INVESTIGACION

INTRODUCCION

La mayoría de nosotros experimentamos Internet a través de World Wide Web, servicios de e-mail y programas para compartir archivos. Éstas y muchas otras aplicaciones proporcionan la interfaz humana a la red subyacente, lo que nos permite enviar y recibir información con relativa facilidad. Generalmente, las aplicaciones que utilizamos son intuitivas; es decir, podemos acceder a ellas y usarlas sin saber cómo funcionan. Sin embargo, para los profesionales de redes es importante conocer cómo una aplicación puede formatear, transmitir e interpretar mensajes que se envían y reciben a través de la red.

En este capítulo aprenderá a:

Describir cómo las funciones de las tres capas superiores del modelo OSI proporcionan servicios de red a las aplicaciones de usuario final.

Describir cómo los protocolos de la capa de aplicación TCP/IP proporcionan los servicios especificados por las capas superiores del modelo OSI.

Definir cómo la gente utiliza la capa de aplicación para comunicarse a través de la red de información.

Describir la función de las conocidas aplicaciones TCP/IP, como la World Wide Web y el correo electrónico, y sus servicios relacionados (HTTP, DNS, SMB, DHCP, SMTP/POP y Telnet).

Describir los procesos para compartir archivos que utilizan las aplicaciones entre pares y el protocolo Gnutella.

Explicar cómo los protocolos garantizan que los servicios que se ejecutan en una clase de dispositivo puedan enviar y recibir datos

Modelo osi y modelo TCP/IP

El modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos es una representación abstracta en capas, creada como guía para el diseño del protocolo de red. El modelo OSI divide el proceso de networking en diferentes capas lógicas, cada una de las cuales tiene una única funcionalidad y a la cual se le asignan protocolos y servicios específicos.

En este modelo, la información se pasa de una capa a otra, comenzando en la capa de Aplicación en el host de transmisión, siguiendo por la jerarquía hacia la capa Física, pasando por el canal de comunicaciones al host de destino, donde la información vuelve a la jerarquía y termina en la capa de Aplicación. La figura ilustra los pasos en este proceso.

La capa de Aplicación, Capa siete, es la capa superior de los modelos OSI y TCP/IP. Es la capa que proporciona la interfaz entre las aplicaciones que utilizamos para comunicarnos y la red subyacente en la cual se transmiten los mensajes. Los protocolos de capa de aplicación se utilizan para intercambiar los datos entre los programas que se ejecutan en los hosts de origen y destino. Existen muchos protocolos de capa de aplicación y siempre se desarrollan protocolos nuevos.

Aunque el grupo de protocolos TCP/IP se desarrolló antes de la definición del modelo OSI, la funcionalidad de los protocolos de capa de aplicación de TCP/IP se adaptan aproximadamente a la estructura de las tres capas superiores del modelo OSI: Capas de Aplicación, Presentación y Sesión.

La mayoría de los protocolos de capa de aplicación de TCP/IP se desarrollaron antes de la aparición de computadoras personales, interfaces del usuario gráficas y objetos multimedia. Como resultado, estos protocolos implementan muy poco de la funcionalidad que se especifica en las capas de Sesión y Presentación del modelo OSI.

Capa de Presentación

La capa de Presentación tiene tres funciones primarias:

Codificación y conversión de datos de la capa de aplicación para garantizar que los datos del dispositivo de origen puedan ser interpretados por la aplicación adecuada en el dispositivo de destino. Compresión de los datos de forma que puedan ser descomprimidos por el dispositivo de destino. Encriptación de los datos para transmisión y descifre de los datos cuando se reciben en el destino.

Las implementaciones de la capa de presentación generalmente no se vinculan con una stack de protocolos determinada. Los estándares para vídeos y gráficos son algunos ejemplos. Dentro de los estándares más conocidos para vídeo encontramos QuickTime y el Grupo de expertos en películas (MPEG). QuickTime es una especificación de Apple Computer para audio y vídeo, y MPEG es un estándar para la codificación y compresión de vídeos.

