CyberOps Associate Versión 1: Módulo 9 – Capa de Transporte

Última actualización: abril 1, 2022

9.0. Introducción

9.0.1. ¿Por qué Debería Tomar este Módulo?

¡Bienvenido a Capa de Transporte! La capa de transporte es donde, como su nombre indica, los datos se transportan de un host a otro. ¡Aquí es donde su red realmente se mueve! La capa de transporte utiliza dos protocolos: TCP y UDP. Piense en TCP como obtener una carta registrada en el correo. Tiene que firmarlo antes de que el transportista de correo se lo entregue. UDP es más como una carta regular y sellada. Ambos protocolos tienen lugar en la entrega de datos entre una fuente y un destino. En este tema se profundiza en cómo funcionan TCP y UDP en la capa de transporte.

9.0.2. Qué Aprenderá en este Módulo?

Título del Módulo: Capa de Transporte

Objetivo del Módulo: Explicar cómo los protocolos de capa de transporte habilita la funcionalidad de red.

Título del Tema	Objetivo del Tema
Características de la Capa de Transporte	Explique cómo permiten las comunicaciones en red los protocolos de la capa de transporte.
Establecimiento de la Sesión de Capa de Transporte	Explique cómo la capa de transporte establece sesiones de comunicación.
Confiabilidad de la Capa de Transporte	Explique cómo la capa de transporte establece comunicaciones confiables.

9.1. Características de la Capa de Transporte

9.1.1. Función de la Capa de Transporte

Los programas de capa de aplicación generan datos que deben intercambiarse entre los hosts de origen y de destino. La capa de transporte es responsable de las comunicaciones lógicas entre aplicaciones que se ejecutan en diferentes hosts. Esto puede incluir servicios como el establecimiento de una sesión temporal entre dos hosts y la transmisión fiable de información para una aplicación.

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.

La capa de transporte no tiene conocimiento del tipo de host de destino, el tipo de medio por el que deben viajar los datos, la ruta tomada por los datos, la congestión en un enlace o el tamaño de la red.

La capa de transporte incluye dos protocolos:

• Protocolo de Control de Transmisión (TCP)
• Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP)

9.1.2. Responsabilidades de la Capa de Transporte

La capa de transporte tiene muchas responsabilidades.

Haga clic en cada botón para obtener más información.

9.1.3. Protocolos de Capa 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 capa de transporte especifican cómo transferir mensajes entre hosts y son responsables de administrar los requisitos de fiabilidad de una conversación. La capa de transporte incluye los protocolos TCP y UDP.

Las diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos de confiabilidad de transporte. Por lo tanto, TCP/IP proporciona dos protocolos de capa de transporte, como se muestra en la figura.

9.1.4. Protocolo de Control de Transmisión (TCP)

IP solo se refiere a la estructura, direccionamiento y enrutamiento de paquetes, desde el remitente original hasta el destino final. IP no es responsable de garantizar la entrega o determinar si es necesario establecer una conexión entre el remitente y el receptor.

El TCP se considera un protocolo de la capa de transporte confiable y completo, que garantiza que todos los datos lleguen al destino. TCP incluye campos que garantizan la entrega de los datos de la aplicación. Estos campos requieren un procesamiento adicional por parte de los hosts de envío y recepción.

Nota: TCP divide los datos en segmentos.

La función del protocolo de transporte TCP es similar al envío de paquetes de los que se hace un rastreo de origen a destino. Si se divide un pedido de envío en varios paquetes, un cliente puede verificar en línea para ver el orden de la entrega.

TCP proporciona confiabilidad y control de flujo mediante estas operaciones básicas:

• Enumerar y rastrear segmentos de datos transmitidos a un host específico desde una aplicación específica
• Confirmar datos recibidos
• Retransmitir cualquier información no reconocida después de un cierto período de tiempo
• Secuenciar datos que pueden llegar en un orden incorrecto
• Enviar datos a una velocidad eficiente que sea aceptable por el receptor

Para mantener el estado de una conversación y realizar un seguimiento de la información, TCP debe establecer primero una conexión entre el remitente y el receptor. Es por eso que TCP se conoce como un protocolo orientado a la conexión.

