Capas_Superiores_

Copyright 2001, Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Impreso en los Estados Unidos.

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2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public 1

Capas Superiores

Ing. Jos Tvara

[email protected]

2 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados. Cisco Public

Una red de datos, sirve para el soporte de una comunicacin en tiempo real, en distintos servicios como Telefona, Mensajera Instantnea, email, etc.

Podemos imaginar en la actualidad, una vida:

SIN RED SIN COMUNICACIN SIN CONECTIVIDAD


Hay dos tipos de componentes de la Red:

Hardware.- aqu se consideran:

- Los dispositivos.- aquellos que generan o direccionan los mensajes.

- Los medios(alambrados o inalmbricos) que conectan los dispositios

Software.- aqu se consideran:

- Los servicios, programas que ejecutan en los dispositivos.

- Procesos, que se corren en los equipos de comunicacin, como protocolos.




Dispositivos Finales

Los Dispositivos Finales, es la interfaz entre el USUARIO y la RED de comunicacin. Algunos ejemplos:

Computadoras (estaciones de trabajo, computadoras porttiles, servidores de archivos, servidores Web)

Impresoras de red

Telfonos VoIP

Cmaras de seguridad

Dispositivos mviles de mano (como escneres de barras inalmbricos, asistentes digitales personales (PDA))


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Cliente / Servidor

En las redes modernas, un host puede funcionar como un cliente, como un servidor o como ambos.

El software instalado en el host determina qu rol representa en la red.

Los servidores son hosts que tienen software instalado que permite proporcionar informacin y servicios, como e-mail o pginas Web, a otros hosts en la red.

Los clientes son hosts que tienen software instalado que permite solicitar y mostrar la informacin obtenida del servidor.


Dispositivo Intermedio

La administracin de datos mientras fluyen a travs de la red tambin es una funcin de los dispositivos intermediarios.

Estos dispositivos utilizan la direccin host de destino, conjuntamente con informacin sobre las interconexiones de la red, para determinar la ruta que deben tomar los mensajes a travs de la red.


Direccin Destino

Direccin Origen

Nota: Los dispositivos intermedios, son aquellos que verifican la direcciones de los paquetes, para determinar de acuerdo al protocolo configurado en el, la mejor ruta hacia el destino.


Medios de Transmisin

El medio proporciona el canal por el cual viaja el mensaje desde el origen hasta el destino.

Las redes modernas utilizan principalmente tres tipos de medios para interconectar los dispositivos y proporcionar la ruta por la cual pueden transmitirse los datos. Estos medios son:

hilos metlicos dentro de los cables.

fibras de vidrio o plsticas (cable de fibra ptica).

transmisin inalmbrica.

Medio transmisin = Canal de Comunicacin


Se denomina canal de comunicacin al recorrido fsico que es necesario establecer para que una seal elctrica, ptica, electro ptica, inalmbrica se pueda desplazar entre dos puntos. Por el Canal de comunicacin se pueda transportar Msica, Video, Telefona, datos, etc, cualquier tipo de informacin transformada en PAQUETE DE DATOS


Criterios par Elegir un medio de Tx

Los criterios para elegir un medio de red son:

la distancia en la cual el medio puede transportar exitosamente una seal.

el ambiente en el cual se instalar el medio.

la cantidad de datos y la velocidad a la que se deben transmitir.

el costo del medio y de la instalacin.


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Todas las personas, pueden utilizar diversas aplicaciones a travs de la Red o Internet, pero para ellos es transparente Que pasa en la red

Modelo OSI y TCP/IP


Enlace de Datos

IP

Transporte

sesin

Presentacin

Aplicacin

Nivel Fsico

Para nosotros los estudiosos de las Redes de datos, es importante saber que tipos de protocolos se esta utilizando, por eso que realizamos el estudio a travs del Modelo OSI


Enlace de Datos

IP

Transporte

sesin

Presentacin

Aplicacin

Nivel Fsico

El usuario interacta con las REDES a travs de la capa de APLICACIN.


Los protocolos de capa de aplicacin 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 aplicacin y siempre se desarrollan protocolos nuevos.

sesin

Presentacin

Aplicacin

Origen

sesin

Presentacin

Aplicacin

Destino


La mayora de los protocolos de capa de aplicacin de TCP/IP se desarrollaron antes de la aparicin de computadoras personales, interfaces del usuario grficas y objetos multimedia. Como resultado, estos protocolos implementan muy poco de la funcionalidad que se especifica en las capas de Sesin y Presentacin del modelo OSI.


