Capitulo 3 - Protocolos y funcionalidad de la capa de Aplicación

La Capa de Aplicación

En este capitulo trataremos a fondo sobre los modelos OSI y TCP/IP y abarcaremos la capa de Aplicación la cual es la séptima del modelo OSI y la capa superior del modelo TCP/IP. El modelo OSI consta de 7 capas las cuales realizan una serie de protocolos que permiten las aplicaciones requeridas por el usuario. En este capitulo nos enfocaremos en lo que es la capa de Aplicaciones que trabaja junto con la capa 5 y 6 que son Sesión y Presentación.

Los Modelos OSI y 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.

Capa de Aplicación (OSI)

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.

La capa de Aplicación prepara la comunicación entre las personas para la transmisión de la red de datos.

Entre los pasos de que realiza la capa de aplicación están:

• Preparar la comunicación entre las personas para la transmisión de la red de datos.
• Las personas crean la comunicación
• El software y el hardware convierten la comunicación a un formato digital.
• Los servicios de la capa de aplicación inician la transferencia de datos.

La capa de Aplicacion (TCP/IP)

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.

Capa de Presentación

• 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.

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.

Entre Los protocolos de capa de aplicación de TCP/IP más conocidos son aquellos que proporcionan intercambio de la información del usuario.

Existen softwares de la capa de Aplicacion. Esto podemos verlo cuando abrimos un explorador Web o una ventana de mensajeria instantanea la cual se inicia una aplicacion y esta se coloca en la memoria del dispositivo que que la ejecuta y estos programas que se ejecutan se les llama Procesos.

Dentro de la capa de Aplicación, existen dos formas de procesos o programas de software que proporcionan acceso a la red: aplicaciones y servicios.

Aplicaciones:

Aplicaciones son los programas de software que utiliza la gente para comunicarse a través de la red. Los clientes de correo electrónico y los exploradores Web son ejemplos de este tipo de aplicaciones.

Servicios:

Otros programas pueden necesitar la ayuda de los servicios de la capa de Aplicación para utilizar los recursos de la red, como transferencia de archivos o cola de impresión en red. Aunque son transparentes para el usuario, estos servicios son los programas que se comunican con la red y preparan los datos para la transferencia.

El 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.

Redes y aplicaciones entre pares (P2P, Peer to Peer)

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).

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.

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.

Protocolos y Servicios DNS

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.

Números de puerto TCP y UDP normalmente asociados con estos servicios. Algunos de estos servicios son:

• Sistema de nombres de dominio (DNS): puerto TCP/UDP 53.
• Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP, Hypertext Transfer Protocol): puerto TCP 80.

• Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP, Simple Mail Transfer Protocol): puerto TCP 25.
• Protocolo de oficina de correos (POP): puerto UDP 110.
• Telnet: puerto TCP 23.
• Protocolo de configuración dinámica de host: puerto UDP 67.
• Protocolo de transferencia de archivos (FTP, File Transfer Protocol): puertos TCP 20 y 21.

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

Algunos de estos tipos de registro son:

• A: una dirección 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 única dirección 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.

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.

El Sistema de nombres de dominio (DNS) se creó para que el nombre del dominio busque soluciones para estas redes. DNS utiliza un conjunto distribuido de servidores para resolver los nombres asociados con estas direcciones numéricas.

El protocolo DNS define un servicio automatizado que coincide con nombres de recursos que tienen la dirección de red numérica solicitada.

Los sistemas operativos informáticos también tienen una utilidad denominada nslookup que permite al usuario consultar manualmente los servidores de nombre para resolver un determinado nombre de host. Esta utilidad también puede utilizarse para resolver los problemas de resolución de nombres y verificar el estado actual de los servidores de nombres.

HTTP especifica un protocolo de solicitud/respuesta. Cuando un cliente, generalmente un explorador Web, envía un mensaje de solicitud a un servidor, el protocolo HTTP define los tipos de mensajes que el cliente utiliza para solicitar la página Web y envía los tipos de mensajes que el servidor utiliza para responder. Los tres tipos de mensajes más comunes son GET, POST y PUT.

GET es una solicitud de datos del cliente. Un explorador Web envía el mensaje GET para solicitar las páginas desde un servidor Web.

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 página Web, POST incluye los datos en el mensaje enviado al servidor.

PUT carga los recursos o el contenido al servidor Web.

Servicios de E-Mail y protocolos SMTP/POP

Dos ejemplos de protocolos de capa de aplicación son Protocolo de oficina de correos (POP) y Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP), que aparecen en la figura. Como con HTTP, estos protocolos definen procesos cliente-servidor.

