TCP vs. UDP: Desmitificando el debate entre fiabilidad y eficiencia.

Hoy comenzaremos centrándonos en TCP. Anteriormente, en el capítulo sobre capas, mencionamos un punto importante. En la capa de red y las capas inferiores, se priorizan las conexiones entre hosts, lo que significa que tu ordenador necesita saber dónde se encuentra otro ordenador para conectarse a él. Sin embargo, la comunicación en una red suele ser entre procesos, en lugar de entre máquinas. Por lo tanto, el protocolo TCP introduce el concepto de puerto. Un puerto solo puede ser ocupado por un proceso, lo que permite la comunicación directa entre procesos de aplicación que se ejecutan en diferentes hosts.

La función de la capa de transporte es proporcionar servicios de comunicación directa entre procesos de aplicación que se ejecutan en diferentes hosts, por lo que también se la conoce como protocolo de extremo a extremo. La capa de transporte oculta los detalles internos de la red, permitiendo que el proceso de aplicación perciba un canal de comunicación lógico de extremo a extremo entre las dos entidades de la capa de transporte.

TCP significa Protocolo de Control de Transmisión y se conoce como un protocolo orientado a la conexión. Esto significa que antes de que una aplicación pueda comenzar a enviar datos a otra, ambos procesos deben realizar un intercambio de claves (handshake). El intercambio de claves es un proceso lógicamente conectado que garantiza la transmisión confiable y la recepción ordenada de datos. Durante el intercambio de claves, se establece una conexión entre los hosts de origen y destino mediante el intercambio de una serie de paquetes de control y el acuerdo sobre ciertos parámetros y reglas para asegurar una transmisión de datos exitosa.

¿Qué es TCP? (MylinkingConexión de redyAgente de paquetes de redPuede procesar paquetes TCP o UDP.)
TCP (Protocolo de Control de Transmisión) es un protocolo de comunicación de capa de transporte basado en flujo de bytes, fiable y orientado a la conexión.

Orientado a la conexión: Orientado a la conexión significa que la comunicación TCP es uno a uno, es decir, comunicación de extremo a extremo punto a punto, a diferencia de UDP, que puede enviar mensajes a múltiples hosts al mismo tiempo, por lo que no se puede lograr la comunicación uno a muchos.
ConfiableLa fiabilidad de TCP garantiza que los paquetes se entreguen de forma fiable al receptor independientemente de los cambios en el enlace de red, lo que hace que el formato de paquete del protocolo TCP sea más complejo que el de UDP.
Basado en flujo de bytesLa naturaleza basada en flujo de bytes de TCP permite la transmisión de mensajes de cualquier tamaño y garantiza el orden de los mensajes: incluso si el mensaje anterior no se ha recibido por completo, e incluso si se han recibido los bytes subsiguientes, TCP no los entregará a la capa de aplicación para su procesamiento y descartará automáticamente los paquetes duplicados.
Una vez que el host A y el host B han establecido una conexión, la aplicación solo necesita usar la línea de comunicación virtual para enviar y recibir datos, garantizando así la transmisión. El protocolo TCP se encarga de controlar tareas como el establecimiento, la desconexión y el mantenimiento de la conexión. Cabe destacar que aquí decimos que la línea virtual solo se refiere al establecimiento de una conexión; la conexión según el protocolo TCP solo indica que ambos extremos pueden iniciar la transmisión de datos y garantiza la fiabilidad de los mismos. Los dispositivos de red gestionan los nodos de enrutamiento y transporte; el protocolo TCP no se ocupa de estos detalles.

Una conexión TCP es un servicio dúplex completo, lo que significa que el host A y el host B pueden transmitir datos en ambas direcciones. Es decir, los datos pueden transferirse entre el host A y el host B en un flujo bidireccional.

TCP almacena temporalmente los datos en el búfer de envío de la conexión. Este búfer de envío es una de las cachés que se configuran durante el protocolo de enlace de tres vías. Posteriormente, TCP enviará los datos de la caché de envío a la caché de recepción del host de destino en el momento adecuado. En la práctica, cada par tendrá una caché de envío y una caché de recepción, como se muestra aquí:

El búfer de envío es un área de memoria gestionada por la implementación TCP en el lado del remitente, que se utiliza para almacenar temporalmente los datos que se enviarán. Cuando se realiza el protocolo de enlace de tres vías para establecer una conexión, se configura la caché de envío y se utiliza para almacenar los datos. El búfer de envío se ajusta dinámicamente según la congestión de la red y la información del receptor.

Un búfer de recepción es un área de memoria mantenida por la implementación TCP en el lado receptor que se utiliza para almacenar temporalmente los datos recibidos. TCP almacena los datos recibidos en la caché de recepción y espera a que la aplicación superior los lea.

Tenga en cuenta que el tamaño de la caché de envío y de la caché de recepción es limitado; cuando la caché está llena, TCP puede adoptar algunas estrategias, como el control de congestión, el control de flujo, etc., para garantizar una transmisión de datos fiable y la estabilidad de la red.

En las redes informáticas, la transmisión de datos entre hosts se realiza mediante segmentos. ¿Qué es, entonces, un segmento de paquete?

TCP crea un segmento TCP, o segmento de paquete, dividiendo el flujo entrante en fragmentos y añadiendo encabezados TCP a cada uno. Cada segmento solo puede transmitirse durante un tiempo limitado y no puede exceder el tamaño máximo de segmento (MSS). En su recorrido, un segmento de paquete pasa por la capa de enlace. La capa de enlace tiene una unidad de transmisión máxima (MTU), que es el tamaño máximo de paquete que puede atravesar la capa de enlace de datos. La unidad de transmisión máxima suele estar relacionada con la interfaz de comunicación.

¿Cuál es la diferencia entre MSS y MTU?

En las redes informáticas, la arquitectura jerárquica es fundamental, ya que considera las diferencias entre los distintos niveles. Cada capa tiene un nombre diferente: en la capa de transporte, los datos se denominan segmentos, y en la capa de red, paquetes IP. Por lo tanto, la Unidad Máxima de Transmisión (MTU) puede entenderse como el tamaño máximo de paquete IP que puede transmitir la capa de red, mientras que el Tamaño Máximo de Segmento (MSS) es un concepto de la capa de transporte que se refiere a la cantidad máxima de datos que puede transmitir un paquete TCP a la vez.

Tenga en cuenta que cuando el tamaño máximo de segmento (MSS) sea mayor que la unidad de transmisión máxima (MTU), la fragmentación IP se realizará en la capa de red y TCP no dividirá los datos de mayor tamaño en segmentos adecuados para el tamaño de la MTU. Habrá una sección sobre la capa de red dedicada a la capa IP.