Haga clic en Reproducir en la figura para ver cómo los segmentos de TDP y los reconocimientos se transmiten entre el emisor y el receptor.

9.1.5. Encabezado TCP

TCP es un protocolo con estado, lo que significa que realiza un seguimiento del estado de la sesión de comunicación. Para hacer un seguimiento del estado de una sesión, TCP registra qué información se envió y qué información se reconoció. La sesión con estado comienza con el establecimiento de la sesión y termina con la finalización de la sesión.

Un segmento TCP agrega 20 bytes (es decir, 160 bits) de sobrecarga al encapsular los datos de la capa de aplicación. La figura muestra los campos en un encabezado TCP.

9.1.6. Campos de Encabezado TCP

La tabla identifica y describe los diez campos de un encabezado TCP.

Campo de Encabezado TCP	Descripción
Puerto de Origen	Campo de 16 bits utilizado para identificar la aplicación de origen por número de puerto.
Puerto de Destino	Un campo de 16 bits utilizado para identificar la aplicación de destino por puerto número.
Secuencia de Números	Campo de 32 bits utilizado para reensamblar datos.
Número de Acuse de Recibo	Un campo de 32 bits utilizado para indicar que se han recibido datos y el siguiente byte esperado de la fuente.
Longitud del Encabezado	Un campo de 4 bits conocido como «desplazamiento de datos» que indica la propiedad longitud del encabezado del segmento TCP.
Reservado	Un campo de 6 bits que está reservado para uso futuro.
Bits de Control	Un campo de 6 bits utilizado que incluye códigos de bits, o indicadores, que indican el propósito y función del segmento TCP.
Tamaño de la ventana	Un campo de 16 bits utilizado para indicar el número de bytes que se pueden aceptar a la vez.
Suma de Comprobación	A 16-bit field used for error checking of the segment header and data.
Urgente	Campo de 16 bits utilizado para indicar si los datos contenidos son urgentes.

9.1.7. Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP)

UDP es un protocolo de capa de transporte más simple que TCP. No proporciona confiabilidad y control de flujo, lo que significa que requiere menos campos de encabezado. Debido a que los procesos UDP remitente y receptor no tienen que administrar la confiabilidad y el control de flujo, esto significa que los datagramas UDP se pueden procesar más rápido que los segmentos TCP. El UDP proporciona las funciones básicas para entregar segmentos de datos entre las aplicaciones adecuadas, con muy poca sobrecarga y revisión de datos.

Nota: UDP divide los datos en datagramas que también se conocen como segmentos.
UDP es un protocolo sin conexión. Debido a que UDP no proporciona fiabilidad ni control de flujo, no requiere una conexión establecida. Debido a que UDP no realiza un seguimiento de la información enviada o recibida entre el cliente y el servidor, UDP también se conoce como protocolo sin estado.

UDP también se conoce como un protocolo de entrega de mejor esfuerzo porque no hay reconocimiento de que los datos se reciben en el destino. Con UDP, no existen procesos de capa de transporte que informen al emisor si la entrega se realizó correctamente.

UDP es como colocar una carta regular, no registrada, en el correo. 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 rastreo de la carta ni de informar al emisor si esta no llega a destino.

Haga clic en Reproducir en la figura para ver una animación de los datagramas UDP que se transmiten del remitente al receptor.

9.1.8. Encabezado UDP

UDP es un protocolo sin estado, lo que significa que ni el cliente ni el servidor rastrean el estado de la sesión de comunicación. Si se requiere confiabilidad al utilizar UDP como protocolo de transporte, a esta la debe administrar la aplicación.

Uno de los requisitos más importantes para transmitir video en vivo y voz a través de la red es que los datos fluyan rápidamente. Las aplicaciones de video y de voz en vivo pueden tolerar cierta pérdida de datos con un efecto mínimo o imperceptible, y se adaptan perfectamente a UDP.