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 utilizan formatos de mensajes y cadenas de comando definidas por el protocolo SMTP.

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).

El proceso Agente de transferencia de correo (MTA) se utiliza para enviar correos electrónicos.

El Agente de envío de correo (MDA) acepta una parte del e-mail desde un Agente de transferencia de correo (MTA) y realiza el envío real. El MDA recibe todo el correo entrante desde el MTA y lo coloca en los buzones de los usuarios correspondientes. El MDA también puede resolver temas de entrega final, como análisis de virus, correo no deseado filtrado y manejo de acuses de recibo.

Para su entretencion vea este vídeo donde podrá visualizar y entender los conceptos de networking.

Capitulo 2 - Comunicación a través de la red

Rápidamente la humanidad esta mas ligada a las redes. Tenemos la facilidad de comunicarnos con nuestros amigos en cualquier lugar del mundo.

Entre los temas a discutir y entender de esta unidad estan:

• Los dispositivos que conforman la red,
• Medios que conectan los dispositivos,
• Mensajes que se envían a través de la red,
• Reglas y procesos que regulan las comunicaciones de red, y
• Herramientas y comandos para construir y mantener redes.

En esta unidad nos centraremos en la plataforma que nos permite comunicarnos de manera raida, confiable y economica.

Al igual que la comunicacion usada por los humanos la cual se compone por tres elementos que son el Emisor (origen), Receptor (destino) y el Canal (Medio), de igual forma trabajan los dispositivos de redes a los que podemos llamarles Elementos de la comunicación.

El emisor u Origen del mensaje; es la persona o dispositivo electrónico que deben enviar un mensaje a otra persona u otro dispositivo.

El receptor o Destino del mensaje; es la persona o dispositivo electrónico que deben recibir un mensaje.

El canal; Son los medios utilizados para proporcionar el camino por el que debe recorrer el mensaje hasta su destino. En las redes de computadoras el medio puede ser por cable o una trasmisión inalambrica.

Para hablar sobre la comunicación de mensajes definiríamos brevemente lo que son los Streams que son la transmisión continua de datos de una ubicación a otra. La Segmentación son las divisiones de los streams en partes mas pequeñas para ser mas manejables y la Multiplexacion que es el proceso en el que se combinan multiples corrientes de datos digitales en una señal.

Entre los componentes de la red existen dos términos,

• dispositivos y medios: son los elementos fisicos o hardware de la red. Hardware es la parte visible en la plataforma de red como por ejemplo, un swith, una computadora portatil o el cableado que se usa para conectar los dispositivos.
• Los servicios y procesos: son los programas o softwares que se ejecutan en los dispositivos conectados a la red. Estos servicios pueden ser los servidores de e-mail, web hosting y mas.

Los dispositivos intermediarios son dispositivos que conecta con los dispositivos de usuario final o brinda enrutamiento de usuario final a otras redes.

Los siguientes son ejemplos de dispositivos de red intermediarios:

• dispositivos de acceso a la red (hubs, switches y puntos de acceso inalámbricos),
• dispositivos de internetworking (ro uters),
• servidores de comunicación y módems, y
• dispositivos de seguridad (firewalls).

Los procesos que se ejecutan en los dispositivos de red intermediarios realizan las siguientes funciones:

• regenerar y retransmitr señales de datos,
• mantener información sobre qué rutas existen a través de la red y de la internetwork,
• notificar a otros dispositivos los errores y las fallas de comunicación,
• direccionar datos por rutas alternativas cuando existen fallas en un enlace,
• clasificar y direccionar mensajes según las prioridades de QoS (calidad de servicio), y
• permitir o denegar el flujo de datos en base a configuraciones de seguridad.

Para hablar sobre los Medios de Red para transmitir la información podemos decir que las redes modernas utilizan tres tipos de medios que son:

• hilos metálicos dentro de los cables,
• fibras de vidrio o plásticas (cable de fibra óptica), y
• transmisión inalámbrica.

LAN (Red de area local), WAN (Red de area amplia) e Interworks.

• Redes de Área Local

LAN significa Red de área local. Es un grupo de equipos que pertenecen a la misma organización y están conectados dentro de un área geográfica pequeña a través de una red, generalmente con la misma tecnología (la más utilizada es Ethernet).

• Redes de área Amplia

Una red de área amplia puede ser descripta como un grupo de redes individuales conectadas a través de extensas distancias geográficas.

• Interwork

Interconexion de dos o mas redes diferentes.

• Intranet

Es el sistema interno de una organización, como un sitio web, expresamente utilizado por empleados internos o estudiantes.

