Multiplexacion

LA CAPA DE TRANSPORTE

La capa de transporte no es una capa más. Es el corazón de toda la jerarquía de protocolos.

La tarea de esta capa es proporcionar un transporte de datos confiable y económico de la máquina de origen a la máquina de destino, independientemente de la red o redes físicas en uso. Sin la capa de transporte, el concepto total de los protocolos en capas tendría poco sentido. En este capítulo estudiaremos en detalle la capa de transporte, incluidos sus servicios, diseño, protocolos y desempeño.

6.1 EL SERVICIO DE TRANSPORTE

En las siguientes secciones daremos una introducción al servicio de transporte. Veremos el tipo

de servicio proporcionado a la capa de aplicación. Veremos el tipo de servicio que se proporciona

a la capa de aplicación. Para que el tema del servicio de transporte quede claro, analizaremos

dos conjuntos de primitivas de la capa de transporte. Primero analizaremos uno muy sencillo

(e hipotético) para mostrar las ideas básicas. Después veremos la interfaz que se utiliza comúnmente

en Internet.

6.1.1 Servicios proporcionados a las capas superiores

La meta fundamental de la capa de transporte es proporcionar un servicio eficiente, confiable y

económico a sus usuarios, que normalmente son procesos de la capa de aplicación. Para lograr este

objetivo, la capa de transporte utiliza los servicios proporcionados por la capa de red. El hardware

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LA CAPA DE TRANSPORTE

o software de la capa de transporte que se encarga del trabajo se llama entidad de transporte, la

cual puede estar en el kernel (núcleo) del sistema operativo, en un proceso de usuario independiente,

en un paquete de biblioteca que forma parte de las aplicaciones de red o en la tarjeta de red. En

la figura 6-1 se ilustra la relación (lógica) entre las capas de red, transporte y aplicación.

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Figura 6-1. Las capas de red, transporte y aplicación.

Así como hay dos tipos de servicio de red, orientado y no orientado a la conexión, hay dos tipos

de servicio de transporte. El servicio de transporte orientado a la conexión es parecido en muchos

sentidos al servicio de red orientado a la conexión. En ambos casos, las conexiones tienen

tres fases: establecimiento, transferencia de datos y liberación (o terminación). El direccionamiento

y el control de flujo también son semejantes en ambas capas. Además, el servicio de transporte

no orientado a la conexión es muy parecido al servicio de red no orientado a la conexión.

La pregunta obvia es: ¿si el servicio de la capa de transporte es tan parecido al de la capa de

red, por qué hay dos capas diferentes? ¿Por qué no es suficiente una sola capa? La respuesta es sutil,

pero crucial, y nos remite a la figura 1-9. El código de transporte se ejecuta por completo en

las máquinas de los usuarios, pero la capa de red, por lo general, se ejecuta en los enrutadores, los

cuales son operados por la empresa portadora (por lo menos en el caso de una red de área amplia).

¿Qué sucede si la capa de red ofrece un servicio poco confiable? ¿Qué tal si esa capa pierde paquetes

con frecuencia? ¿Qué ocurre si los enrutadores se caen de cuando en cuando?

Problemas, eso es lo que ocurre. Los usuarios no tienen control sobre la capa de red, por lo

que no pueden resolver los problemas de un mal servicio usando mejores enrutadores o incrementando

el manejo de errores en la capa de enlace de datos. La única posibilidad es poner encima de

la capa de red otra capa que mejore la calidad del servicio. Si, en una subred orientada a la conexión,

a la mitad de una transmisión larga se informa a una entidad de transporte que su conexión de red ha sido terminada de manera abrupta, sin indicación de lo sucedido a los datos actualmente en tránsito, la entidad puede establecer una nueva conexión de red con la entidad de transporte

EL SERVICIO DE TRANSPORTE

Usando esta nueva conexión de red, la entidad puede enviar una solicitud a su igual preguntando cuáles datos llegaron y cuáles no, y reiniciar a partir de donde se originó la interrupción.