Los bloques de comunicación en UDP se denominan datagramas o segmentos. Estos datagramas se envían como el mejor esfuerzo por el protocolo de la capa de transporte.

El encabezado UDP es mucho más simple que el encabezado TCP porque solo tiene cuatro campos y requiere 8 bytes (es decir, 64 bits). La figura muestra los campos en un encabezado TCP.

9.1.9. Campos de Encabezado UDP

La tabla identifica y describe los cuatro campos de un encabezado UDP.

Campo de Encabezado UDP	Descripción
Puerto de Origen	Campo de 16 bits utilizado para identificar la aplicación de origen por número de puerto.
Puerto de Destino	Un campo de 16 bits utilizado para identificar la aplicación de destino por puerto número.
Longitud	Campo de 16 bits que indica la longitud del encabezado del datagrama UDP.
Suma de comprobación	Campo de 16 bits utilizado para la comprobación de errores del encabezado y los datos del datagrama.

9.1.10. Pares de Sockets

Los puertos de origen y de destino se colocan dentro del segmento. Los segmentos se encapsulan dentro de un paquete IP. El paquete IP contiene la dirección IP de origen y de destino. Se conoce como socket a la combinación de la dirección IP de origen y el número de puerto de origen, o de la dirección IP de destino y el número de puerto de destino.

En el ejemplo de la figura, el PC está solicitando simultáneamente servicios FTP y web desde el servidor de destino.

En el ejemplo, la solicitud FTP generada por el PC incluye las direcciones MAC de Capa 2 y las direcciones IP de Capa 3. La solicitud también identifica el puerto de origen 1305 (es decir, generado dinámicamente por el host) y el puerto de destino, identificando los servicios FTP en el puerto 21. El host también ha solicitado una página web del servidor utilizando las mismas direcciones de Capa 2 y Capa 3. Sin embargo, está utilizando el número de puerto de origen 1099 (es decir, generado dinámicamente por el host) y el puerto de destino que identifica el servicio web en el puerto 80.

El socket se utiliza para identificar el servidor y el servicio que solicita el cliente. Un socket de cliente puede ser parecido a esto, donde 1099 representa el número de puerto de origen: 192.168.1.5:1099

El socket en un servidor web puede ser 192.168.1.7:80

Juntos, estos dos sockets se combinan para formar un par de zócalos: 192.168.1.5:1099, 192.168.1.7:80

Los sockets permiten que los diversos procesos que se ejecutan en un cliente se distingan entre sí. También permiten la diferenciación de diferentes conexiones a un proceso de servidor.

El número de puerto de origen actúa como dirección de retorno para la aplicación que realiza la solicitud. La capa de transporte hace un seguimiento de este puerto y de la aplicación que generó la solicitud de manera que cuando se devuelva una respuesta, esta se envíe a la aplicación correcta.

9.2. Establecimiento de la Sesión de Capa de Transporte

9.2.1. Procesos del Servidor TCP

Ya conoce los fundamentos de TCP. Comprender el papel de los números de puerto le ayudará a comprender los detalles del proceso de comunicación TCP. En este tema, también aprenderá acerca de los procesos de enlace de tres vías TCP y terminación de sesión.

Cada proceso de aplicación que se ejecuta en el servidor para utilizar un número de puerto. El número de puerto es asignado automáticamente o configurado manualmente por un administrador del sistema.

Un servidor individual no puede tener dos servicios asignados al mismo número de puerto dentro de los mismos servicios de la capa de transporte. Por ejemplo, un host que ejecuta una aplicación de servidor web y una aplicación de transferencia de archivos no puede tener ambos configurados para usar el mismo puerto, como el puerto TCP 80.

Una aplicación de servidor activa asignada a un puerto específico se considera abierta, lo que significa que la capa de transporte acepta y procesa los segmentos dirigidos a ese puerto. Toda solicitud entrante de un cliente direccionada al socket correcto es aceptada y los datos se envían a la aplicación del servidor. Pueden existir varios puertos abiertos simultáneamente en un servidor, uno para cada aplicación de servidor activa.