Capa de Sesión

Como lo indica el nombre de la capa de Sesión, las funciones en esta capa crean y mantienen diálogos entre las aplicaciones de origen y destino. La capa de sesión maneja el intercambio de información para iniciar los diálogos y mantenerlos activos, y para reiniciar sesiones que se interrumpieron o desactivaron durante un periodo de tiempo prolongado.

La mayoría de las aplicaciones, como los exploradores Web o los clientes de correo electrónico, incorporan la funcionalidad de las capas 5, 6 y 7 del modelo OSI.

Modelo osi y modelo TCP/IP

Los protocolos de capa de aplicación de TCP/IP más conocidos son aquellos que proporcionan intercambio de la información del usuario. Estos protocolos especifican la información de control y formato necesaria para muchas de las funciones de comunicación de Internet más comunes. Algunos de los protocolos TCP/IP son:

El protocolo Servicio de nombres de dominio (DNS, Domain Name Service) se utiliza para resolver nombres de Internet en direcciones IP.

El protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP, Hypertext Transfer Protocol) se utiliza para transferir archivos que forman las páginas Web de la World Wide Web.

SOFWARE DE LA CAPA DE APLICACION

Las funciones asociadas con los protocolos de capa de Aplicación permiten a la red humana comunicarse con la red de datos subyacente. Cuando abrimos un explorador Web o una ventana de mensajería instantánea, se inicia una aplicación, y el programa se coloca en la memoria del dispositivo donde se ejecuta. Cada programa ejecutable cargado a un dispositivo se denomina proceso.

Funciones del protocolo de la placa de aplicacion

Los protocolos establecen reglas consistentes para intercambiar datos entre las aplicaciones y los servicios cargados en los dispositivos participantes. Los protocolos especifican cómo se estructuran los datos dentro de los mensajes y los tipos de mensajes que se envían entre origen y destino. Estos mensajes pueden ser solicitudes de servicios, acuses de recibo, mensajes de datos, mensajes de estado o mensajes de error. Los protocolos también definen los diálogos de mensajes, asegurando que un mensaje enviado encuentre la respuesta esperada y se invoquen los servicios correspondientes cuando se realiza la transferencia de datos.

Modelo del cliente servidor

Cuando la gente intenta acceder a información en sus dispositivos, ya sean éstos una computadora personal o portátil, un PDA, teléfono celular o cualquier otro dispositivo conectado a la red, los datos pueden no estar físicamente almacenados en sus dispositivos. Si así fuere, se debe solicitar al dispositivo que contiene los datos, permiso para acceder a esa información.

Modelo cliente-servidor

En el modelo cliente-servidor, el dispositivo que solicita información se denomina cliente y el dispositivo que responde a la solicitud se denomina servidor. Los procesos de cliente y servidor se consideran una parte de la capa de Aplicación. El cliente comienza el intercambio solicitando los datos al servidor, que responde enviando uno o más streams de datos al cliente. Los protocolos de capa de Aplicación describen el formato de las solicitudes y respuestas entre clientes y servidores. Además de la transferencia real de datos, este intercambio puede requerir de información adicional, como la autenticación del usuario y la identificación de un archivo de datos a transferir.

Servidores

En un contexto general de redes, cualquier dispositivo que responde a una solicitud de aplicaciones de cliente funciona como un servidor. Un servidor generalmente es una computadora que contiene información para ser compartida con muchos sistemas de cliente. Por ejemplo, páginas Web, documentos, bases de datos, imágenes, archivos de audio y vídeo pueden almacenarse en un servidor y enviarse a los clientes que lo solicitan.

Protocolos y servicios de la placa de aplicación

Una única aplicación puede emplear diferentes servicios de la capa de Aplicación, así lo que aparece para el usuario como una solicitud para una página Web puede, de hecho, ascender a docenas de solicitudes individuales. Y, para cada solicitud, pueden ejecutarse múltiples procesos. Por ejemplo, un cliente puede necesitar de diversos procesos individuales para formular sólo una solicitud al servidor.

Modelo Punto a Punto

Además del modelo cliente/servidor para redes, existe también un modelo punto a punto. Las redes punto a punto tienen dos formas distintivas: diseño de redes punto a punto y aplicaciones punto a punto (P2P). Ambas formas tienen características similares pero en la práctica funcionan en forma muy distinta.

