Exploration network chapter3

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Protocolos y funcionalidad de la capa de Aplicación

Aspectos básicos de networking: Capítulo 3

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ObjetivosDefinir la capa de aplicación como el origeny el destino de los datos para la comunicacióna través de redes.Explicar la función de los protocolos enrelación con el soporte de la comunicaciónentre los procesos de cliente y servidor.Describir las funciones, el funcionamiento y lautilización de los conocidos servicios de lacapa de aplicación TCP/IP (HTTP, DNS,SMTP).


Aplicaciones: La interfaz entre las redes de personas y las redes de datos

La capa de aplicación, la capa siete, es la capa superior de los modelos OSI y TCP/IP. Proporciona la interfaz entre las aplicaciones que usamos para comunicarnos por medios de las redes subyacentes.


Aplicaciones: La interfaz entre lasredes de personas y las redes de datos

La capa de aplicaciones es la que utilizan los protocolos para el intercambio de datos entre los programas que se ejecutan entre los host origen y destino.Hay muchos protocolos de la capa de aplicaciones y nuevos protocolos siempre se están desarrollando.

HTTP HTTP



La funcionalidad los protocolos de aplicación del modelo TCP/IP se encuentran ubicados en las 3 capas superiores del Modelo OSI:

–En el Modelo OSI son conocidas como: Aplicación, Presentación y Sesión.

La mayoría de los principios de la capa de aplicación TCP/IP fueron diseñados antes de la aparición de:

–Las computadoras personales, Interfaces graficas para los usuarios, los objetos multimedia, entre otros.


La Capa de Presentación La capa de presentación tiene 3 funciones esenciales :

–Codificación y conversión de los datos para permitir que los datos del dispositivo origen sean interpretados por el dispositivo final.

–Compresión de los datos en una forma que puedan ser descomprimidos por el dispositivo final.

–Encriptación de los datos para la transmisión y la desencriptcación de los mismos por el dispositivo final.

Formatos de Compresión y Codificación:

GIF: Graphics Interchange Format

JPEG: Joint Photographic Experts Group

TIFF: Tagged Image File Format.


La Capa de Sesion

Crea y mantiene el dialogo entre las aplicaciones origen y destino. Maneja el intercambio de informacion para:

Iniciar diálogosMantenerlos activosReiniciar las sesiones que se interrumpen o se vuelven inactivas durante un largo período de tiempo.

La mayoría de las aplicaciones, como navegadores o clientes de correo electrónico, incorporar la funcionalidad de las capas OSI 5, 6 y 7.


Petición de Comentarios o RFCs Request For Comments

Los protocolos TCP/IP son generalmente definidos por los RFC´sAdministrado por la IETF(Internet Engineering Task Force)


La función de los protocolos en relación con el soporte de la comunicación

Los protocolos de la Capa de Aplicaciónson usados por ambos dispositivos, el origen yel destino durante una sesión de comunicación.

Los protocolos de capa de Aplicación queson implementados por ambos dispositivos,deben tener coincidencia.

Protocolos: Establecen normas coherentes para el intercambio de datos.Especifican la estructura y el tipo de mensajes que se intercambian.

Tipos: Petición, respuesta, acknowledgement, mensajes de error, etc.

Define el diálogo, velando por cumplir con las transmisiones y los tiempos deespera de las respuestas de forma correcta.


Modelo Cliente Servidor

Cliente: es el dispositivo que solicita la informacion.Servidor: es el dispositivo que responde las solicitudes.El cliente inicia el intercambio solicitando datos desde el servidor.El servidor responde mediante el envío de uno o varios flujos de datos al cliente.Además de la transferencia de datos, este intercambio también podrá exigir la información de control, tales como:

– autenticación de usuario – la identificación de un fichero de datos a transferir


La función de los protocolos en relacióncon el soporte de la comunicación

Los servidores normalmente tienen varios clientes solicitando información al mismo tiempo.Por ejemplo, un servidor Telnet puede tener muchos hosts que solicitan conexiones a él.

– Estos clientes de forma individual realizan de forma simultanea y separada que su trafico se envíe de manera exitosa por medio de la red.

Los procesos de la capa deaplicación y el reenvío de losservicios permite la depuración deforma exitosa de cada una de lassolicitudes.



Protocolos Comunes de la familia TCP/IP

Domain Name Service Protocol (DNS)se utiliza para resolver nombres deInternet a direcciones IP.

