El modelo del servicio TCP

El servicio TCP se obtiene al hacer que tanto el servidor como el receptor creen puntos terminales, llamados sockets. Cada socket tiene un número (dirección) que consiste en la dirección IP del host y un número de 16 bits que es local para ese host, llamado puerto. Un puerto es el nombre TCP para un TSAP. Para obtener el servicio TCP, hay que establecer de manera explícita una conexión entre un socket en una máquina y un socket en otra máquina. Podemos usar un socket para múltiples conexiones al mismo tiempo. En otras palabras, dos o más conexiones pueden terminar en el mismo socket. Las conexiones se identifican mediante los identificadores de socket de los dos extremos; esto es, (socket1, socket2). No se utilizan números de virtuales u otros identificadores. Los números de puerto menores que 1024 están reservados para los servicios estándar que, por lo general, estos se llaman puertos bien conocidos. La lista de puertos bien conocidos se proporciona en www.iana.org. Se han asignado más de 700. Se pueden registrar otros puertos del 1024 hasta el 49151 con la IANA para que los usuarios sin privilegios puedan usarlos, pero las aplicaciones pueden y seleccionan sus propios puertos. los demonios distintos a inetd sólo están activos cuando hay trabajo para ellos. Inetd consulta un archivo de configuración para saber cuál puerto utilizar. En consecuencia, el administrador del sistema puede configurar el sistema para tener demonios permanentes en los puertos más ocupados.

• Todas las conexiones TCP son full dúplex y de punto a punto. Full dúplex significa que el tráfico puede ir en ambas direcciones al mismo tiempo. Punto a punto significa que cada conexión tiene exactamente dos puntos terminales. TCP no soporta la multidifusión ni la difusión. Una conexión TCP es un flujo de bytes, no un flujo de mensajes. Los límites de los mensajes no se preservan de un extremo a otro.

El Protocolo TCP

• Una característica clave de TCP, y una que domina el diseño del protocolo, es que cada byte de una conexión TCP tiene su propio número de secuencia de 32 bits. La entidad TCP emisora y receptora intercambian datos en forma de segmentos. Un segmento TCP consiste en un encabezado fijo de 20 bytes (más una parte opcional), seguido de cero o más bytes de datos. Hay dos límites que restringen el tamaño de segmento. Primero, cada segmento, incluido el encabezado TCP, debe caber en la carga útil de 65 515 bytes del IP. Segundo, cada enlace tiene una MTU (Unidad Máxima de Transferencia, del inglés Maximum Transfer Unit). Cada segmento debe caber en la MTU en el emisor y el receptor, de modo que se pueda enviar y recibir en un solo paquete sin fragmentar. En la práctica, la MTU es por lo general de 1500 bytes (el tamaño de la carga útil en Ethernet) y, por tanto, define el límite superior en el tamaño de segmento. Las implementaciones modernas de TCP realizan el descubrimiento de MTU de la ruta mediante el uso de la técnica descrita en el RF 1191. Esta técnica usa mensajes de error de ICMP para encontrar la MTU más pequeña para cualquier enlace en la ruta. Después, TCP ajusta el tamaño del segmento en forma descendente para evitar la fragmentación. El protocolo básico que utilizan las entidades TCP es el protocolo de ventana deslizante con un tamaño dinámico de ventana. Cuando un emisor transmite un segmento, también inicia un temporizador. Cuando llega el segmento al destino, la entidad TCP receptora devuelve un segmento (con datos si existen, de otro modo sin ellos) que contiene un número de confirmación de recepción igual al siguiente número de secuencia que espera recibir, junto con el tamaño de la ventana remanente. Si el temporizador del emisor expira antes de recibir la confirmación de recepción, el emisor transmite de nuevo el segmento.

El encabezado del segmento TCP

Cada segmento comienza con un encabezado de formato fijo de 20 bytes. El encabezado fijo puede ir seguido de encabezado de opciones. Después de las opciones, si las hay, pueden continuar hasta 65 535 − 20 − 20 = 65 495 bytes de datos, donde los primeros 20 se refieren al encabezado IP y los segundos al encabezado TCP. Los segmentos sin datos son legales y se usan por lo común para confirmaciones de recepción y mensajes de control.

Establecimiento de una conexión TCP

En TCP las conexiones se establecen mediante el acuerdo de tres vías que estudiamos en la sección 6.2.2. Para establecer una conexión, uno de los lados (digamos que el servidor) espera en forma pasiva una conexión entrante mediante la ejecución de las primitivas LISTEN y ACCEPT en ese orden, ya sea que se especifique un origen determinado o a nadie en particular. El otro lado (digamos que el cliente) ejecuta una primitiva CONNECT en la que especifica la dirección y el puerto con el que se desea conectar, el tamaño máximo de segmento TCP que está dispuesto a aceptar y de manera opcional algunos datos de usuario (por ejemplo, una contraseña). La primitiva CONNECT envía un segmento TCP con el bit SYN encendido y el bit ACK apagado, y espera una respuesta. Cuando este segmento llega al destino, la entidad TCP de ahí revisa si hay un proceso que haya ejecutado una primitiva LISTEN en el puerto que se indica en el campo Puerto de destino. Si no lo hay, envía una respuesta con el bit RST encendido para rechazar la conexión. Si algún proceso está escuchando en el puerto, ese proceso recibe el segmento TCP entrante y puede entonces aceptar o rechazar la conexión. Si la acepta, se devuelve un segmento de confirmación de recepción. La secuencia de segmentos TCP enviados en el caso normal se muestra en la figura 6-37(a). Observe que un segmento SYN consume 1 byte de espacio de secuencia, por lo que se puede reconocer sin ambigüedades.

Establecimiento de la conexión (negociación en tres pasos):