Redes entre pares

En una red entre pares, dos o más computadoras están conectadas a través de una red y pueden compartir recursos (por ejemplo, impresora y archivos) sin tener un servidor dedicado. Cada dispositivo final conectado (conocido como punto) puede funcionar como un servidor o como un cliente. Una computadora puede asumir el rol de servidor para una transacción mientras funciona en forma simultánea como cliente para otra transacción. Los roles del cliente y el servidor se configuran según las solicitudes.

Aplicaciones punto a punto

Una aplicación punto a punto (P2P), a diferencia de una red punto a punto, permite a un dispositivo actuar como cliente o como servidor dentro de la misma comunicación. En este modelo, cada cliente es un servidor y cada servidor es un cliente. Ambos pueden iniciar una comunicación y se consideran iguales en el proceso de comunicación. Sin embargo, las aplicaciones punto a punto requieren que cada dispositivo final proporcione una interfaz de usuario y ejecute un servicio en segundo plano. Cuando inicia una aplicación punto a punto específica, ésta invoca la interfaz de usuario requerida y los servicios en segundo plano. Luego, los dispositivos pueden comunicarse directamente.

Protocolos y servidores DNS

Como veremos más adelante, la capa de transporte utiliza un esquema de direccionamiento que se llama número de puerto. Los números de puerto identifican las aplicaciones y los servicios de la capa de Aplicación que son los datos de origen y destino. Los programas del servidor generalmente utilizan números de puerto predefinidos comúnmente conocidos por los clientes. Mientras examinamos los diferentes servicios y protocolos de la capa de Aplicación de TCP/IP, nos referiremos a los números de puerto TCP y UDP normalmente asociados con estos servicios.

DNS

En redes de datos, los dispositivos son rotulados con direcciones IP numéricas para que puedan participar en el envío y recepción de mensajes a través de la red. Sin embargo, la mayoría de las personas pasan mucho tiempo tratando de recordar estas direcciones numéricas. Por lo tanto, los nombres de dominio fueron creados para convertir las direcciones numéricas en nombres simples y reconocibles.

En Internet, esos nombres de dominio, como www.cisco.com, son mucho más sencillos de recordar que 198.133.219.25, que es la dirección numérica real para este servidor. Además, si Cisco decide cambiar la dirección numérica, para el usuario es transparente ya que el nombre de dominio seguirá siendo www.cisco.com. La nueva dirección simplemente estará enlazada con el nombre de dominio existente y la conectividad se mantendrá. Cuando las redes eran pequeñas, resultaba fácil mantener la asignación entre los nombres de dominios y las direcciones que representaban. Sin embargo, a medida que las redes y el número de dispositivos comenzó a crecer, el sistema manual dejó de ser práctico.

Solicitante original, el servidor almacena temporalmente en la caché la dirección numerada que coincide con el nombre. Cuando se escribe una dirección Web (o URL) en un explorador de Internet, el explorador establece una conexión con el servicio Web del servidor que utiliza el proocolo HTTP. URL (o Localizador uniforme de recursos) y URI (Identificador uniforme de recursos) son los nombres que la mayoría de las personas asocian con las direcciones Web.

FTP

El protocolo de transferencia de archivos (FTP) es otro protocolo de la capa de aplicación comúnmente utilizado. El FTP se desarrolló para permitir las transferencias de archivos entre un cliente y un servidor. Un cliente FTP es una aplicación que se ejecuta en una computadora y se utiliza para cargar y descargar archivos desde un servidor que ejecuta el daemon FTP (FTPd).

Para transferir los archivos en forma exitosa, el FTP requiere de dos conexiones entre cliente y servidor: una para comandos y respuestas, otra para la transferencia real de archivos.

El cliente establece la primera conexión con el servidor en TCP puerto 21. Esta conexión se utiliza para controlar el tráfico, que consiste en comandos del cliente y respuestas del servidor.

El cliente establece la segunda conexión con el servidor en TCP puerto 20. Esta conexión es para la transferencia real de archivos y se crea cada vez que se transfiere un archivo.