Capa de Presentacin La capa de Presentacin tiene tres funciones primarias: 1.- Codificacin y conversin de datos de la capa de aplicacin para garantizar que los datos del dispositivo de origen puedan ser interpretados por la aplicacin adecuada en el dispositivo de destino. 2.- Compresin de los datos de forma que puedan ser descomprimidos por el dispositivo de destino. 3.- Encriptacin de los datos para transmisin y descifre de los datos cuando se reciben en el destino.


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


La aplicacin es el software que se sirve el usuario para que pueda crear mensajes.

Los Servicios de la capa de aplicacin, son aquellos que formatean los datos de la aplicacin para ser interpretados por las capas inferiores a ella. Este formateo lo realiza a travs de los protocolos de capa 7


I N T E R F A C E


Funcin del Protocolo en la Capa de Aplicacin.

Los protocolos de la capa de aplicacin son utilizados tanto por los dispositivos de origen como de destino durante una sesin de comunicacin.

Para que las comunicaciones sean exitosas, deben coincidir los protocolos de capa de aplicacin implementados en el host de origen y destino.


Capas Inferiores

Aplicacin Aplicacin

Capas Inferiores


Los protocolos de la capa de aplicacin, van a establecer la reglas para el intercambio de datos entre las aplicaciones y los servicios que se encuentran instalados en un Host (origen y destino)

Tambin podemos decir:

Que los protocolos establecen las reglas para el intercambio de datos entre las aplicaciones de los usuarios.


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Funciones de los protocolos de la capa de aplicacin:

Define los procesos en cada uno de los extremos de la comunicacin.

Define los tipos de mensajes.

Define la sintaxis de los mensajes.

Define el significado de los campos de informacin.

Define la forma en que se envan los mensajes y la respuesta esperada.

Define la interaccin con la prxima capa inferior.



Clasificacin de las Redes

Las redes pueden clasificarse en dos modelos:

- Redes de cliente/servidor

- Redes peer-to-peer.

Nota: acordarse que no es igual al modelamiento de una red a travs del modelo OSI y TCP/IP


Modelo Cliente Servidor

En el modelo cliente-servidor, el dispositivo que solicita informacin 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 Aplicacin.

A

Cliente

Servidor



El cliente comienza el intercambio solicitando los datos al servidor, que responde enviando uno o ms streams de datos al cliente.

Los protocolos de capa de Aplicacin describen el formato de las solicitudes y respuestas entre clientes y servidores.

A

Cliente

Servidor



Adems de la transferencia real de datos, este intercambio puede requerir de informacin adicional, como la autenticacin del usuario y la identificacin de un archivo de datos a transferir.

A

Cliente

Servidor


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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 informacin para ser compartida con muchos sistemas de cliente.

Servidor


Ejemplos de servidores

Pginas Web, documentos, bases de datos, imgenes, archivos de audio y vdeo pueden almacenarse en un servidor y enviarse a los clientes que lo solicitan.

En otros casos, como una impresora de red, el servidor de impresin enva las solicitudes de impresin del cliente a la impresora especfica.


Algunos servidores pueden requerir de autenticacin de la informacin de cuenta del usuario para verificar si el usuario tiene permiso para acceder a los datos solicitados o para utilizar una operacin en particular.

Dichos servidores deben contar con una lista central de cuentas de usuarios y autorizaciones, o permisos (para operaciones y acceso a datos) otorgados a cada usuario.

A

Cliente

Servidor

Lista de Usuarios


Cuando un daemon "escucha" una solicitud de un cliente, intercambia los mensajes adecuados con el cliente, segn lo requerido por su protocolo, y procede a enviar los datos solicitados al cliente en el formato correspondiente.

A

Cliente

Servidor

El Daemon Solo se ejecuta en El servidor y no en el cliente Por eso se le dice de segundo plano


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Ejemplo

las organizaciones grandes pueden utilizar varios servidores y que cada uno de ellos cumple una sola tarea, por ejemplo, almacenamiento de archivos, e-mail, Web y transferencia de archivos.

Las organizaciones ms pequeas pueden utilizar un solo servidor para cumplir varias tareas.