Haga clic en cada botón para obtener más información sobre los procesos del servidor TCP.

9.2.2. Establecimiento de Conexiones TCP

En algunas culturas, cuando dos personas se conocen, generalmente se saludan dándose la mano. Ambas partes entienden el acto de estrechar la mano como una señal de saludo amistoso. Las conexiones en la red son similares. En las conexiones TCP, el cliente host establece la conexión con el servidor mediante el proceso de enlace de tres vías.

Haga clic en cada botón para obtener más información sobre cada paso de establecimiento de conexión TCP.

El protocolo de enlace de tres vías valida que el host de destino esté disponible para comunicarse. En este ejemplo, el host A ha validado que el host B está disponible.

9.2.3. Terminación de Sesión

Para cerrar una conexión, se debe establecer el marcador de control de finalización (FIN) en el encabezado del segmento. Para finalizar todas las sesiones TCP de una vía, se utiliza un enlace de dos vías, que consta de un segmento FIN y un segmento de reconocimiento (ACK). Por lo tanto, para terminar una conversación simple admitida por TCP, se requieren cuatro intercambios para finalizar ambas sesiones. El cliente o el servidor pueden iniciar la terminación.

En el ejemplo, los términos cliente y servidor se utilizan como referencia por simplicidad, pero dos hosts que tengan una sesión abierta pueden iniciar el proceso de finalización.

Haga clic en cada botón para obtener más información sobre los pasos de finalización de la sesión.

Una vez reconocidos todos los segmentos, la sesión se cierra.

9.2.4. Análisis del enlace de tres vías de TCP

Los hosts mantienen el estado, rastrean cada segmento de datos dentro de una sesión e intercambian información sobre qué datos se reciben utilizando la información en el encabezado TCP. TCP es un protocolo full-duplex, donde cada conexión representa dos sesiones de comunicación unidireccionales. Para establecer la conexión, los hosts realizan un enlace de tres vías. Como se muestra en la figura, los bits de control en el encabezado TCP indican el progreso y el estado de la conexión.

Estas son las funciones del apretón de manos de tres vías:

• Establece que el dispositivo de destino está presente en la red.
• Verifica que el dispositivo de destino tenga un servicio activo y acepte solicitudes en el número de puerto de destino que el cliente de origen desea utilizar.
• Informa al dispositivo de destino que el cliente de origen intenta establecer una sesión de comunicación en dicho número de puerto

Una vez que se completa la comunicación, se cierran las sesiones y se finaliza la conexión. Los mecanismos de conexión y sesión habilitan la función de confiabilidad de TCP.

Campo de Bits de Control

Los seis bits del campo de bits de control del encabezado del segmento TCP también se conocen como marcadores. Una bandera es un bit que está activado o desactivado.

Los seis indicadores de bits de control son los siguientes:

• URG – campo de puntero urgente significativo
• ACK – Indicador de acuse de recibo utilizado en el establecimiento de la conexión y la terminación de la sesión
• PSH – Función de empuje
• RST – Restablece la conexión cuando se produce un error o un tiempo de espera
• SYN – Sincroniza números de secuencia utilizados en el establecimiento de conexión
• FIN – No más datos del remitente y se utilizan en la terminación de la sesión

Busque en Internet para obtener más información sobre las banderas PSH y URG.

9.2.5. Vídeo: Protocolo de Enlace TCP de 3 vías

Vea el video para obtener más información sobre el apretón de manos de 3 vías TCP.

9.2.6. Práctica de laboratorio: Uso de Wireshark para observar el protocolo de enlace TCP de 3 vías

En esta práctica de laboratorio se cumplirán los siguientes objetivos:

• Part 1: Preparar los Hosts para Capturar el Tráfico
• Part 2: Analizar los Paquetes con Wireshark
• Part 3: Ver los Paquetes usando tcpdump

9.3. Confiabilidad de la Capa de Transporte

9.3.1. Fiabilidad de TCP: Entrega Garantizada y Ordenada

La razón por la que TCP es el mejor protocolo para algunas aplicaciones es porque, a diferencia de UDP, reenvía paquetes descartados y paquetes numerados para indicar su orden correcto antes de la entrega. TCP también puede ayudar a mantener el flujo de paquetes para que los dispositivos no se sobrecarguen. En este tema se tratan detalladamente estas características de TCP.

