Ficha de repaso para el examen¶

Tema: Capa de Transporte (Unidad 8)
Módulo: Redes de Área Local (RAL)
Curso: Sistemas Microinformáticos y Redes (SMR)

Esta ficha te ayuda a preparar el examen de la capa de transporte. Incluye un resumen de conceptos y fórmulas de referencia y actividades de práctica del mismo tipo que el examen: cálculo de puertos y multiplexación, elección TCP vs UDP en casos reales, handshake y números de secuencia, control de flujo y congestión, y segmentación. El examen será íntegramente de actividades prácticas.

Consulta las soluciones de las actividades para comprobar tus resultados después de practicar.

PARTE 1: Conceptos y fórmulas de referencia¶

Puertos y sockets¶

Un puerto es un número de 16 bits (0–65535) que identifica una aplicación dentro de un host.
Un socket es el par IP:puerto. Una conexión en la red queda identificada por dos sockets: IP_origen:puerto_origen ↔ IP_destino:puerto_destino.
Multiplexación: varias conversaciones simultáneas se distinguen por la tupla (IP_orig, puerto_orig, IP_dest, puerto_dest, protocolo).

Tipos de puertos¶

Tipo	Rango	Uso
Bien conocidos (well-known)	0 – 1023	Servicios estándar (HTTP, HTTPS, SSH, SMTP, DNS, etc.)
Registrados (registered)	1024 – 49151	Aplicaciones de usuario (MySQL 3306, RDP 3389, HTTP-alt 8080, etc.)
Dinámicos/efímeros	49152 – 65535	Asignados temporalmente por el SO a las aplicaciones cliente

Puertos bien conocidos (repaso rápido)¶

Puerto	Servicio	Puerto	Servicio
20/21 tcp	FTP datos / control	80 tcp	HTTP
22 tcp	SSH / SCP / SFTP	110 tcp	POP3
23 tcp	Telnet	143 tcp	IMAP4
25 tcp	SMTP	443 tcp	HTTPS
53 tcp/udp	DNS	993 tcp	IMAP4 sobre SSL
67/68 udp	DHCP	995 tcp	POP3 sobre SSL
69 udp	TFTP	3306 tcp	MySQL

Protocolo UDP¶

No orientado a conexión, no fiable. Cabecera de solo 8 bytes (4 campos de 2 bytes):
- Puerto origen, Puerto destino, Longitud, Checksum.
Ventaja: baja latencia y poca sobrecarga.
Usos típicos: DNS, DHCP, TFTP, VoIP, streaming en directo, juegos online, telemetría IoT.

Protocolo TCP¶

Orientado a conexión, fiable, con control de flujo y congestión.
Cabecera típica de 20 bytes (sin opciones). Campos clave:
- Puerto origen / Puerto destino.
- Número de secuencia (SEQ) → número del primer byte de datos del segmento.
- Número de acuse de recibo (ACK) → siguiente byte que se espera recibir.
- Flags: SYN, ACK, FIN, RST, PSH, URG.
- Ventana → tamaño libre del buffer del receptor (control de flujo).

Establecimiento (three-way handshake)¶

Cliente → Servidor: SYN=1, SEQ=x (ISN del cliente).
Servidor → Cliente: SYN=1, ACK=1, SEQ=y, ACK=x+1.
Cliente → Servidor: ACK=1, SEQ=x+1, ACK=y+1.

Cierre (4 pasos)¶

FIN → ACK → FIN → ACK, cada extremo cierra su sentido de envío.

Números de secuencia y ACK (regla práctica)¶

Si un segmento tiene SEQ=S y transporta N bytes → el siguiente segmento debe llevar SEQ = S + N.
El receptor devuelve un ACK cumulativo: ACK = siguiente byte esperado. Si llegan los bytes 2000–2499, el ACK será 2500.
Si se pierde un segmento intermedio, el receptor sigue devolviendo el ACK del último byte contiguo que ha recibido (ACK duplicado). Solo el segmento perdido se retransmite.

Control de flujo (ventana deslizante) y congestión¶

El receptor anuncia en cada ACK su ventana (rwnd) → bytes que puede aceptar todavía.
El emisor puede tener como máximo rwnd bytes en vuelo sin ACK.
Si la aplicación receptora lee lento → buffer lleno → rwnd decrece → emisor frena.
Control de congestión: el emisor usa una segunda ventana cwnd que crece tras ACKs válidos y se reduce cuando detecta pérdidas (timeouts o ACK duplicados).

Segmentación¶

MSS (Maximum Segment Size) = tamaño máximo de datos por segmento TCP.
Regla: MSS = MTU − cabecera IP (20 B) − cabecera TCP (20 B) → con MTU 1500 → MSS 1460.
Nº de segmentos para enviar B bytes = ⌈ B / MSS ⌉.
Último segmento = B − (n−1) × MSS bytes (puede ser menor que MSS).