Modelo Punto a Punto

Las redes punto a punto tienen dos formas distintivas:

- Diseo de redes punto a punto

- Aplicaciones punto a punto (P2P).

Ambas formas tienen caractersticas similares pero en la prctica funcionan en forma muy distinta.


Redes entre Pares

En una red entre pares, no se va a necesitar tener un Servidor dedicado a solucionar las peticiones de los usuarios.

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 transaccin mientras funciona en forma simultnea como cliente para otra transaccin.

Los roles del cliente y el servidor se configuran segn las solicitudes.


A diferencia del modelo cliente/servidor, que utiliza servidores dedicados, las redes punto a punto descentralizan los recursos en una red.


Debido a que las redes punto a punto generalmente no utilizan cuentas de usuarios centralizadas, permisos ni monitores, es difcil implementar las polticas de acceso y seguridad en las redes que contienen mayor cantidad de computadoras.

Se deben establecer cuentas de usuario y derechos de acceso en forma individual para cada dispositivo.


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Aplicaciones P2P

las aplicaciones (software) P2P requieren que cada dispositivo final proporcione una interfaz de usuario y ejecute un servicio en segundo plano.

Cuando inicia una aplicacin punto a punto especfica, sta invoca la interfaz de usuario requerida y los servicios en segundo plano.

Luego, los dispositivos pueden comunicarse directamente.


A

Cliente /Servidor B

D C

Cliente /Servidor

Cliente /Servidor Cliente /Servidor

En una Aplicacin P2P, cada equipo puede ser considerad como cliente o servidor en una misma comunicacin.


La Aplicacin o Software P2P hace que el host pueda comportarse como cliente cuando solicita , y servidor para resolver peticiones

D

Cliente /Servidor


Observaciones Cliente / Servidor

La seguridad se puede realizar de forma de autenticacin de usuarios.

El tener un solo hardware dedicado a resolver peticiones, nos da un solo Punto de Falla, para solucionar esto se puede tener una granja de servidores.


Introduccin

Debemos tener en cuenta de acuerdo al modelo OSI, en la capa de transportes se agrega un campo correspondiente al PUERTO que identifica el servicio de la capa de Aplicacin.

Direccin Mac Destino

Direccin Mac Origen

Direccin IP Destino

Direccin IP Origen Datos PUERTO TCP

Datos


DNS

Las redes de datos, trabajan con direcciones IPs, para la transmisin y recepcin de datos.

Es decir que todo dispositivo en la red va a tener una direccin IP.

Para las personas que generan los mensajes, es dificil estar recordando constantemente las direcciones IPs de pginas WEB, servidores de email, FTP, etc.

Para esto, de alguna forma se debe relacionar los nombres de los Servicios por direcciones Ips.


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DNS

A los nombres se les llama Dominio.

El Sistema de nombres de dominio (DNS) se cre para que el nombre del dominio busque la direccin IP que corresponda a ese Dominio.

DNS utiliza un conjunto distribuido de servidores para resolver los nombres asociados con estas direcciones numricas.


DNS

El protocolo DNS define un servicio automatizado que coincide con nombres de recursos que tienen la direccin de red IP numrica solicitada.

Incluye las consultas sobre formato, las respuestas y los formatos de datos.


DNS

Las comunicaciones del protocolo DNS utilizan un formato simple llamado mensaje.

Este formato de mensaje se utiliza para todos los tipos de solicitudes:

de clientes y respuestas del servidor,

mensajes de error

Para la transferencia de informacin de registro de recursos entre servidores.


DNS

DNS es un servicio cliente/servidor; sin embargo, difiere de los otros servicios cliente/servidor que estamos examinando.

Mientras otros servicios utilizan un cliente que es una aplicacin (como un explorador Web o un cliente de correo electrnico), el cliente DNS ejecuta un servicio por s mismo.


Al configurar un dispositivo de red, generalmente proporcionamos una o ms direcciones del servidor DNS que el cliente DNS puede utilizar para la resolucin de nombres.

En general, el proveedor de

servicios de Internet provee las

direcciones para utilizar con los

servidores DNS


Protocolos y Servicios DNS

Un servidor DNS proporciona la resolucin de nombres utilizando el daemon de nombre que generalmente se llama named (se pronuncia name-dee).

El servidor DNS almacena diferentes tipos de registros de recursos utilizados para resolver nombres. Estos registros contienen el nombre, la direccin y el tipo de registro.