Puede haber momentos en que los segmentos TCP no llegan a su destino. Otras veces, los segmentos TCP podrían llegar fuera de servicio. Para que el receptor comprenda el mensaje original, los datos en estos segmentos se vuelven a ensamblar en el orden original. Para lograr esto, se asignan números de secuencia en el encabezado de cada paquete. El número de secuencia representa el primer byte de datos del segmento TCP.

Durante la configuración de la sesión, se establece un número de secuencia inicial (ISN). Este ISN representa el valor inicial de los bytes que se transmiten a la aplicación receptora. A medida que se transmiten los datos durante la sesión, el número de secuencia se incrementa según el número de bytes que se han transmitido. Este seguimiento de bytes de datos permite identificar y reconocer cada segmento de manera exclusiva. A partir de esto, se pueden identificar segmentos perdidos.

El ISN no comienza en uno, pero es efectivamente un número aleatorio. Esto permite evitar ciertos tipos de ataques maliciosos. Para mayor simplicidad, usaremos un ISN de 1 para los ejemplos de este capítulo.

Los números de secuencia de segmento indican cómo reensamblar y reordenar los segmentos recibidos, como se muestra en la figura.

Los segmentos TCP se Reordenan en el Destino

El proceso TCP receptor coloca los datos del segmento en un búfer de recepción. Los segmentos se colocan en el orden de secuencia adecuado y se pasan a la capa de aplicación cuando se vuelven a montar. Todos los segmentos que lleguen con números de secuencia desordenados se retienen para su posterior procesamiento. A continuación, cuando llegan los segmentos con bytes faltantes, tales segmentos se procesan en orden.

9.3.2. Video: Confiabilidad de TCP: Números de Secuencia y Reconocimientos

Una de las funciones de TCP es garantizar que cada segmento llegue a su destino. Los servicios TCP en el host de destino reconocen los datos que ha recibido la aplicación de origen.

Haga clic en Reproducir en la figura para ver una lección acerca de los reconocimientos y los números de secuencia TCP.

9.3.3. Fiabilidad de TCP: Pérdida y Retransmisión de Datos

No importa cuán bien diseñada esté una red, ocasionalmente se produce la pérdida de datos. TCP proporciona métodos para administrar la pérdida de segmentos. Entre estos está un mecanismo para retransmitir segmentos para los datos sin reconocimiento.

El número de secuencia (SEQ) y el número de acuse de recibo (ACK) se utilizan juntos para confirmar la recepción de los bytes de datos contenidos en los segmentos transmitidos. El número SEQ identifica el primer byte de datos en el segmento que se transmite. TCP utiliza el número de ACK reenviado al origen para indicar el próximo byte que el receptor espera recibir. Esto se llama acuse de recibo de expectativa.

Antes de mejoras posteriores, TCP solo podía reconocer el siguiente byte esperado. Por ejemplo, en la figura, utilizando números de segmento para simplificar, el host A envía los segmentos del 1 al 10 al host B. Si llegan todos los segmentos excepto los segmentos 3 y 4, el host B respondería con acuse de recibo especificando que el siguiente segmento esperado es el segmento 3. El host A no tiene idea de si algún otro segmento llegó o no. Por lo tanto, el host A reenviaría los segmentos 3 a 10. Si todos los segmentos de reenvío llegan correctamente, los segmentos 5 a 10 serían duplicados. Esto puede provocar retrasos, congestión e ineficiencias.

