben elegir qué tipo de protocolo de transporte es adecuado según los requisitos de las aplicaciones.
Por ejemplo, las aplicaciones como las bases de datos, los navegadores web y los clientes de correo electrónico, requieren que todos los datos que se envían lleguen a destino en su formato original. Cualquier pérdida de datos puede dañar una comunicación y dejarla incompleta o ilegible. Estas aplicaciones están diseñadas para utilizar TCP.
En otros casos, una aplicación puede tolerar cierta pérdida de datos durante la transmisión a través de la red, pero no se admiten retrasos en la transmisión. UDP es la mejor opción para estas aplicaciones, ya que se requiere menos sobrecarga de red. Con aplicaciones como la transmisión de audio y vídeo en vivo o de voz sobre IP (VoIP), es preferible utilizar UDP. Los reconocimientos y la retransmisión reducirían la velocidad de entrega.
Por ejemplo, si uno o dos segmentos de una transmisión de vídeo en vivo no llegan al destino, se interrumpe momentáneamente la transmisión. Esto puede manifestarse como distorsión en la imagen o el sonido, pero puede no ser perceptible para el usuario. Si el dispositivo de destino tuviera que dar cuenta de los datos perdidos, la transmisión se podría demorar mientras espera las retransmisiones, lo que ocasionaría que la imagen o el sonido se degraden considerablemente. En este caso, es mejor producir el mejor vídeo o audio posible con los segmentos recibidos y prescindir de la confiabilidad.
Nota: Las aplicaciones que transmiten audio y vídeo almacenado utilizan TCP. Por ejemplo, si de repente la red no puede admitir el ancho de banda necesario para ver una película a pedido, la aplicación detiene la reproducción. Durante la pausa, es posible que vea un mensaje de “almacenando en búfer...” mientras TCP intenta restablecer la transmisión. Una vez que todos los segmentos estén en orden y se restaure un nivel mínimo de ancho de banda, la sesión TCP se reanuda y la película comienza a reproducirse.
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