Hypertext Transfer Protocol (HTTP)se utiliza para transferir los archivos quecomponen las páginas web de la World WideWeb.

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)se utiliza para la transferencia de mensajesde correo y archivos adjuntos.

Telnet, un protocolo de emulación determinal, se utiliza para proporcionaracceso remoto a servidores y dispositivosde red.

File Transfer Protocol (FTP) Se utilizapara transferencia de archivos interactivosentre sistemas.


HTTP (WWW)

FTP

SMTP (email)

Telnet

(Transferencia de Archivos)

(login remoto)

DHCP(AsignaciónDinámica de

Direcciones IP)

DNS

(Compartir Archivos)

P2P

(Resolución de Nombres de dominios)

(Compartir Archivos) entorno

Local

SMB


HTTP (Protocolo de Transferencia de HyperTexto)

HTTP – El protocolo de Capa de AplicaciónRFC 1945 y RFC 2616Implementado en:

– Programas de los Cliente– Programas de los Servidores

Versión actual: HTTP/1.1Encapsulado en TCP

HTTP Server

HTTP Client

HTTPHTTP


Web Browser - Cliente

Browser – Es la aplicación usada para acceder a la Web.– Muestra las paginas Web solocitadas y proporcionan navegación por estas y características de configuración.

HTTP no tiene nada que ver el como una pagina Web es interpretada por el usuario.

Cliente HTTP

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Web Server

Web Server – Almacena objetos web, cada uno es direccionado por una URL. Uniform Resource LocatorImplementacion del lado del servidor HTTP.Ejemplos:

–Apache–Microsoft Internet Information Server

HTTP Server

http://www.apache.org/


Interaccion Usuario-Servidor: Cookies

– Alto performance – permite al server manejar cientos conexionesTCP simultanea.

Los Web servers usan cookies para monitorear a los usuarios.Cookies son definidas en el RFC 2109


Aplicaciones disponibles para la redLas Aplicaciones son los programas usados por las personas ppara comunicarse sobre la red.

– Estas implementan los protocolos de la capa de aplicacion y son capaces de comunicarse directamente con los protocolos mas inferiores de la pila de Capas del OSI..

•Clientes de Emails•Web Browsers

Aplicaciones de los

Usuarios

Servicios

Operaciones del Sistema

En la Capa de Aplicación, existen dos formas de programas: programas de software y programas de procesos que proporcionan acceso a la capa de red:

Servicios de Aplicaciones

Software de la Capa de Aplicación


HTTPS

HTTPS (Hypertext Transfer Protocol sobre Secure Socket Layer) es un esquema que sirve para indicar una conexión HTTP segura.HTTPS no es un protocolo separado

– Combinación de una interacción normal HTTP sobre una encriptada:• Secure Sockets Layer (SSL) o • Conexion Transport Layer Security (TLS)


FTP (File Transfer Protocol)

FTP fue desarrollado para permitir la transferencia de archivos entre un cliente y un servidor. Usado para subir y bajar archivos desde un servidor corriendo el demonio FTP (FTPd).Usa los comandos get y put commands.RFC 959

ClienteFTP

ServidorFTP


Puerto TCP de Conexion de Datos 20

Puerto de Control de Conexion TCPUsername and password

Change directory on Server

Copy file from client to server – Connection Closed

Copy file from server to client – Connection Closed

Quit FTPapplication– Connection Closed

FTP (File Transfer Protocol)

Puerto de Control de Conexion TCP

Puerto TCP de Conexion de Datos 20


SMTP – Simple Mail Transfer Protocol


El correo via Internet involucra:– Agentes de los Usuarios– Servidores de Correo– SMTP– Protocolos de Acceso a Mails: POP3, IMAP, HTTP

SMTPSMTP

POP3 IMAP


Agente de Usuario

Servidor de Correos Agente de

Usuario

Servidor de Correos


SMTP– RFC 2821– Transfiere mensajes desde la dirección de correo del emisor hasta la dirección de correo del destinatario.

– Push protocol, not a pull protocolRecuperación de correo electrónicoHistóricamente, los usuarios inician sesión en un servidor de correo local para leer el correo.

