PDF de programación - Arquitectura de redes de comunicaciones

ARQUITECTURA DE REDES DE COMUNICACIONES

ÍNDICE TEMÁTICO

I. ARQUITECTURA TCP/IP
1. Protocolo IPv6 (ICMPv6)
2. IP móvil en IPv4 e IPv6
3. Transición de IPv4 a IPv6
4. Encaminamiento dinámico de unidifusión y MPLS
5. Multidifusión IP
6. Encaminamiento dinámico de multidifusión
7. TCP: Servicios opcionales (confirmación selectiva o SACK)

y control de la congestión
UDP: Servicio no orientado a conexión para transmisiones multimedia
en tiempo real

8. Parámetros de calidad de servicio, modelos de calidad de servicio

y multimedia en tiempo real (RTP y VoIP)

II. SERVICIOS Y TECNOLOGÍAS DE SEGURIDAD EN INTERNET

1. Amenazas, servicios y mecanismos de seguridad
2. Seguridad Web y correo electrónico
3. Protección de las comunicaciones: Intranets y Redes privadas virtuales

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Arquitectura de Redes de Comunicaciones

Documentación: Tema I, Capítulo 7
http://pegaso.ls.fi.upm.es/arquitectura_redes/index2.html

material

TRANSPARENCIAS

http://halley.ls.fi.upm.es/~jyaguez/libros.html

http://halley.ls.fi.upm.es/~jyaguez/examenes.html

PROBLEMAS

•TCP/IP Tutorial and Technical Overview, Lydia Parziale, David T. Britt ,…

8ª edición (Diciembre 2006).

Redbooks: http://www.redbooks.ibm.com/portals/solutions

Libro descargable desde Internet)

.Los RFCs que se indiquen

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LOS RFC de TCP

http://www.rfc-editor.org/rfcsearch.html

 RFC-793 Transmission Control Protocol, Darpa Internet

Program Protocol Specification, septiembre 1981

 RFC-1323 TCP Extensions for High Performance, 1992

Aumento de la ventana de recepción hasta 32 bits

 RFC-2018 TCP Selective Acknowledgment Option, 1996

Confirmación selectiva

 RFC-5681 TCP Congestion Control, 1999
Algoritmos para control de congestión:

• Comienzo lento (Slow Start)
• Prevención de congestión (Congestion Avoidance)
• Retransmisión rápida (Fast Retransmit)
• Recuperación rápida (Fast Recovery)

 RCF-3782 The New Reno Modification to TCP's Fast Recovery

Algorithm, 1999

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NIVELES SUPERIORES TCP/IP

NIVELES

SUPERIORES

SISTEMA FINAL
APLICACIÓN

TCP/UDP

EXTREMO A EXTREMO

EXTREMO A EXTREMO

NIVELES

SUPERIORES

SISTEMA FINAL
APLICACIÓN

TCP/UDP

IP

IP

IP

IP

INTERFAZ DE

RED

INTERFAZ

DE RED

INTERFAZ

DE RED

INTERFAZ

DE RED

INTERFAZ

DE RED

INTERFAZ DE

RED

Ethernet

NIVELES

INFERIORES

ROUTER

(SISTEMA INTERMEDIO)

ROUTER

(SISTEMA INTERMEDIO)

WiFi

NIVELES

INFERIORES

Las unidades de datos del protocolo TCP (“PDUs TCP”) se denominan segmentos TCP

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4
4

NIVEL DE TRANSPORTE

PROTOCOLO TCP (Transmission Control Protocol)

SERVICIOS OPCIONALES (SACK)
Y CONTROL DE LA CONGESTIÓN

SISTEMA FINAL

APLICACIÓN

TCP

IP

CONTROLES

EXTREMO A EXTREMO

SISTEMA FINAL

ORIENTADO A LA CONEXIÓN

(control de errores y flujo) y CONGESTIÓN
ROUTER

ROUTER

IP

…

IP

APLICACIÓN

TCP

IP

INTERFAZ DE

RED

INTERFAZ

DE RED

INTERFAZ

DE RED

INTERFAZ

DE RED

INTERFAZ

DE RED

INTERFAZ DE

RED

Ethernet

…

Ethernet

TCP aparte ofrece como servicios básicos: Un servicio de flujo de octetos,

orientado a la conexión, multiplexado y dúplex

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Control de Errores TCP

RECORDATORIO

 Equivalente al control de errores en el nivel de enlace

 Con la diferencia de que TCP CONTROLA OCTETOS DE
DATOS PERDIDOS, DESORDENADOS Y DUPLICADOS y
NO las unidades de datos o segmentos TCP que transportan
dichos octetos de datos

 Los segmentos de datos no se numeran sólo los octetos de

datos

 CADA OCTETO DE DATOS DISPONE DE UN NÚMERO

DE SECUENCIA

 A su vez, el CAMPO DE DATOS o los OCTETOS DE DATOS

de cada segmento de información tiene asociado
 Una confirmación
 Un temporizador de espera de confirmación

• Al

vencimiento sin confirmación se produce una

retransmisión

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Filosofía Operativa TCP

RECORDATORIO

 Todo proceso de aplicación montado sobre TCP

se despreocupa de delimitar sus mensajes

 TCP trata los mensajes , pasados por el proceso
de aplicación, como un flujo o “chorro” de
octetos
recoge, numera,
almacena y agrupa en segmentos en función de
la MTU de salida

(byte-stream) que

 Por esta razón, TCP no numera los segmentos

sino los octetos de datos transmitidos

 A su vez, las confirmaciones, por parte de la
entidad receptora TCP, reconocen octetos de
datos correctamente recibidos y no segmentos
recibidos
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Control de Flujo TCP