Los sistemas operativos actualmente suelen emplear una característica TCP opcional llamada reconocimiento selectivo (SACK), negociada durante el protocolo de enlace de tres vías. Si ambos hosts admiten SACK, el receptor puede reconocer explícitamente qué segmentos (bytes) se recibieron, incluidos los segmentos discontinuos. Por lo tanto, el host emisor solo necesitaría retransmitir los datos faltantes. Por ejemplo, en la siguiente figura, utilizando de nuevo números de segmento para simplificar, el host A envía los segmentos 1 a 10 al host B. Si llegan todos los segmentos excepto los segmentos 3 y 4, el host B puede reconocer que ha recibido los segmentos 1 y 2 (ACK 3) y reconocer selectivamente los segmentos 5 a 10 (SACK 5-10). El host A solo necesitaría reenviar los segmentos 3 y 4.

Nota: TCP normalmente envía ACK para cada otro paquete, pero otros factores más allá del alcance de este tema pueden alterar este comportamiento.

TCP utiliza temporizadores para saber cuánto tiempo debe esperar antes de reenviar un segmento. En la figura, reproduzca el vídeo y haga clic en el enlace para descargar el archivo PDF. El vídeo y el archivo PDF examinan la pérdida y la retransmisión de datos.

9.3.4. Video: Confiabilidad de TCP: Pérdida y Retransmisión de Datos

Haga clic en Reproducir en la figura para ver una lección acerca de la retransmisión TCP.

9.3.5. Control de Flujo de TCP: Tamaño de la Ventana y Reconocimientos

TCP también proporciona mecanismos para el control de flujo. El control de flujo es la cantidad de datos que el destino puede recibir y procesar de manera confiable. El control de flujo permite mantener la confiabilidad de la transmisión de TCP mediante el ajuste de la velocidad del flujo de datos entre el origen y el destino para una sesión dada. Para lograr esto, el encabezado TCP incluye un campo de 16 bits llamado “tamaño de la ventana”.

En la figura, se muestra un ejemplo de tamaño de ventana y reconocimientos.

Ejemplo de tamaño de ventana de TCP

El tamaño de la ventana determina la cantidad de bytes que se pueden enviar para recibir un reconocimiento. El número de reconocimiento es el número del siguiente byte esperado.

El tamaño de ventana es la cantidad de bytes que el dispositivo de destino de una sesión TCP puede aceptar y procesar al mismo tiempo. En este ejemplo, el tamaño de la ventana inicial de la PC B para la sesión TCP es de 10,000 bytes. A partir del primer byte, el byte1, el último byte que la PC A puede enviar sin recibir un reconocimiento es el byte 10000. Esto se conoce como la ventana de envío de la PC A. El tamaño de la ventana se incluye en cada segmento TCP para que el destino pueda modificar el tamaño de la ventana en cualquier momento dependiendo de la disponibilidad del búfer.

El tamaño inicial de la ventana se acuerda cuando se establece la sesión TCP durante la realización del enlace de tres vías. El dispositivo de origen debe limitar el número de bytes enviados al dispositivo de destino en función del tamaño de la ventana del destino. El dispositivo de origen puede continuar enviando más datos para la sesión solo cuando obtiene un reconocimiento de los bytes recibidos. Por lo general, el destino no esperará que se reciban todos los bytes de su tamaño de ventana antes de contestar con un acuse de recibo. A medida que se reciben y procesan los bytes, el destino envía reconocimientos para informar al origen que puede continuar enviando bytes adicionales.

Por ejemplo, es típico que la PC B no espere hasta que se hayan recibido los 10,000 bytes antes de enviar un acuse de recibo. Esto significa que la PC A puede ajustar su ventana de envío a medida que recibe confirmaciones de la PC B. Como se muestra en la figura, cuando la PC A recibe una confirmación con el número de confirmación 2,921, que es el siguiente byte esperado. La ventana de envío de PC A incrementará 2.920 bytes. Esto cambia la ventana de envío de 10.000 bytes a 12.920. Esto significa que la PC A puede ajustar su ventana de envío a medida que recibe confirmaciones de la PC B. Como se muestra en la figura, cuando la PC A recibe una confirmación con el número de confirmación 2,921, que es el siguiente byte esperado.