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Protocolos y Servicios DNS

Algunos de estos tipos de registro son:

A: una direccin de un dispositivo final.

NS: un servidor de nombre autoritativo.

CNAME: el nombre ideal (o Nombre de dominio completamente calificado) para un alias, que se utiliza cuando varios servicios tienen una nica direccin de red pero cada servicio tiene su propia entrada en DNS.

MX: registro de intercambio de correos, asigna un nombre de dominio a una lista de servidores de intercambio de correos para ese dominio.


Si vuelve a solicitarse ese mismo nombre, el primer servidor puede regresar la direccin utilizando el valor almacenado en el cach de nombres. El almacenamiento en cach reduce el trfico de la red de datos de consultas DNS y las cargas de trabajo de los servidores ms altos de la jerarqua.

A

DNS -1

Lista ------------------- Name1 Ip1 Name2 Ip2 Name3 Ip3 Name4 Ip4

Name11 Ip11

------------------- Name11

-------------------


Servicio WWW

Cuando se escribe una direccin Web (o URL) en un explorador de Internet, el explorador establece una conexin 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 mayora de las personas asocian con las direcciones Web.

URL = URI = WWW


Servicio WWW

El URL http://www.cisco.com/index.html

es un ejemplo de un URL que se refiere a un recurso especfico:

http://www.cisco.com/ index.html

una pgina Web denominada: index.html

en un servidor identificado como cisco.com


Para acceder al contenido, los clientes Web realizan conexiones al servidor y solicitan los recursos deseados. El servidor responde con los recursos y, una vez recibidos, el explorador interpreta los datos y los presenta al usuario.

A

Cliente

WWW -------------------

Solicitud WWW -------------------


Ejemplo

1.- Para comprender mejor cmo interactan el explorador Web con el cliente Web, podemos analizar cmo se abre una pgina Web en un explorador. Para este ejemplo, utilizaremos la direccin URL:

http://www.cisco.com/web-server.htm.


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Primero, el explorador interpreta las tres partes de la URL:

1. http (el protocolo ),

2. www.cisco.com (el nombre del servidor), y

3. web-server.htm (el nombre especfico del archivo solicitado).

http://www.cisco.com/web-server.htm


Segundo: un Servidor DNS le va a devolver la direccin IP del Servidor : WWW.cisco.com

Tercero: Al utilizar los requerimientos del protocolo HTTP, el explorador enva una solicitud GET al servidor y pide el archivo web-server.htm.


Cuarto: El servidor, a su vez, enva al explorador el cdigo HTML de esta pgina Web.


Quinto: Finalmente, el explorador descifra el cdigo HTML y da formato a la pgina para la ventana del explorador.


Protocolo HTTP

HTTP especifica un protocolo de solicitud/respuesta.

Cuando un cliente, generalmente un explorador Web, enva un mensaje de solicitud a un servidor, el protocolo HTTP define los tipos de mensajes :

Cliente: mensajes que el cliente utiliza para solicitar la pgina Web

Servidor: tipos de mensajes que el servidor utiliza para responder a las solicitudes.

Los tres tipos de mensajes ms comunes son:

- GET, POST y PUT.


GET es una solicitud de datos del cliente.

Un explorador Web enva el mensaje GET para solicitar las pginas desde un servidor Web.

Como se muestra en la figura, una vez que el servidor recibe la solicitud GET , responde con una lnea de estado, como HTTP/1.1 200 OK, y un mensaje solo, cuyo cuerpo puede ser el archivo solicitado, un mensaje de error o alguna otra informacin.


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POST y PUT se utilizan para enviar mensajes que cargan los datos al servidor Web.

Por ejemplo, cuando el usuario ingresa datos en un formulario incorporado en una pgina Web, POST incluye los datos en el mensaje enviado al servidor.


Servidor Email y Protocolo SMTP/POP

En la actualidad el Servicio de Email o Correo Electrnico es indispensable para la Red Humana, constantemente necesitamos enviar y recibir email.

Dos protocolos utilizados para Email son:

- Protocolo de oficina de correos (POP)

- Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP),

Estos tipos de protocolo POP y SMTP, son de tipo Cliente-Servidor.

Adems son protocolos de la capa de Aplicacin tanto como HTTP.