RECORDATORIO

 Equivalente al control de flujo en el nivel de enlace

MECANISMO DE VENTANA DESLIZANTE

• WT y WR

Con la diferencia de que TCP SÓLO DISPONE DE

UN
• BUFFER DE TRANSMISIÓN en
donde
almacena una copia de los octetos de datos
enviados y no confirmados
• BUFFER DE RECEPCIÓN en donde almacena
los octetos de datos que, en un momento dado, el
receptor puede aceptar en función de su número
de secuencia

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Numeración TCP de los octetos del mensaje

UN EJEMPLO DEL CONTROL DE ERRORES TCP
(EMISOR)

DATOS DE USUARIO

Javier
A
“P”
cliente

TCP

IP

A31

RED de Acceso
A21

hola

un

saludo

Usuario
de Destino
(CABECERA)

hola

Miguel
Segmenta y numera los octetos

saludo

un

13

saludo

11 un

1 Miguel hola

13 saludo

Destino

B32

B32
B32
11 un
1 Miguel hola

Destino

R21
B32

R21

saludo

13

R21
B32
11 un
B32
1 Miguel hola

RED 1

13141516 1718

8 9

2 3 4

5 7
6

1011 12

1
Miguel hola un saludo
CABECERA
DATOS DE USUARIO
APLICACIÓN

DATOS DE USUARIO

hola

un

saludo

Usuario
de Destino
(CABECERA)

Miguel hola

un

saludo

(RECEPTOR)

Miguel
B
“P”

servidor

1 Miguel

hola

ok!

11 un

13

saludo

TCP

Destino

B32
B32 13
B22
B32
13

B22
B32

Destino

B22

1 Miguel hola

B32
11 un
saludo

IP

B32

1 Miguel hola

B32
11 un
saludo

RED de Acceso
B22

RED 2

Protocolo

de Aplicación “P”

Protocolo

de Transporte TCP

R

IP

R31

R32

RED de Acceso
R21
R22

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Protocolo TCP (Transmission Control Protocol): Servicios

 TRANSFERENCIAS DE FLUJO DE OCTETOS (BYTE-STREAM): Entidad TCP
emisora recoge, numera, almacena y agrupa los octetos de datos o carga útil (recibidos del
proceso de aplicación) en segmentos, calculando el MSS (Maximum Segment Size) para que
los datagramas IP se correspondan con la MTU de la red de acceso

 ORIENTADO A LA CONEXIÓN (conexión pareja de sockets)

 Control de errores (Fiabilidad):

 Lógicos (octetos de datos perdidos, desordenados y duplicados): temporizadores
(campo de datos de cada segmento de información tiene asociado un temporizador y
al vencimiento sin confirmación se produce una retransmisión), números de
secuencia (octeto de datos =número de secuencia), confirmaciones (campo de datos
de cada segmento de información tiene asociado una confirmación)

 Físicos

(detección: suma de comprobación y corrección:

retransmisión)

temporizadores y

 Control de flujo: Mecanismo de ventana deslizante ejercido por el receptor sobre

el emisor para evitar que éste desborde el buffer del receptor
 MULTIPLEXADO o simultáneo a través de los números de puerto
 TRANSFERENCIAS SIMÚLTÁNEAS EN LOS DOS SENTIDOS (full-dúplex)
 CONTROL DE LA CONGESTIÓN (en Internet): Mecanismo de ventana
ejercido por el emisor sobre sí mismo para evitar agravar una CONGESTIÓN
en INTERNET o seguir desbordando el buffer de recepción IP de un router

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Tres Tipos de Ventanas en TCP

 Diferenciar las ventanas del control de flujo
TCP y la ventana del control de la congestión
TCP

y

de

 Toda entidad TCP dispone de una WT
(ventana de transmisión), WR (ventana de
de
recepción)
congestión)
Toda entidad TCP emisora dispone de una
WT (ventana de transmisión) y de una WC
(ventana de congestión)

una WC

(ventana

Toda entidad TCP receptora dispone de
una WR (ventana de recepción)

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El Control de Flujo y la Ventana de Recepción

RECORDATORIO

 El control de flujo lo ejerce la entidad TCP receptora a través
de su WR para evitar que la entidad TCP emisora desborde el
buffer de dicha entidad TCP receptora

 WR garantiza que no se inunde al receptor, ejerciendo un

control de flujo sobre el emisor

 WR controla la numeración de los octetos de datos que puede
enviar, en un momento dado, el emisor en función del
número de octetos libres que, en un momento dado, se pueden
almacenar en el buffer de recepción de la entidad TCP
receptora

 WR se corresponde con una lista de números de secuencia de
octetos de datos que, en un momento dado, el receptor puede
aceptar y almacenar en su buffer de recepción

 WT va variando puntualmente en fase de transferencia de

datos en función de la WR del otro extremo

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El Control de la Congestión y la Ventana de Congestión
 El control de la congestión lo ejerce la entidad TCP emisora
sobre sí misma a través de su WC para evitar que dicha
entidad TCP emisora siga desbordando el buffer de una
entidad intermedia IP en un router de Internet

 El control de congestión permite que la entidad TCP emisora
baje el ritmo de transmisión cuando ocurre un desbordamiento
en el buffer de un router

 WC garantiza que no se siga inundando a un router,

ejerciendo un control de transmisión en el emisor

 WC indica el número de segmentos que puede enviar, en un
momento dado, en función de la congestión en Internet y se
calcula mediante
ALGORITMO
ADAPTATIVO a partir de una retransmisión (por “timeout”
o pérdida de un segmento de datos y/o