Esencialmente, la existencia de la capa de transporte hace posible que el servicio de transporte

sea más confiable que el servicio de red subyacente. La capa de transporte puede detectar y

compensar paquetes perdidos y datos alterados. Más aún, las primitivas del servicio de transporte

se pueden implementar como llamadas a procedimientos de biblioteca con el propósito de que

sean independientes de las primitivas del servicio de red, las cuales podrían variar considerablemente

entre las redes (por ejemplo, el servicio LAN no orientado a la conexión puede ser bastante

diferente del servicio WAN orientado a la conexión). Al ocultar el servicio de red detrás de un

conjunto de primitivas de servicio de transporte, el cambio del servicio de red simplemente requiere

reemplazar un conjunto de procedimientos de biblioteca por otro que haga lo mismo con

un servicio subyacente distinto.

Gracias a la capa de transporte, es posible escribir programas de aplicación usando un conjunto

estándar de primitivas, y que estos programas funcionen en una amplia variedad de redes sin

necesidad de preocuparse por lidiar con diferentes interfaces de subred y transmisiones no confiables.

Si ninguna red real tuviera fallas, y si todas tuvieran las mismas primitivas de servicio y se

pudiera garantizar que nunca jamás cambiaran, tal vez la capa de transporte sería innecesaria. Sin

embargo, en el mundo real esta capa cumple la función clave de aislar a las capas superiores de la

tecnología, el diseño y las imperfecciones de la subred.

Por esta razón, mucha gente establece una distinción entre las capas 1 a 4, por una parte, y

la(s) capa(s) por encima de la 4, por la otra. Las cuatro capas inferiores pueden verse como el proveedor

del servicio de transporte, y la(s) capa(s) superiores son el usuario del servicio de transporte.

Esta distinción entre proveedor y usuario tiene un impacto considerable en el diseño de las

capas y pone a la capa de transporte en una posición clave, ya que constituye el límite principal

entre el proveedor y el usuario del servicio confiable de transmisión de datos.

6.1.2 Primitivas del servicio de transporte

Para permitir que los usuarios accedan al servicio de transporte, la capa de transporte debe

proporcionar algunas operaciones a los programas de aplicación, es decir, una interfaz del servicio

de transporte. Cada servicio de transporte tiene su propia interfaz. Con el propósito de ver los

aspectos básicos, en esta sección examinaremos primero un servicio de transporte sencillo (hipotético)

y su interfaz. En la siguiente sección veremos un ejemplo real.

El servicio de transporte es parecido al servicio de red, pero hay algunas diferencias importantes.

La principal es que el propósito del servicio de red es modelar el servicio ofrecido por las

redes reales, con todos sus problemas. Las redes reales pueden perder paquetes, por lo que el servicio

de red generalmente no es confiable.

En cambio, el servicio de transporte (orientado a la conexión) sí es confiable. Claro que las

redes reales no están libres de errores, pero ése es precisamente el propósito de la capa de transporte:

ofrecer un servicio confiable en una red no confiable.

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LA CAPA DE TRANSPORTE

Como ejemplo, considere dos procesos conectados mediante canalizaciones en UNIX. Ambos

consideran que la conexión entre ellos es perfecta. No quieren saber de confirmaciones de recepción,

paquetes perdidos, congestión ni nada por el estilo. Lo que quieren es una conexión 100 por ciento

confiable. El proceso A pone datos en un extremo de la canalización y el proceso B los saca por

el otro extremo. Ésta es la esencia del servicio de transporte orientado a la conexión: ocultar las

imperfecciones del servicio de red para que los procesos usuarios puedan dar por hecho simplemente

la existencia de un flujo de bits libre de errores.

Como nota al margen, la capa de transporte también puede proporcionar un servicio no confiable

(de datagramas), pero hay muy poco que decir al respecto, por lo que en este capítulo nos

concentraremos principalmente en el servicio de transporte orientado a la conexión. Sin embargo,

hay algunas aplicaciones que se benefician del transporte no orientado a la conexión, como la

computación cliente-servidor y la multimedia de flujo continuo, por lo que veremos algo sobre

ellas más adelante.

Una segunda diferencia entre los servicios de red y de transporte es a quién están dirigidos.

El servicio de red lo usan únicamente las entidades de transporte. Pocos usuarios escriben sus

propias entidades de transporte y, por lo tanto, pocos usuarios o programas llegan a ver los aspectos

internos del servicio de red. En contraste, muchos programas (y, por lo tanto, programadores)

ven las primitivas de transporte. En consecuencia, el servicio de transporte debe ser adecuado y

fácil de usar.

Para tener una idea de lo que podría ser el servicio de transporte, considere las cinco primitivas

listadas en la figura 6-2. Esta interfaz de transporte ciertamente es sencilla,

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