capa de transporte

En redes informáticas , la capa de transporte es una capa de abstracción en el conjunto de protocolos de Internet y el modelo OSI . Los protocolos de esta capa proporcionan servicios de comunicación de extremo a extremo para las aplicaciones. ^{[ 1 ] : §1.1.3} Puede proporcionar servicios tales como comunicación orientada a la conexión , confiabilidad , control de flujo y multiplexación .

Los detalles de implementación y la semántica de la capa de transporte del conjunto de protocolos de Internet ^{[ 1 ]} , que constituye la base de Internet , y el modelo OSI de redes generales son diferentes. Los protocolos que se utilizan actualmente en esta capa para Internet se originaron en el desarrollo de TCP/IP. En el modelo OSI, la capa de transporte se suele denominar Capa 4 o L4 ^{[ 2 ]} , mientras que en TCP/IP no se utilizan capas numeradas.

El protocolo de transporte más conocido del conjunto de protocolos de Internet es el Protocolo de Control de Transmisión (TCP). Se utiliza para transmisiones orientadas a la conexión, mientras que el Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP), sin conexión, se utiliza para transmisiones de mensajería más sencillas. TCP es el protocolo más complejo debido a su diseño con estado , que incorpora servicios de transmisión y flujo de datos confiables. Juntos, TCP y UDP comprenden prácticamente todo el tráfico de Internet y son los únicos protocolos implementados en todos los sistemas operativos principales. Otros protocolos de la capa de transporte que se han definido e implementado incluyen el Protocolo de Control de Congestión de Datagramas (DCCP) y el Protocolo de Transmisión de Control de Flujo (SCTP).

Los servicios de la capa de transporte se transmiten a una aplicación a través de una interfaz de programación de los protocolos de la capa de transporte. Los servicios pueden incluir las siguientes características: ^{[ 4 ]}

• Comunicación orientada a la conexión : ^{[ 5 ]} Normalmente es más fácil para una aplicación interpretar una conexión como un flujo de datos en lugar de tener que lidiar con los modelos subyacentes sin conexión, como el modelo de datagramas del Protocolo de datagramas de usuario (UDP) y del Protocolo de Internet (IP).
• Entrega en el mismo orden: La capa de red generalmente no garantiza que los paquetes de datos lleguen en el mismo orden en que fueron enviados, pero a menudo esta es una característica deseable. Esto se suele lograr mediante la numeración de segmentos, donde el receptor los envía a la aplicación en orden. Esto puede provocar bloqueos en la cabecera de la cola .
• Fiabilidad : Los paquetes pueden perderse durante la transmisión debido a la congestión de la red y a errores. Mediante un código de detección de errores , como una suma de comprobación , el protocolo de transporte puede verificar que los datos no estén dañados y confirmar su correcta recepción enviando un mensaje ACK o NACK al remitente. Se pueden utilizar esquemas de solicitud de repetición automática para retransmitir los datos perdidos o dañados.
• Control de flujo : En ocasiones, es necesario gestionar la velocidad de transmisión de datos entre dos nodos para evitar que un emisor rápido transmita más datos de los que puede soportar el búfer de datos receptor , lo que provocaría un desbordamiento del búfer. Esto también puede utilizarse para mejorar la eficiencia reduciendo el subdesbordamiento del búfer .
• Prevención de la congestión : El control de la congestión permite controlar el tráfico que ingresa a una red de telecomunicaciones para evitar el colapso por congestión , evitando la sobrecarga de las capacidades de procesamiento o enlace de los nodos y redes intermedios y tomando medidas para reducir el uso de recursos, como disminuir la tasa de envío de paquetes . Por ejemplo, las solicitudes de repetición automáticas pueden mantener la red congestionada; esta situación se puede evitar agregando prevención de la congestión al control de flujo, incluyendo el inicio lento . Esto mantiene el consumo de ancho de banda en un nivel bajo al inicio de la transmisión o después de la retransmisión de paquetes.
• Multiplexación : Los puertos pueden proporcionar múltiples puntos de acceso en un mismo nodo. Por ejemplo, el nombre en una dirección postal es un tipo de multiplexación que distingue entre diferentes destinatarios de la misma ubicación. Cada aplicación informática escucha información en su propio puerto, lo que permite el uso simultáneo de más de un servicio de red . Forma parte de la capa de transporte en el modelo TCP/IP , pero de la capa de sesión en el modelo OSI.

