Ingeniería Systems: Confiabilidad de TCP - CCNA1 V5

1. Entrega ordenada

Reordenamiento de segmentos

Cuando los servicios envían datos mediante el TCP, los segmentos pueden llegar a su destino en desorden. Para que el receptor comprenda el mensaje original, los datos en estos segmentos se reensamblan en el orden original. Para lograr esto, se asignan números de secuencia en el encabezado de cada paquete.

Durante la configuración de la sesión, se establece un número de secuencia inicial (ISN). Este ISN representa el valor inicial para los bytes para esta sesión que se transmite a la aplicación receptora. A medida que se transmiten los datos durante la sesión, el número de secuencia se incrementa en el número de bytes que se han transmitido. Este seguimiento de bytes de datos permite identificar y dar acuse de recibo de cada segmento de manera exclusiva. Se pueden identificar segmentos perdidos.

Los números de secuencia de segmento habilitan la confiabilidad al indicar cómo rearmar y reordenar los segmentos recibidos, como se muestra en la ilustración.

El proceso TCP receptor coloca los datos del segmento en un búfer de recepción. Los segmentos se colocan en el orden de número de secuencia correcto y se pasan a la capa de aplicación cuando se rearman. Todos los segmentos que llegan con números de secuencia no contiguos se mantienen para su posterior procesamiento. A continuación, cuando llegan los segmentos con bytes faltantes, tales segmentos se procesan en orden.

2. Reconocimiento y tamaño de la ventana

Confirmación de recepción de segmentos

Una de las funciones de TCP es garantizar que cada segmento llegue a destino. Los servicios de TCP en el host de destino envían un acuse de recibo de los datos que recibe la aplicación de origen.

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 de SEQ indica la cantidad relativa de bytes que se transmitieron en esta sesión, incluso los bytes en el segmento actual. 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.

Se le informa al origen que el destino recibió todos los bytes de este stream de datos, hasta el byte especificado por el número de ACK, pero sin incluirlo. Se espera que el host emisor envíe un segmento que utiliza un número de secuencia que es igual al número de ACK.

Recuerde que cada conexión son realmente dos sesiones de una vía. Los números de SEQ y ACK se intercambian en ambas direcciones.

En el ejemplo de la figura, el host de la izquierda envía datos al host de la derecha. Envía un segmento que contiene 10 bytes de datos para esta sesión y un número de secuencia igual a 1 en el encabezado.

El host receptor recibe el segmento en la capa 4 y determina que el número de secuencia es 1 y que tiene 10 bytes de datos. Luego el host envía un segmento de vuelta al host de la izquierda para acusar recibo de estos datos. En este segmento, el host establece el número de ACK en 11 para indicar que el siguiente byte de datos que espera recibir en esta sesión es el byte número 11. Cuando el host emisor recibe este acuse de recibo, puede enviar el próximo segmento que contiene datos para esta sesión a partir del byte 11.

En este ejemplo, si el host emisor tuviera que esperar el acuse de recibo de cada uno de los 10 bytes, la red tendría mucha sobrecarga. Para reducir la sobrecarga de estos acuses de recibo, pueden enviarse varios segmentos de datos y dar acuse de recibo de estos con un único mensaje de TCP en la dirección opuesta. Este acuse de recibo contiene un número de ACK que se basa en la cantidad total de bytes recibidos en la sesión. Por ejemplo, si se comienza con un número de secuencia 2000, si se reciben 10 segmentos de 1000 bytes cada uno, se devolverá al origen un número de ACK igual a 12 001.

La cantidad de datos que un origen puede transmitir antes de recibir un acuse de recibo se denomina “tamaño de la ventana”, que es un campo en el encabezado TCP que permite administrar datos perdidos y controlar el flujo.

3. Pérdida y retransmisión de datos

Manejo de segmentos perdidos

La pérdida de datos se produce en ocasiones, sin importar qué tan bien diseñada esté la red; por lo tanto, TCP proporciona métodos para administrar estas pérdidas de segmentos. Entre estos está un mecanismo para retransmitir segmentos con datos sin acuse de recibo.

Un servicio de host de destino que utiliza TCP generalmente sólo da acuse de recibo de datos para bytes de secuencia continuos. Si faltan uno o más segmentos, solo se hace acuse de recibo de los datos en la primera secuencia contigua de bytes. Por ejemplo, si se reciben segmentos con números de secuencia de 1500 a 3000 y de 3400 a 3500, el número de ACK sería 3001. Esto se debe a que hay segmentos con números de SEQ de 3001 a 3399 que no se recibieron.

Cuando el TCP en el host de origen no recibe un acuse de recibo después de una cantidad de tiempo predeterminada, este vuelve al último número de ACK recibido y vuelve a transmitir los datos desde ese punto en adelante. La solicitud de comentarios (RFC) no especifica el proceso de retransmisión, pero se deja a criterio de la implementación particular del TCP.

Para una implementación de TCP típica, un host puede transmitir un segmento, colocar una copia del segmento en una cola de retransmisión e iniciar un temporizador. Cuando se recibe el acuse de recibo de los datos, se elimina el segmento de la cola. Si no se recibe el acuse de recibo antes de que el temporizador venza, el segmento es retransmitido.

Haga clic en el botón Reproducir en la ilustración para ver una animación de la retransmisión de segmentos perdidos.

En la actualidad, los hosts pueden emplear también una característica optativa llamada “acuses de recibo selectivos” (SACK). Si ambos hosts admiten los SACK, es posible que el destino acuse recibo de los bytes de segmentos discontinuos, y el host solo necesitará volver a transmitir los datos perdidos.