Existen reglas que rigen la comunicación. A estas reglas de la comunicación ya sea cara a cara o por red se les denomina Protocolos. Un grupo de protocolos interrelacionados que son necesarios para realizar una función de comunicación se denomina suite de protocolos la cual se implementan en los software y los hardware que estan cargados en los host y dispositivo de red.

Entre los Suite de protocolos de conversacion existen capas de reglas que pueden ser:

• Usar un lenguaje comun,
• Esperar su turno,
• Señalar cuando terminar

Las suite de protocolos de networking describen procesos como los siguientes:

• el formato o estructura del mensaje,
• el método por el cual los dispositivos de networking comparten información sobre rutas con otras redes,
• cómo y cuando se pasan los mensajes de error y del sistema entre dispositivos, o
• el inicio y terminación de las sesiones de transferencia de datos.

Siguiendo con los protocolos, llegamos a lo que son las Interacciones de los protocolos. Entre estos definiremos los mas importantes que son:

Protocolo de aplicación: Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP); es un protocolo común que regula la forma en que interactúan un servidor Web y un cliente Web.

Protocolo de transporte: Protocolo de control de transmisión (TCP) es el protocolo de transporte que administra las conversaciones individuales entre servidores Web y clientes Web. entre otros...

Muchos tipos de dispositivos pueden comunicarse con los mismos conjuntos de protocolos. Esto se debe a que los protocolos especifican la funcionalidad de red, no la tecnología subyacente para admitir esta funcionalidad. A esto se le llama Protocolos independientes de la tecnológica.

Existen dos tipos básicos de modelos de networking: modelos de protocolo y modelos de referencia.

Un modelo de protocolo proporciona un modelo que coincide fielmente con la estructura de una suite de protocolo en particular. El modelo TCP/IP es un modelo de protocolo porque describe las funciones que se producen en cada capa de los protocolos dentro del conjunto TCP/IP.

Un modelo de referencia proporciona una referencia común para mantener consistencia en todos los tipos de protocolos y servicios de red.

Capitulo 1 - La vida en un mundo centrado en la red.

En este primer capitulo nos muestra como Las Redes influyen en nuestra vida diaria.

La comunicación es tan importante para nosotros como la alimentación.

Por medio de las redes (internet) ahora la comunicación usando la red pasó de ser solo información basada en caracteres entre sistemas informáticos conectados, a producir Voz, Flujos de Video, Textos, Graficos a diferentes dispositivos y mas.

El Internet nos ha simplificado la vida de tal modo que nos permite obtener información tales como:

• Cómo vestirse consultando en línea las condiciones actuales del clima y la moda actual,
• Por medio de Camaras instaladas en las calles podrias ver el clima y el camino menos congestionado para transitar.
• Puedes consultar su estado de cuenta bancario y pagar Vía Internet todos los pagos necesarios tales como; Luz, Teléfono, Agua, Tarjeta de Crédito y un sin numero de opciones mas.
• Recibir y enviar correos electrónicos o realizar una llamada telefónica a través de Internet en cualquier lugar que estés. (Internet Inalambrico).
• Existen foros en linea en el que puedes compartir tus ideas e interactuar con tus amigos por medios de Blogs.
• Puedes compartir imágenes y fotos, vídeos, textos con tus amigos de forma instantánea (en vivo) desde tu computadora con Internet por medio de Mensajerías Instantáneas como por ejemplo IM, Messenger, entre otros.

Algo muy importante relacionado con las redes están Las Arquitecturas de Red.

Entendemos por Arquitectura de Red las tecnologías que admiten la infraestructura y a los servicios y protocolos programados que pueden trasladar los mensajes en toda esa infraestructura.

Existen cuatro caracteristicas basicas que la arquitectura de red necesita cumplir con las espectativas de los usuarios:

• Tolerancia a Fallos: Esta se refiere a que la conexión tiene rutas alternativas cuando falla un dispositivo o un enlace sin que el usuario se vea afectado.

• Escalabilidad: De una forma fácil de entender podemos decir que es estar preparado para hacerse mas grande sin perder la calidad en los servicios ofrecidos.

• Calidad de Servicios (QoS): Es la capacidad de dar un buen servicio. Es especialmente importante para ciertas aplicaciones tales como la transmision de video o voz.

• Seguridad: Uno de las características mas importantes ya que esta la red no permite el acceso no autorizado evitando así fraudes y dándole un toque de privacidad a tus informaciones personales.

En conclusión esta unidad explica como las redes de datos influyen de forma muy importante en la comunicación comercial y en la vida cotidiana. Estas facilitan de gran manera la comunicación de la red humana global.

Las redes afectan de buena forma la forma en que vivimos, aprendemos, trabajamos y jugamos.