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Protocolos UDP, TCP y RTP

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Yanina Pino Quezada

on 9 November 2013

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Protocolos UDP, TCP y RTP.
Introducción - Historia
TCP es un protocolo confiable, orientado a la conexión, que permite que un flujo de bytes que se origina en una máquina se entregue sin errores en cualquier otra máquina en la interred.
Fue desarrollada en 1973 por Vinton Cerf como parte de un proyecto en conjunto con Robert Kahn y patrocinado por la agencia ARPA (Agencia de Programas Avanzados de Investigación).

El protocolo TCP está bajo la RFC 793, publicada en 1981.
UDP
TCP
RTP
Durante la etapa de transferencia de datos, una serie de mecanismos claves determinan la fiabilidad y robustez del protocolo.
Entre ellos estan incluidos:

Numero de secuencia
Checksums
Numero de asentimiento
Transferencia de Datos
Fin de la conexión
Establecimiento de la conexión
Funcionamiento
Las conexiones TCP se componen de tres etapas: establecimiento de conexión, transferencia de datos y fin de la conexión. Para establecer la conexión se usa el procedimiento llamado negociación en tres pasos (3-way handshake). Para la desconexión se usa una negociación en cuatro pasos (4-way handshake).

Trama TCP
Introducción
User Datagram Protocol (UDP) es un protocolo mínimo de nivel de transporte orientado a mensajes documentado en el RFC 768 de la IETF, es un protocolo del nivel de transporte basado en el intercambio de datagramas (Encapsulado de capa 4 Modelo OSI). Permite el envío de datagramas a través de la red sin que se haya establecido previamente una conexión, ya que el propio datagrama incorpora suficiente información de direccionamiento en su cabecera. Tampoco tiene confirmación ni control de flujo, por lo que los paquetes pueden adelantarse unos a otros; y tampoco se sabe si ha llegado correctamente, ya que no hay confirmación de entrega o recepción. Su uso principal es para protocolos como DHCP, BOOTP, DNS y demás protocolos en los que el intercambio de paquetes de la conexión/desconexión son mayores, o no son rentables con respecto a la información transmitida, así como para la transmisión de audio y vídeo en tiempo real, donde no es posible realizar retransmisiones por los estrictos requisitos de retardo que se tiene en estos casos.
Formatos de los Mensajes UDP
Longitud del mensaje UDP (16 bits). Especifica la longitud media en bytes del mensaje UDP, incluyendo la cabecera. Longitud mínima es de 8 bytes.
Suma de verificación UDP (16 bits, opcional). Suma de comprobación de errores del mensaje. Para cálculo se utiliza una pseudo – cabecera que también incluye las direcciones IP origen y destino. Para conocer estos datos, el protocolo UDP debe interactuar con el protocolo IP.
Datos. Aquí viajan los datos que se envían las aplicaciones. Los mismos datos que envía la aplicación origen son recibidos por la aplicación destino después de atravesar toda la Red de redes.
Trama TCP
Introducción - Historia
RTP son las siglas de Real-time Transport Protocol (Protocolo de Transporte de Tiempo real). Es un protocolo de nivel de sesión utilizado para la transmisión de información en tiempo real, como por ejemplo audio y vídeo en una video-conferencia. Está desarrollado por el grupo de trabajo de transporte de Audio y Video del IETF.
El protocolo RTP (Real-time Transport Protocol) surgió́ con la idea de crear un protocolo especifico para la gran demanda de recursos en tiempo real por parte de los usuarios. Algunos de estos recursos son la música, videoconferencia, video, telefonía en Internet y más aplicaciones multimedia.
El protocolo RTP esta bajo el RFC 1889 el cual fue publicado en 1996, posteriormente remplazado por la RFC 3551 en el año 2003.
Funcionamiento
Las conexiones TCP se componen de tres etapas: establecimiento de conexión, transferencia de datos y fin de la conexión. Para establecer la conexión se usa el procedimiento llamado negociación en tres pasos (3-way handshake). Para la desconexión se usa una negociación en cuatro pasos (4-way handshake).
La función básica de RTP es multiplexar varios flujos de datos en tiempo real en un solo flujo de paquetes UDP, pudiéndose enviar tanto a un solo destino (unicast) o múltiples destinos (multicast). Los paquetes son numerados de la siguiente manera: se le asigna a cada paquete un número mayor que su antecesor.
Otra característica muy importante para las aplicaciones de contenido multimedia en tiempo real es el time-stamping (marcación del tiempo). La idea es permitir que el origen asocie una marca de tiempo con la primera muestra de cada paquete. Con esto, el destino es capaz de almacenar un pequeño buffer e ir reproduciendo cada muestra con un leve retardo al tiempo real.
Trama RTP
Historia
En 1973 David P. Reed diseñó el protocolo UDP (User Datagram Protocol, también llamado Universal Datagram Protocol) para trabajar sobre IP con un esquema de datagramas -no orientado a conexión-. Su objetivo fue descongestionar a la red del trabajo de fiabilizar la información. El protocolo UDP está bajo el RFC 768 el cual fue publicado en 1980.
UDP es generalmente el protocolo usado en la transmisión de vídeo y voz a través de una red. Esto es porque no hay tiempo para enviar de nuevo paquetes perdidos cuando se está escuchando a alguien o viendo un vídeo en tiempo real.
Modelo OSI
La Capa en la que trabajan los protocolos TCP y UDP es la capa 4 del modelo OSI, correspondiente a la capa de transporte, ya que estos protocolos se encargan de la transferencia de archivos con distintos formas de envió y entrega; por otra parte, el protocolo RTP opera en la capa 5 del modelo OSI, correspondiente a la capa de sesión.
Pros y contras.
UDP
UDP proporciona un nivel de transporte no fiable de datagramas, ya que apenas añade la información necesaria para la comunicación extremo a extremo al paquete que envía al nivel inferior. Lo utilizan aplicaciones como NFS (Network File System) y RCP (comando para copiar ficheros entre ordenadores remotos), pero sobre todo se emplea en tareas de control y en la transmisión de audio y vídeo a través de una red. No introduce retardos para establecer una conexión, no mantiene estado de conexión alguno y no realiza seguimiento de estos parámetros. Así, un servidor dedicado a una aplicación particular puede soportar más clientes activos cuando la aplicación corre sobre UDP en lugar de sobre TCP.
RTP
RTP es un Protocolo el cual se complementa con varios otro Protocolos como lo son SIP. El protocolo RTP (Real-time Transport Protocol) es portador del contenido de voz y vídeo que intercambian los participantes en una sesión establecida por SIP. También es complementario con RTCP. RTP sufre vulnerabilidades al igual que otros protocolos. Por ejemplo, un usuario atacante podría autenticar de forma falsa direcciones de red de origen o destino, cambiar el encabezado e incluso cambiar el algoritmo de codificación. Utilizando el protocolo RTP sin su protocolo de control RTCP, los campos CNAME y NAME podrían usarse para autenticar a otro usuario. Debido a estas vulnerabilidades entre otras, es importante saber unos cuantos aspectos de seguridad para hacer un uso más responsable del protocolo. RTP es usado actualmente en la telefonía VoIP, llamadas telefónicas a través de Internet. Por tanto, la captura de paquetes RTP es un problema para la integridad de la conversación debido a las vulnerabilidades en seguridad.
TCP
TCP es el protocolo que proporciona un transporte fiable de flujo de bits entre aplicaciones. Está pensado para poder enviar grandes cantidades de información de forma fiable, liberando al programador de la dificultad de gestionar la fiabilidad de la conexión (retransmisiones, pérdida de paquetes, orden en el que llegan los paquetes, duplicados de paquetes...) que gestiona el propio protocolo. Pero la complejidad de la gestión de la fiabilidad tiene un coste en eficiencia, ya que para llevar a cabo las gestiones anteriores se tiene que añadir bastante información a los paquetes que enviar. Debido a que los paquetes para enviar tienen un tamaño máximo, cuanta más información añada el protocolo para su gestión, menos información que proviene de la aplicación podrá contener ese paquete (el segmento TCP tiene una sobrecarga de 20 bytes en cada segmento, mientras que UDP solo añade 8 bytes). Por eso, cuando es más importante la velocidad que la fiabilidad, se utiliza UDP. En cambio, TCP asegura la recepción en destino de la información para transmitir.
Conclusiones
UDP
No está orientado al concepto de conexión, se tiene que codificar este por sí mismo.
No se garantiza la fiabilidad o la solicitud de paquetes, pueden llegar fuera de orden, ser duplicada, o no llegan en absoluto, y los datos que se envían deben ser “ordenados” por software o protocolo a fines.
Si se pierde un paquete, se tiene que idear alguna forma de detectar esto y volver a enviar los datos si es necesario, y esto se resuelve con software adicional al protocolo.
Hay que asegurarse de no enviar datos demasiado rápido para manejar la conexión a Internet, ya que no tiene control de flujo.
UDP se puede clasificar con un protocolo “ligero” por que al no estar orientado al conexión consume pocos recursos de red, es decir, el proceso para establecer la comunicación está formada por un mínimo de procesos.