La transferencia de archivos puede producirse en ambas direcciones. El cliente puede descargar (bajar) un archivo desde el servidor o el cliente puede cargar (subir) un archivo en el servidor.

DHCP

El servicio Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) permite a los dispositivos de una red obtener direcciones IP y demás información de un servidor DHCP. Este servicio automatiza la asignación de direcciones IP, máscaras de subred, gateways y otros parámetros de redes IP.

DHCP permite a un host obtener una dirección IP en forma dinámica cuando se conecta a la red. Se realiza el contacto con el servidor de DHCP y se solicita una dirección. El servidor DHCP elije una dirección de un rango configurado de direcciones denominado "pool" y se la asigna ("alquila") al host por un período establecido.

En redes locales más grandes o donde cambia frecuentemente la población usuaria, es preferible el DHCP. Los nuevos usuarios llegan con computadoras portátiles y necesitan una conexión. Otros tienen nuevas estaciones de trabajo que necesitan conexión. En lugar de tener direcciones IP asignadas por el administrador de red en cada estación de trabajo, resulta más eficiente tener direcciones IP asignadas en forma automática utilizando un DHCP.

El servidor de DHCP asegura que todas las direcciones son únicas (una dirección IP no puede asignarse a dos dispositivos de red diferentes en forma simultánea). Usar DHCP permite a los administradores de red volver a configurar fácilmente las direcciones IP del cliente sin tener que realizar cambios a los clientes en forma manual. La mayoría de los proveedores de Internet utilizan DHCP para asignar las direcciones a sus clientes que no solicitan direcciones estáticas.

PROTOCOLO SMB

El Bloque de mensajes del servidor (SMB) es un protocolo cliente-servidor para compartir archivos. IBM desarrolló el Bloque de mensajes del servidor (SMB) a fines de la década del '80 para describir la estructura de recursos de red compartidos, como directorios, archivos, impresoras y puertos seriales. Es un protocolo de solicitud-respuesta. A diferencia del protocolo para compartir archivos respaldado por FTP, los clientes establecen una conexión a largo plazo con los servidores. Una vez establecida la conexión, el usuario del cliente puede acceder a los recursos en el servidor como si el recurso fuera local para el host del cliente.

Los sistemas operativos LINUX y UNIX también proporcionan un método para compartir recursos con las redes Microsoft a través de una versión de SMB denominada SAMBA. Los sistemas operativos Macintosh de Apple también admiten recursos compartidos utilizando el protocolo SMB.

Aprendimos acerca de FTP y SMB como formas de obtener archivos; aquí presentamos otro protocolo de aplicación. Compartir archivos en Internet se ha transformado en algo muy popular. Con las aplicaciones P2P basadas en el protocolo Gnutella, las personas pueden colocar archivos en sus discos rígidos para que otros los descarguen. El software del cliente compatible con Gnutella permite a los usuarios conectarse con los servicios Gnutella en Internet, ubicarlos y acceder a los recursos compartidos por otros pares Gnutella.

Protocolo y serviciosTelnet

Mucho antes de que existieran las computadoras de escritorio con interfaces gráficas sofisticadas, las personas utilizaban sistemas basados en textos que eran simplemente terminales conectadas físicamente a una computadora central. Una vez que las redes estuvieran disponibles, las personas necesitaban acceder en forma remota a los sistemas informáticos de la misma manera en que lo hacían con las terminales conectadas en forma directa.

Telnet se desarrolló para satisfacer esta necesidad. Telnet se remonta a principios de la década de los setenta y se encuentra entre los servicios y protocolos de capa de aplicación más antiguo dentro del grupo TCP/IP. Telnet proporciona un método estándar de emulación de dispositivos de terminal basados en texto en la red de datos. El protocolo y el software del cliente que implementa el protocolo comúnmente se definen como Telnet.

Una vez establecida una conexión Telnet, los usuarios pueden realizar cualquier función autorizada en el servidor, como si utilizaran una sesión de línea de comandos en el servidor mismo. Si están autorizados, pueden iniciar y detener procesos, configurar el dispositivo e inclusive cerrar el sistema.