Cap

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Capítulo 20 TCP Servicio de transporte confiable

• ICD-327 Redes de Computadores
• Agustín J. González

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Introducción

• TCP (Transmission Control Protocol) es el
  protocolo de la familia TCP/IP que provee
  servicio de transporte de datos en forma
  confiable.
• TCP está implementado sobre IP, por lo tanto debe
  resolver los problemas no resueltos por IP
  -datagramas se pueden perder, estar duplicados,
  llegar fuera de orden.
• Este protocolo es fundamental en sistemas de
  computación ya que modela el comportamiento de un
  canal ideal, como el supuesto en la
  comunicaciones con otros dispositivos de I/O.
• TCP resuelve el problema de muy buena forma, por
  ello ha perdurado por varias décadas, y ningún
  otro protocolo con iguales servicios ha probado
  ser mejor.

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Servicios ofrecidos por TCP

• Orientación a conexión (Connection Orientation)
  La aplicación debe requerir una conexión primero.
  Una vez establecida la usa. Finalmente la cierra.
• Comunicación Punto-a-Punto Cada conexión tiene
  exactamente dos terminales (comparar con
  comunicación multipunto -multicast)
• Confiabilidad total (Complete Reliability) Se
  garantiza entrega de los datos sin pérdidas ni
  duplicados y en orden.
• Comunicación dúplex integral (Full Duplex) Hay
  un buffer de envío y otro e recepción. El
  protocolo efectúa estas tareas en trasfondo y sin
  bloquear la aplicación -salvo para recepción de
  datos que aún no han llegado.

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Servicios ofrecidos por TCP (cont...)

• Interfaz de flujo (Stream Interfaz) Las
  aplicaciones envían una secuencia continua de
  bytes a través de la conexión. Consecuencia No
  hay garantía que la entrega se hará en unidades
  de igual tamaño a aquellas enviadas. Comparar con
  transferencia de datagramas.
• Arranque confiable de la conexión (Reliable
  connection startup) Los dos puntos extremos
  deben acordar el establecimiento de la conexión.
  Paquetes de conexiones pasadas no causan
  confusión.
• Término honroso de la conexión (Graceful
  connection shutdown) Los datos ya enviados son
  transmitidos por el protocolo incluso si la
  conexión ya ha sido cerrada por el Tx. Si el Rx
  ya cerró la conexión el Tx es informado.

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Modelo virtual

• TCP se dice que es un protocolo de extremo a
  extremo (end-to-end protocol) porque provee
  conexión directa entre una aplicación en un
  computador y una aplicación en un computador
  remoto.
• Se habla que la comunicación ofrecida es de
  conexión virtual (virtual conecction)

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Pérdida y retransmisión de paquetes

• Cómo TCP logra la confiabilidad? Hace uso de
  acuses de recibo y retransmisón.

• Con el envío de cada mensaje TCP inicia un timer.
  Si éste expira antes de la recepción de el acuse
  de recibo correspondiente, se envía una
  retransmisión.
• Qué valor usar para el timeout? Depende de
  distancia y congestión.Recordar tarea.

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Retransmisiones adaptivas

• En TCP el tiempo de espera para efectuar una
  retransmisión es adaptivo. TCP monitorea el
  retardo actual en cada conexión y adapta el timer
  de retransmisión para acomodarse a las
  condiciones actuales.
• TCP estima el tiempo de ida y vuelta (round-trip
  delay o round-trip time RTT) para cada conexión
  midiendo el tiempo de llegada de acuses de
  recibo.
• TCP produce un promedio ponderado de los tiempos
  RTT.
• Al mismo tiempo TCP estima la varianza y usa una
  combinación del promedio y varainza para
  determinar el tiempo de retransmisión.
• Así, si el RTT varía poco el timer es levemente
  mayor, si RTT varía mucho el RTT es mayor.

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Efecto de la adaptación

• Constantes
• g 1/8 0.125
• h 1/4 0.25
• A Average D Deviation
• RTO Retransmission TimeOut

• Estimadores
• Ai Ai-1 g(RTT i - Ai-1 )
• Di Di-1 h( RTT i - Ai-1 - Di-1)
• RTO Ai 4Di

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Buffers, control de flujo y ventana

• TCP usa una ventana deslizante para el control
  del flujo.
• Cada acuse de recibo especifica el espacio
  restante del buffer de recepción. Este espacio
  disponible es llamado la ventana. Y la
  notificación de su tamaño es conocido como el
  aviso de ventana (window advertisement)
• Cuando el receptor no tiene más espacio, éste
  esvía una valor cero de ventana, el cual detiene
  al transmisor.

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Ejemplo de control de flujo
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Three-way Handshake (Acuerdo de tres vías.

• TCP marca un paquete especial para iniciar una
  conexión. Éste se conoce como segmento de
  sincronización (SYN de synchronization segment)).
• Para cerrar una conexión TCP una un segmento de
  término de conexión (FIN de finish segment)
• Se ha probado que el acuerdo de tres vías es
  suficiente y necesario para asegurar un acuerdo
  no ambiguo a pesar de retardo, duplicación y
  pérdidas de paquetes.

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Three-way Handshake
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Control de congestión

• Cuando hay pérdidas de paquetes, el transmisor
  debe efectuar retransmisiones. Sin embargo, las
  pérdidas de paquetes hoy se deben principalmente
  a congestión en routers. Por ello la
  retransmisión sin otras consideraciones no hace
  más de agravar la situación.
• Cuando un paquete se pierde, TCP envía sólo un
  único segmento con datos. Se llega el acuse de
  recibo, TCP dobla la cantidad de datos a ser
  enviados enviado dos segmentos.
• Si se recibe acuse de recibo, se envian cuatro y
  así hasta ocupar la mitad de la ventana. En esta
  situación TCP retorna a una tasa de aumento de
  segmento normal.

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Formato del segmento TCP