RTP
RTP permite realizar funciones como la sincronización temporal de distintos flujos, el envío de flujos distintos en una misma sesión y el soporte de varias sesiones ejecutadas simultáneamente. Para ello hace uso de una cabecera, incluida en cada paquete de información que envía, que contiene marcas de tiempo, sesión y flujos que le permiten soportar las funciones mencionadas.
RTP proporciona funciones de reproducción como iniciar (PLAY), pausar (PAUSE), detener (STOP), entre otras. Así mismo permite realizar la reproducción de contenido desde cualquier tiempo t1 hasta t2, sin necesidad de transmitir la información de instantes previos de tiempo. Así mismo, es posible realizar el envío de la información desde el servidor a una velocidad diferente de la normal, ya sea a mayor o a menor velocidad.
TCP
TCP se puede clasificar con un protocolo “pesado” por que al estar orientado a la conexión consume muchos recursos de red, es decir, el proceso para establecer la comunicación está formada por muchos procesos.
Está pensado para poder enviar grandes cantidades de información de forma fiable, y esta fiabilidad es gestionada por el mismo protocolo.
Se encarga de aportar seguridad a la comunicación, además es quien proporciona un servicio fiable, ordenado y orientado a la conexión. Este abre una conexión virtual con el destinatario para cada aplicación que lo solicite, y va enviando los datagramas ordenadamente hasta conseguir enviar toda la información y una vez finalizada la transmisión, cierra la conexión

Muchas gracias
por su atención...
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