Conceptos Fundamentales de la Capa de Transporte: TCP y UDP

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. Un host puede tener varias aplicaciones comunicándose a través de la red; cada una de estas operaciones se comunica con otras aplicaciones o hosts remotos.
• Segmentación de datos y rearmado de segmentos: Es necesario separar los datos para su envío a través de los medios. La mayoría de las redes tienen un límite en la cantidad de datos que se pueden incluir en un paquete. Los protocolos de la capa de transporte ofrecen servicios que segmentan los datos de aplicación en bloques más pequeños. Se agrega un encabezado a cada segmento, el cual se utiliza para hacer un seguimiento del flujo de datos.

Características de TCP

• Establecimiento de sesión: Garantiza que la aplicación de destino está lista para recibir datos antes de iniciar la transferencia.
• Entrega ordenada: Garantiza que los segmentos se rearmen en el orden correcto en el destino, manteniendo la secuencia original de los datos.
• Entrega confiable: Implica el reenvío de segmentos perdidos o dañados para asegurar que los datos se reciban de forma completa y sin errores.
• Control de flujo: Garantiza que el emisor no sature al receptor, ajustando la velocidad de envío de datos a la capacidad de procesamiento del receptor.

Características de UDP

• Reconstrucción no ordenada: Los datos se procesan en el orden en el que se reciben, sin garantizar que lleguen en el orden en que fueron enviados.
• Entrega no confiable: Los segmentos perdidos o dañados no se reenvían automáticamente; la recuperación, si es necesaria, debe ser gestionada por la capa de aplicación.
• Sin conexión: No requiere un establecimiento de sesión previo entre el emisor y el receptor antes de enviar datos.
• Sin control de flujo: No informa al emisor sobre la disponibilidad de recursos del receptor, lo que puede llevar a la pérdida de segmentos si el receptor se satura.

Visualización de Conexiones TCP Activas

Las conexiones TCP no deseadas o desconocidas pueden representar una importante amenaza para la seguridad. Pueden indicar que algo o alguien no autorizado está conectado al host local. Por ello, es necesario conocer las conexiones TCP activas que están abiertas y en ejecución en el host de red. El texto original menciona el comando 'restart' en relación con la verificación de estas conexiones; sin embargo, el comando estándar y ampliamente utilizado para visualizar las conexiones de red activas es netstat.

Diferencias Clave entre TCP y UDP

UDP suministra un transporte de datos con baja sobrecarga, principalmente debido a que posee un encabezado de datagrama pequeño y no requiere tráfico de administración de red para el establecimiento o control de la conexión, a diferencia de TCP que sí lo necesita para garantizar la confiabilidad y el control de flujo.

Aplicaciones Típicas que Utilizan UDP

• Aplicaciones multimedia y de video en vivo: Pueden tolerar cierta pérdida de datos (un fotograma perdido, por ejemplo), pero requieren bajos retrasos (latencia) para una reproducción fluida (ej. streaming de video, VoIP).
• Aplicaciones de solicitud-respuesta simples: Aplicaciones con transacciones sencillas, donde un host envía una solicitud y puede o no recibir una respuesta, y la sobrecarga de TCP es innecesaria (ej. DNS, SNMP, TFTP).
• Aplicaciones que gestionan la confiabilidad: Comunicaciones unidireccionales o aplicaciones que implementan sus propios mecanismos de confiabilidad, detección y recuperación de errores en la capa de aplicación, sin depender de los de la capa de transporte.

Acuse de Recibo y Ventanas en TCP

Una de las funciones clave de TCP es asegurar la entrega confiable de cada segmento a su destino. El número de secuencia indica el número de orden del primer byte de datos en el segmento dentro del flujo total de la sesión. TCP utiliza el número de acuse de recibo (ACK) en los segmentos enviados de vuelta al origen para indicar el próximo byte que el receptor espera recibir. La cantidad de datos que un origen puede transmitir antes de que deba recibir un acuse de recibo se denomina tamaño de la ventana.

Control de Congestión en TCP

TCP implementa mecanismos para minimizar la pérdida de segmentos causada por la congestión en la red:

• Ajuste de la Tasa de Envío: TCP contribuye a minimizar la pérdida de segmentos ajustando dinámicamente la tasa a la que envía datos a la red, basándose en indicadores de congestión. (El texto original menciona "Control de flujo" en este punto, que es un concepto relacionado pero distinto, enfocado en la capacidad del receptor).
• Reducción del Tamaño de la Ventana: Cuando se detecta congestión en la red (indicando recursos limitados), TCP puede reducir el tamaño de la ventana de envío. Esto limita la cantidad de datos no reconocidos en tránsito, ayudando a aliviar la congestión y reducir la pérdida de segmentos.