La capa de transporte se encarga de entregar los datos al proceso de aplicación correspondiente en los equipos host. Esto implica la multiplexación estadística de datos de diferentes procesos de aplicación, es decir, la formación de segmentos de datos y la adición de los números de puerto de origen y destino en la cabecera de cada segmento de datos de la capa de transporte. Junto con la dirección IP de origen y destino, los números de puerto constituyen un socket de red , es decir, una dirección de identificación de la comunicación entre procesos. En el modelo OSI, esta función es soportada por la capa de sesión .

Algunos protocolos de la capa de transporte, como TCP (pero no UDP), admiten circuitos virtuales ; es decir, proporcionan comunicación orientada a la conexión sobre una red de datagramas subyacente orientada a paquetes . Se entrega un flujo de bytes, ocultando la comunicación en modo de paquetes para los procesos de la aplicación. Esto implica el establecimiento de la conexión, la división del flujo de datos en paquetes llamados segmentos, la numeración de segmentos y la reordenación de los datos desordenados.

Finalmente, algunos protocolos de la capa de transporte, como TCP pero no UDP, proporcionan comunicación confiable de extremo a extremo, es decir, recuperación de errores mediante código de detección de errores y protocolo de solicitud de repetición automática (ARQ). El protocolo ARQ también proporciona control de flujo , que puede combinarse con prevención de congestión .

UDP es un protocolo muy simple que no proporciona circuitos virtuales ni comunicación fiable, delegando estas funciones al programa de aplicación . Los paquetes UDP se denominan datagramas , en lugar de segmentos.

TCP se utiliza para numerosos protocolos, como la navegación web HTTP y la transferencia de correo electrónico. UDP se puede utilizar para multidifusión y difusión , ya que no es posible retransmitir a un gran número de hosts. UDP suele ofrecer un mayor rendimiento y una menor latencia, por lo que se utiliza con frecuencia para la comunicación multimedia en tiempo real, donde se puede aceptar la pérdida ocasional de paquetes, como en la televisión y la telefonía IP, y para videojuegos en línea.

Muchas redes que no se basan en IP, como X.25 , Frame Relay y ATM , implementan la comunicación orientada a la conexión en la capa de red o de enlace de datos, en lugar de en la capa de transporte. En X.25, en los módems de redes telefónicas y en los sistemas de comunicación inalámbrica, la comunicación confiable entre nodos se implementa en capas de protocolo inferiores.

La especificación del protocolo de capa de transporte en modo de conexión OSI define cinco clases de protocolos de transporte: desde TP0 , que proporciona la menor recuperación de errores, hasta TP4 , que está diseñado para redes menos fiables.

Debido a la osificación de los protocolos , TCP y UDP son los únicos protocolos de transporte ampliamente utilizados en Internet. ^{[ 6 ]} Para evitar la intolerancia a los dispositivos intermedios , los nuevos protocolos de transporte pueden imitar la imagen de red de un protocolo tolerado o encapsularse en UDP, aceptando cierta sobrecarga (por ejemplo, debido a que las sumas de verificación externas se vuelven redundantes por las comprobaciones de integridad internas). ^{[ 7 ]} QUIC adopta este último enfoque, reconstruyendo un transporte de flujo confiable sobre UDP. ^{[ 8 ]}

Esta lista muestra algunos protocolos que se suelen ubicar en las capas de transporte del conjunto de protocolos de Internet , el conjunto de protocolos OSI , IPX/SPX de NetWare , AppleTalk y Fibre Channel .

• Corbet, Jonathan (29 de enero de 2018). "QUIC como solución a la osificación de protocolos" . LWN.net .
• Papastergiou, Giorgos; Fairhurst, Gorry; Ros, David; Brunstrom, Anna; Grinnemo, Karl-Johan; Hurtig, Per; Khademi, Naeem; Tüxen, Michael; Welzl, Michael; Damjanovic, Dragana; Mangiante, Simone (2017). "Desosilenciando la capa de transporte de Internet: una revisión y perspectivas futuras". IEEE Communications Surveys & Tutorials . 19 : 619–639 . doi : 10.1109/COMST.2016.2626780 . hdl : 2164/8317 . S2CID 1846371 .