Resumen PARTE 1¶

Tema	Fórmulas / pasos clave
Puertos	0–1023 bien conocidos; 1024–49151 registrados; 49152–65535 efímeros. Socket = `IP:puerto`.
UDP	Cabecera 8 B (4 campos × 2 B). Sin conexión, sin fiabilidad, baja latencia.
TCP handshake	SYN → SYN+ACK → ACK. Cierre: FIN → ACK → FIN → ACK.
Secuencia	`SEQ_siguiente = SEQ_actual + bytes_segmento`. ACK cumulativo = siguiente byte esperado.
Ventana	Máx. bytes en vuelo = `min(rwnd, cwnd)`.
Segmentación	`MSS = MTU − 40`. Nº segmentos = `⌈ B / MSS ⌉`.

PARTE 2: Actividades de práctica (tipo examen)¶

Puertos, sockets y multiplexación¶

Actividad 1 – Clasificación de puertos
Dada la siguiente lista de números de puerto, clasifica cada uno como bien conocido, registrado o efímero (dinámico). Para los que correspondan a servicios estándar, indica también el servicio asociado.

22, 80, 443, 25, 53, 3306, 8080, 1234, 49200, 60000

Actividad 2 – Sockets en una sesión HTTPS
Un navegador en el PC 192.168.1.50 abre tres pestañas simultáneas al servidor web 203.0.113.10 por HTTPS. El sistema operativo asigna los puertos efímeros 49152, 49165 y 49178 a cada pestaña.

Escribe el socket cliente (IP:puerto) de cada pestaña.
Escribe el socket servidor con el que hablan las tres.
Explica por qué el servidor puede distinguir las tres conexiones aunque compartan IP origen e IP/puerto destino. ¿Qué tupla identifica cada conexión?

Actividad 3 – Multiplexación en un equipo
Un PC con IP 192.168.1.20 tiene abiertas al mismo tiempo estas sesiones:

Una sesión SSH al servidor A (172.16.0.5, puerto 22 TCP).
Dos pestañas HTTPS al servidor B (203.0.113.20, puerto 443 TCP).
Una llamada de VoIP (UDP) al servidor C (203.0.113.99, puerto 3478).

Construye una tabla con estas columnas: Protocolo, Socket local (IP:puerto), Socket remoto (IP:puerto). Asigna tú puertos efímeros válidos a las sesiones cliente. Razona por qué el PC no puede usar el mismo puerto efímero para las dos pestañas al mismo servidor y mismo puerto destino.

TCP vs UDP aplicado a casos reales¶

Actividad 4 – Elección de protocolo de transporte
Para cada escenario indica qué protocolo usarías (TCP o UDP) y justifica brevemente tu elección basándote en fiabilidad, latencia, orden y necesidad de conexión:

Descarga de una imagen ISO de 4 GB desde un servidor FTP.
Videollamada en directo con un compañero.
Consulta DNS del nombre www.ejemplo.com contra 8.8.8.8.
Envío de un correo SMTP de 5 KB a un servidor.
Juego online multijugador tipo shooter en primera persona.
Transmisión de telemetría IoT: un sensor envía un dato de temperatura cada segundo.
Transferencia bancaria mediante HTTPS.
Arranque de un equipo que descarga su configuración por TFTP.

Establecimiento de conexión TCP¶

Actividad 5 – Three-way handshake
El cliente 192.168.1.100:49152 quiere abrir una conexión TCP con el servidor 10.0.0.5:443. El ISN del cliente es 1000 y el ISN del servidor es 5000. Completa la tabla del intercambio:

Paso	Origen → Destino	Flags activos	SEQ	ACK
1	Cliente → Servidor	?	?	?
2	Servidor → Cliente	?	?	?
3	Cliente → Servidor	?	?	?

Rellena los valores de Flags, SEQ y ACK de los tres segmentos.
Explica con tus palabras qué representa el campo SEQ y qué representa el campo ACK.
Después del paso 3, ¿qué SEQ llevaría el primer segmento con datos que envíe el cliente?

Segmentación y números de secuencia¶

Actividad 6 – Números de secuencia TCP
Un emisor TCP envía tres segmentos consecutivos con estos datos:

Segmento 1: SEQ = 2000, 500 bytes de datos.
Segmento 2: SEQ = ?, 300 bytes de datos.
Segmento 3: SEQ = ?, 200 bytes de datos.

Calcula el SEQ de los segmentos 2 y 3.
Si el receptor recibe correctamente los tres, ¿qué ACK cumulativo devuelve?
Si el segmento 2 se pierde y llegan el 1 y el 3, ¿qué ACK devolverá el receptor cada vez que reciba un segmento?
¿Qué se retransmite en TCP: todo el flujo o solo el segmento perdido? Razónalo.