Un destino que envía confirmaciones a medida que procesa los bytes recibidos, y el ajuste continuo de la ventana de envío de origen, se conoce como ventanas deslizantes. En el ejemplo anterior, la ventana de envío del PC A aumenta o se desliza sobre otros 2.921 bytes de 10.000 a 12.920.

Si disminuye la disponibilidad de espacio de búfer del destino, puede reducir su tamaño de ventana para informar al origen que reduzca el número de bytes que debe enviar sin recibir un reconocimiento.

Nota: Hoy en día, los dispositivos utilizan el protocolo de ventanas deslizantes. El receptor generalmente envía un acuse de recibo después de cada dos segmentos que recibe. El número de segmentos recibidos antes de que se acuse recibo puede variar. La ventaja de las ventanas deslizantes es que permiten que el emisor transmita continuamente segmentos mientras el receptor está acusando recibo de los segmentos anteriores. Los detalles de las ventanas deslizantes exceden el ámbito de este curso.

9.3.6. Control de Flujo TCP – Tamaño Máximo de Segmento (MSS)

En la figura, la fuente está transmitiendo 1.460 bytes de datos dentro de cada segmento TCP. Normalmente, es el Tamaño Máximo de Segmento (MSS) que puede recibir el dispositivo de destino. El MSS forma parte del campo de opciones del encabezado TCP que especifica la mayor cantidad de datos, en bytes, que un dispositivo puede recibir en un único segmento TCP. El tamaño MSS no incluye el encabezado TCP. El MSS se incluye normalmente durante el apretón de manos de tres vías.

Un MSS común es de 1.460 bytes cuando se usa IPv4. Un host determina el valor de su campo de MSS restando los encabezados IP y TCP de unidad Máxima de transmisión (MTU) de Ethernet. En una interfaz de Ethernet, el MTU predeterminado es de 1500 bytes. Restando el encabezado IPv4 de 20 bytes y el encabezado TCP de 20 bytes, el tamaño predeterminado de MSS será 1460 bytes, como se muestra en la figura.

9.3.7. Control de flujo de TCP: Prevención de Congestiones

Cuando se produce congestión en una red, el router sobrecargado comienza a descartar paquetes. Cuando los paquetes que contienen segmentos TCP no llegan a su destino, se dejan sin confirmar. Mediante la determinación de la tasa a la que se envían pero no se reconocen los segmentos TCP, el origen puede asumir un cierto nivel de congestión de la red.

Siempre que haya congestión, se producirá la retransmisión de los segmentos TCP perdidos del origen. Si la retransmisión no se controla adecuadamente, la retransmisión adicional de los segmentos TCP puede empeorar aún más la congestión. No sólo se introducen en la red los nuevos paquetes con segmentos TCP, sino que el efecto de retroalimentación de los segmentos TCP retransmitidos que se perdieron también se sumará a la congestión. Para evitar y controlar la congestión, TCP emplea varios mecanismos, temporizadores y algoritmos de manejo de la congestión.

Si el origen determina que los segmentos TCP no están siendo reconocidos o que sí son reconocidos pero no de una manera oportuna, entonces puede reducir el número de bytes que envía antes de recibir un reconocimiento. Como se ilustra en la figura, PC A detecta que hay congestión y, por lo tanto, reduce el número de bytes que envía antes de recibir un acuse de recibo de PC B.

Control de Congestión de TCP

Tenga en cuenta que es el origen el que está reduciendo el número de bytes sin reconocimiento que envía y no el tamaño de ventana determinado por el destino.

Nota: La explicación de los mecanismos, temporizadores y algoritmos reales de manejo de la congestión se encuentra fuera del alcance de este curso.

9.3.8. Práctica de laboratorio: Exploración de Nmap

El escaneo de puertos suele ser parte de un ataque de reconocimiento. Se pueden utilizar diversos métodos de escaneo de puertos. Estudiaremos cómo se emplea la utilidad Nmap. Nmap es una poderosa utilidad de red que se utiliza para detección de redes y auditorías de seguridad.