– Desde los años 990’s, los clientes usan los protocolos de acceso a correo tales como:

•POP3•IMAP•HTTP

SMTPSMTP

POP3 IMAP

Agente de Usuario

Servidor de Correos


Agente de Usuario

Servidor de Correos


Telnet

Telnet proporciona un método estándar de emular la terminal o consola basada en texto para la administración de los dispositivos en la red.

Server

Telnet Telnet


Telnet

Telnet soporte autenticacion de los usuarios, pero no encripta los datos.Todos los datos intercambiado durante una sesion de Telnet son transportados en texto plano.Secure Shell (SSH) es un protocolo que ofrece una alternativa y un metodo seuro para acceder a los servidores.

– Fuerte Autenticacion– Encripta los datos

Aplicaciones Comerciales:• Hyperterminal (no SSH)• Secure CRT• Tera Term• Putty


DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol

Las direcciones IP´s y otros tipo de información pueden ser obtenidas de las siguientes maneras

– Estáticamente – Dinámicamente (DHCP)


DHCP

La información DHCP puede incluir:– Dirección IP– Mascara de Subred– Default Gateway– Nombre de Dominio– Servidor de DNS

Los servidores de DHCP pueden ser:– Servidores locales– Routers– Servidores en el ISP


DNS – Domain Name System

DNS permite a los usuarios (software) utilizar los nombres de dominios en vez de las direcciones IP´s


Resolver Los programas de cliente DNS utiliza para buscar información de nombres DNS.

Resolución de NombresLa dos formas de consultar esa solicitud de DNS (ya sea un cliente DNS o de otro servidor DNS) son las siguientes:

Consultas RecursivasConsultas realizadas por el host al servidor DNS localConsultas Iterativas (que se repiten)

Consultas realizadas por el DNS local a otros servidores

Necesita la direccion IP

Resolución de Nombres


nslookup

nslookupMuestras el DNS server por defecto para tu hostPuede ser usado para consultar un nombre de dominio y obtener su direccion IP.


Resolución de Nombres mediante el DNS

ipconfig /displaydns– Despues de un tiempo, especificado con la siglas TTL (Time to Live) que esta asociado con el registro de recursos de DNS.

–ipconfig /flushdns – Borrado manual de las entradasEl valor por defecto del TTL para respuestas positivas es 86,400 segundos (1 dia).El valor por defecto del TTL para respuestas negativas es de 300 segundos.


SMB – Server Message Block Protocol

El Bloque de mensajes del servidor (SMB) es un protocolocliente/servidor para compartir archivos. IBM desarrollo el SMB en ladécada de los 1980s para describir la estructura de como se compartenrecursos en la red, tales como directorios, archivos, impresoras y puertosseriales.


SMB

Protocolo Solicitud/Respuesta .Al igual que el FTP, los clientes establecen el tiempo de la conexión hacia los servidores. El cliente puede acceder a los recursos en el servidor como si el recurso estuviese en su computador local. SMB es enviado sobre TCP

– Luego de la salida al mercado de Windows 2000 se utiliza un protocolo propietario (NETBIOS) para enviar SMB.

Linux/UNIX tiene un protocolo similar llamado: SAMBA


SMB

Los mensajes SMB pueden:– Iniciar, autenticar y terminar sesiones.– Controlar el acceso a los archivos e impresoras– Permitir a una aplicación enviar o recibir mensajes desde otro dispositivo.


Aplicaciones de Red Peer-to-Peer (P2P)

En adición al modelo cliente/servidor, además existe un modelo llamado peer-to-peer. (par-a-par) Dos o mas PC´s están conectadas por medio de la red y pueden compartir recursos (tales como impresoras y archivos) sin necesidad de un servidor dedicado. Los dispositivos finales (peers) pueden funcionar como ya sea como un servidor o un cliente.


P2P File Sharing

Compartir archivos vía P2P (Peer-to-Peer) represento el mayor aumento del tráfico en Internet que cualquier otra aplicación (2004).Los Peers (hosts) actúan como ambos, clientes and servidores.No se centraliza en servidores de archivos.HTTP GET y las respuestas son de uso común.


El desafío con P2P – la localización de contenidos a través de miles o millones de peers.Una solución – directorio centralizadoPlanteamiento hecho por NapsterProblemas (sin problemas legales)

– Único punto de falla–Cuellos de botella de rendimiento

Servidor Centralizador de Directorios

P2P – Directorio Centralizado

1 – Informa y Actualiza

Peer

Peer

Peer

Peer

3 – Transferencia del Archivo

Napster


1. El Peer inicia una aplicación P2P2. Informa al servidor del directorio centralizado lo siguiente :

– Dirección IP– Nombres de objetos para compartir (MP3, videos, etc.)