Actividad 7 – Segmentación de un fichero
Una aplicación debe enviar un archivo de 24 000 bytes mediante TCP. La MTU del enlace es 1 500 bytes. Las cabeceras IP y TCP ocupan 20 bytes cada una.

Calcula el MSS.
¿Cuántos segmentos TCP se enviarán en total?
¿Cuántos bytes de datos transporta el último segmento?
Si se pierde el segmento número 5, ¿hay que reenviar todo el archivo? Razona la respuesta desde el punto de vista de la fiabilidad TCP.

Control de flujo y congestión¶

Actividad 8 – Ventana deslizante
Un servidor anuncia al cliente una ventana de recepción rwnd = 8 KB. El cliente envía segmentos con 1 KB de datos cada uno.

¿Cuántos segmentos como máximo puede enviar el cliente sin recibir ningún ACK?
El receptor confirma ACK hasta el tercer segmento y anuncia ahora rwnd = 4 KB. ¿Cuántos segmentos nuevos podrá enviar el emisor antes de tener que esperar a más ACKs?
Si la aplicación del receptor está bloqueada y deja de leer el buffer, ¿qué le pasa al rwnd anunciado en los siguientes ACK? ¿Cómo afecta esto al emisor?
Diferencia en una frase control de flujo (rwnd) y control de congestión (cwnd).

Actividad 9 – Pérdidas y reacción del emisor
Un flujo TCP está enviando datos con cwnd = 16 KB y MSS = 1 KB. El receptor empieza a devolver ACK duplicados con el mismo número (ACK repetido tres veces).

¿Qué está indicando el receptor con ese comportamiento?
¿Qué acción toma el emisor al recibir tres ACK duplicados? (Nombra el mecanismo.)
Si más tarde se produjera un timeout sin recibir ACK, ¿cómo reaccionaría cwnd? Compara con el caso anterior.

Interpretación de escenarios y comandos¶

Actividad 10 – Interpretación de netstat
En un equipo se ejecuta netstat -an y se obtiene esta salida simplificada:

Proto  Local Address          Foreign Address        State
TCP    192.168.1.10:49800     142.250.190.14:443     ESTABLISHED
TCP    192.168.1.10:49821     52.84.229.23:443       ESTABLISHED
TCP    192.168.1.10:22        0.0.0.0:0              LISTENING
TCP    192.168.1.10:49850     10.0.0.7:3306          ESTABLISHED
UDP    192.168.1.10:5353      *:*                    -

Indica, línea por línea, si se trata de una conexión saliente, una entrante o un servicio ofrecido por el equipo.
¿Qué servicio está publicando el equipo en el puerto 22 y qué puertos se están usando como efímeros?
¿A qué tipo de aplicación corresponde la línea UDP 5353 (pista: descubrimiento de servicios en red local)?
A partir de los puertos destino, deduce qué protocolo de aplicación se está usando en cada conexión TCP establecida.

Cortafuegos y políticas de puertos¶

Actividad 11 – Reglas de cortafuegos (política restrictiva)
Una empresa separa su LAN 192.168.0.0/24 de Internet mediante un cortafuegos con política restrictiva (por defecto, denegar). Requisitos:

Permitir navegación web saliente (HTTP y HTTPS) para toda la LAN.
Permitir consultas DNS salientes únicamente al servidor 8.8.8.8.
Permitir acceso SSH entrante desde cualquier IP solo hacia el servidor interno 192.168.0.10.
Denegar todo lo demás.

Escribe la tabla de reglas con columnas: Orden, Dirección (entrante/saliente), Origen, Destino, Protocolo/puerto, Acción.
Explica por qué conviene terminar con una regla explícita de deny any any, aunque la política por defecto ya sea restrictiva.
Si un usuario necesita usar FTP (puertos 20/21) con la política actual, ¿funcionará? Razona.

Actividad 12 – Apertura de puertos y NAT (introducción al tema 9)
En casa tienes un router con PAT y una LAN 192.168.1.0/24. Quieres publicar un servidor web propio en el PC 192.168.1.50:80 para que sea accesible desde Internet.

¿Qué problema hay si no configuras nada en el router? ¿Por qué PAT no entrega por sí solo las conexiones entrantes al servidor interno?
¿Qué tipo de regla de redirección de puertos (port forwarding / NAT estático) deberías configurar? Escribe la regla en forma de tabla: IP pública:puerto → IP interna:puerto y protocolo.
Indica desde el lado cliente qué socket destino tendrá que poner un navegador en Internet para acceder a tu servidor, suponiendo que la IP pública del router es 203.0.113.40.