9.4. Resumen de Capa de transporte

9.4.1. ¿Qué Aprendí en este Módulo?

Características de la Capa de Transporte

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. La capa de transporte es responsable de las comunicaciones lógicas entre aplicaciones que se ejecutan en diferentes hosts. La capa de transporte incluye los protocolos TCP y UDP. Los protocolos de capa de transporte especifican cómo transferir mensajes entre hosts y es responsable de administrar los requisitos de fiabilidad de una conversación. La capa de transporte es responsable del seguimiento de conversaciones (sesiones), la segmentación de datos y el reensamblaje de segmentos, la adición de información de encabezado, la identificación de aplicaciones y la multiplexación de conversaciones. TCP es de estado y confiable. Reconoce datos, reenvía la pérdida de datos y ofrece los datos en orden de secuencia. Utilice TCP para el correo electrónico y la web. UDP es sin estado y rápida. Rápido, de baja sobrecarga, no requiere confirmaciones, no vuelve a enviar la pérdida de datos y ofrece datos como llegan. Use UDP para VoIP y DNS.

Los protocolos de capa de transporte TCP y UDP utilizan números de puerto para administrar múltiples conversaciones simultáneas. Esta es la razón por la que los campos de encabezado TCP y UDP identifican un número de puerto de aplicación de origen y destino. Los puertos de origen y de destino se colocan dentro del segmento. Los segmentos se encapsulan dentro de un paquete IP. Se conoce como socket a la combinación de la dirección IP de origen y el número de puerto de origen, o de la dirección IP de destino y el número de puerto de destino. El socket se utiliza para identificar el servidor y el servicio solicitado por el cliente y el host y la aplicación en el host que deben manejar los datos devueltos. Hay un rango de números de puerto entre 0 y 65535.

Establecimiento de la Sesión de Capa de Transporte

El protocolo de enlace de tres capas establece que el dispositivo de destino está presente en la red. Verifica que el dispositivo de destino tenga un servicio activo y acepte solicitudes en el número de puerto de destino que el cliente de origen desea utilizar. Informa al dispositivo de destino que el cliente de origen intenta establecer una sesión de comunicación en dicho número de puerto Los seis indicadores de bits de control son: URG, ACK, PSH, RST, SYN y FIN y se utilizan para identificar la función de los mensajes TCP que se envían. Un cliente o servidor puede terminar una sola conversación compatible con TCP enviando una secuencia de mensajes TCP.

Confiabilidad de la Capa de Transporte

Para que el receptor comprenda el mensaje original, los datos en estos segmentos se vuelven a ensamblar en el orden original. Se asignan números de secuencia en el encabezado de cada paquete. No importa cuán bien diseñada esté una red, ocasionalmente se produce la pérdida de datos. TCP proporciona formas de administrar pérdidas de segmentos. Hay un mecanismo para retransmitir segmentos para datos no reconocidos. Los sistemas operativos host actualmente suelen emplear una característica TCP opcional llamada reconocimiento selectivo (SACK), negociada durante el protocolo de enlace de tres vías. Si ambos hosts admiten SACK, el receptor puede reconocer explícitamente qué segmentos (bytes) se recibieron, incluidos los segmentos discontinuos. Por lo tanto, el host emisor solo necesitaría retransmitir los datos faltantes. El control de flujo permite mantener la confiabilidad de la transmisión de TCP mediante el ajuste de la velocidad del flujo de datos entre el origen y el destino. Para lograr esto, el encabezado TCP incluye un campo de 16 bits llamado “tamaño de la ventana”. El proceso en el que el destino envía reconocimientos a medida que procesa los bytes recibidos y el ajuste continuo de la ventana de envío del origen se conoce como ventanas deslizantes. El origen está transmitiendo 1460 bytes de datos dentro de cada segmento TCP. Normalmente, es el tamaño máximo de segmento (MSS) que puede recibir el dispositivo de destino. Para evitar y controlar la congestión, TCP emplea varios mecanismos de manejo de congestión.