3. El servidor de directorios recolecta dicha información de cada uno de los peer que se encuentran activos.

– Base de Datos Dinámica– Mapea la dirección IP con los nombres de los objetos

4. El Peer A realiza una solicitud (pregunta) a servidor de directorios la direccion IP de los otros peers y su contenido especifico

– El Servidor de Directorios responde la dirección IP de cada uno de los peers (B, C,…N) remotos donde hay contenido para compartir

5. El Peer A establece una conexión TCP y descarga los archivos (por ejemplo HTTP GET) desde el otro peer, Peer B.

6. El servidor de Directorios para mantener su base de Datos limpia, remueve los Peers de su base de datos cuando se cierra la aplicación o se desconecta de Internet (usando mensajes periódicos – pings – desde el servidor).

P2P – Directorio Centralizado: Operación


Gnutella – dominio público de uso compartido de archivos de aplicacionesEnfoque totalmente distribuido

– No existe un servidor centralizadoGnutella peer mantienen una relación (conexión TCP) con una serie de compañeros (generalmente menos de 10).

P2P – Inundación de Consultas

Peer A

Peer CPeer B

Peer D Peer E

Peer F

Query

QueryQuery

Query hit

Gnutella


El Peer A en búsqueda de un archivo1. El Peer A envía una consulta a todos los peers vecinos.2. Si la vecindad del peer no tiene el archivo solicitado, se reenvía una

consulta a todos los peers de la vecindad3. Si algún peer tiene el archivo, éste retorna un mensaje de query hit o

consulta exitosa.4. El Peer A selecciona un peer, por ejemplo el Peer C, para recuperar el

archivo (HTTP GET)5. Se establece una conexión TCP directa con el peer “seleccionado”, Peer

C.6. Una respuesta HTTP se utiliza para enviar el archivo.Inundación de Consultas

No es escalable y y provoca una importante cantidad de tráfico en Internet.

Gnutella modifica los alcances de las inundaciones limitándolas, a un maximo de 7 a 10 peers.



Como un peer sale y se une a la red Gnutella1. Encontrando peers:

– Un programa Bootstrap: Cliente mantiene una lista de las direccionesIP de los peers que son generalmente están activos

– Contacta al site Gnutella el cual mantiene dicha lista2. El Cliente intenta hacer una conexión con los peers (conexión TCP)3. El Cliente envía un mensaje de ping Gnutella al peer.

– Gnutella reenvía el ping a los otros peers, quienes continúanreenviando el ping hasta que el limite es alcanzado.

4. Cada peer retorna a Gnutella un mensaje que incluye:– Su dirección IP– Numero de archivos que él esta compartiendo– El tamaña total de los archivos


Bootstrap: Es un programa que se carga en la memoria y origina que el sistema operativoentre en función. Es un protocolo de red UDP utilizado por los clientes de red paraobtener su dirección IP automáticamente. Normalmente se realiza en el proceso dearranque de los ordenadores o del sistema operativo. Originalmente está definido en elRFC 951.


Kazaa combina las ideas de Napster y Gnutella2004 – Contribuyo al trafico en Internet mas que cualquier otra aplicación.2007 – Bittorrent inicia como la aplicación P2P líder.Tecnología Propietaria

P2P - Combinación

Kazaa


P2P - Combinación

Lider del Grupo

Lider del Grupo

Lider del Grupo


Kazaa no usa un servidor centralizado– Peers (padres) Lideres de Grupo

• Altos anchos de banda y conectividad a Internet• Posee más responsabilidades que Gnutella

– Peers (hijos) – no son lideres de grupoLos peers hijos establecen una conexión TCP con el Líder del GrupoLíder del Grupo:

– Mantiene un directorio de base de datos de los peers hijosincluyendo la dirección IP de cada uno.

– Mantiene conexiones TCP con los otros Lideres de GrupoLos peers hijos realizan preguntas de solicitud a su Lider de Grupo quien se encarga de reenviar dicha solicitud a los otros Lideres de Grupo.El peer hijo selección una conexión TCP y se transfiere el archivo.

P2P - Combinación


Resumen

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