Aplicacin MUA Cuando una persona escribe mensajes de correo electrnico,

generalmente utiliza una aplicacin (software) denominada Agente de usuario de correo (MUA) o cliente de correo electrnico.

MUA permite:

- enviar los mensajes a su servidor de email.

- colocar los mensajes recibidos en el buzn del cliente.

MUA es el software Que permite, ser la Interface de interpretacin De los email.

A

Cliente


Ejemplo de MUA

Cuando el MUA es un programa instalado en el sistema del usuario, se llama cliente de correo electrnico (tales como Mozilla Thunderbird, Microsoft Outlook, Eudora Mail, Incredimail o Lotus Notes).

Cuando se usa una interfaz de web para interactuar con el servidor de correo entrante, se llama correo electrnico. (ejm. Yahoo mail, hotamil mail, etc.)


Para recibir e-mails desde un servidor de e-mail, el cliente de correo electrnico puede utilizar un POP.

Al enviar un e-mail desde un cliente o un servidor, se utiliza el protocolo SMTP.

En general, un cliente de correo electrnico proporciona la funcionalidad de ambos protocolos dentro de una aplicacin.


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Procesos del servidor de e-mail: MTA y MDA

El servidor de e-mail ejecuta dos procesos individuales:

Agente de transferencia de correo (MTA, Mail Transfer Agent).

Agente de entrega de correo (MDA, Mail Delivery Agent).


MTA

EL MTA es el proceso de enrrutar los mensajes de correo hacia un Servidor que almacene estos emails (MDA)

MTA se puede darse entre:

Usuario Cliente Email (MUA) hacia Servidor MTA.

Servidor MTA hacia Servidor MTA.

Servidor MTA hacia Servidor MDA.

Nota: Los servidores MTA trabajan con el protocolo SMTP



MDA

Cuando el MTA, encuentra el Servidor Destino de Correo, este lo enva a su Servidor MDA

El MDA recibe todo el correo entrante desde el MTA y lo coloca en los buzones de los usuarios correspondientes.

El MDA tambin puede resolver temas de entrega final, como anlisis de virus, correo no deseado filtrado y manejo de acuses de recibo.

La mayora de las comunicaciones de e-mail utilizan las aplicaciones MUA, MTA y MDA.



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FTP

El protocolo de transferencia de archivos (FTP) es otro protocolo de la capa de aplicacin comnmente utilizado.

El FTP se desarroll para permitir las transferencias de archivos entre un cliente y un servidor.

Un cliente FTP es una aplicacin 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:

conexin1: para comandos y respuestas,

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

conexin 2: para la transferencia real de archivos.

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



DHCP

El servicio Protocolo de configuracin dinmica de host (DHCP) permite a los dispositivos de una red obtener direcciones IP y dems informacin de un servidor DHCP. Este servicio automatiza la asignacin de direcciones IP, mscaras de subred, gateways y otros parmetros de redes IP.

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


Proceso DHCP

Debemos tener en cuenta que el Servidor DHCP tiene un Pool de direccionamiento para asignar a sus clientes.

Para esto el cliente debe iniciar la peticin de un direccionamiento.


Telnet Telnet se remonta a principios de la dcada de los setenta y se

encuentra entre los servicios y protocolos de capa de aplicacin ms antiguo dentro del grupo TCP/IP.

Telnet proporciona un mtodo estndar de emulacin de dispositivos de terminal basados en texto en la red de datos. El protocolo y el software del cliente que implementa el protocolo comnmente se definen como Telnet.

Y como consecuencia, una conexin que utiliza Telnet se llama Sesin o conexin de terminal virtual (VTY).

En lugar de utilizar un dispositivo fsico para conectar al servidor, Telnet utiliza software para crear un dispositivo virtual que proporciona las mismas funciones que una sesin terminal con acceso a la Interfaz de lnea de comandos (CLI) del servidor.


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Telnet

Para admitir conexiones al cliente Telnet, el servidor ejecuta un servicio llamado daemon de Telnet.

Se establece una conexin de terminal virtual desde un dispositivo final utilizando una aplicacin del cliente Telnet.

La mayora de los sistemas operativos incluye un cliente de Telnet de la capa de aplicacin. En una PC de Microsoft Windows, Telnet puede ejecutarse desde la entrada del comando.

Otras aplicaciones de terminal comunes que ejecutan clientes de Telnet son HyperTerminal, Minicom y TeraTerm.


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