Protocolos y Funcionalidad de la Capa de Aplicación (capitulo 3)

3.0.1 Introducción del Capitulo

Es importante conocer cómo funcionan las aplicaciones que son utilizadas para enviar y recibir mensajes a través de la red. Utilizando el modelo OSI la visualización de los mecanismos se hace más sencilla.

3.1.1 Modelo OSI Modelo TCP/IP

El modelo OSI fue creada como diseño del protocolo de red, el cual se divide en capas lógicas y cada una tiene una diferente funcionalidad específica, en este modelo la información viaja desde la capa de aplicación hacia la física pasando por el canal para luego regresar a la capa de aplicación

La capa de aplicación es la que proporciona la interfaz entre las aplicaciones, los protocolos se utilizan para intercambiar datos entre los host de destino y de origen existen varios protocolos pero siempre se desarrollan nuevos.

En el modelo TCP/IP los protocolos de la capa de la aplicación se adaptan a la estructura de las capas superiores del modelo OSI: Aplicación, Presentación, Sesión.

Los protocolos de la capa de aplicación implementan muy poco la funcionalidad que se especifica en las capas de Sesión y Presentación del modelo OSI.

Capa de Presentación

Tiene tres funciones primarias:

·Codificación y conversión de datos de la capa de aplicación para que estos puedan ser entendidos por la siguiente capa.

·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 tres generalmente no se vinculan con un stack de protocolos determinada. Dentro de los estándares más conocidos de video están QuickTime y MPEG. Los formatos de imagen gráfica más conocidos son:

·Formato de intercambio gráfico (GIF), Grupo de expertos en fotografía (JPEG):Son estándares de compresión y codificación para imágenes gráficas

·Formato de archivo de imagen etiquetada (TIFF): Es un formato de codificación estándar para imágenes gráficas.

Capa de Sesión

En esta capa se crean y se mantienen diálogos entre las aplicaciones de origen y de destino. En esta capa se maneja el intercambio de la información, también reinicia sesiones que se interrumpieron durante un periodo largo de tiempo. La mayoría de las aplicaciones incorporan la funcionalidad de las capas 5, 6 y 7 del modelo OSI.

Los protocolos de la capa d aplicación más conocidos son los que proporcionan intercambio de la información del usuario, estos protocolos especifican la información de control y formato necesarias. Algunos de los protocolos TCP/IP.

· 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, Hipertexto Transfer Protocol) se utiliza para transferir archivos que forman las páginas Web de la World Wide Web.

·El Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP) se utiliza para la transferencia de mensajes de correo y adjuntos.

·Telnet, un protocolo de emulación de terminal, se utiliza para proporcionar acceso remoto a servidores y a dispositivos de red.

·El Protocolo de transferencia de archivos (FTP, File Transfer Protocol) se utiliza para la transferencia interactiva de archivos entre sistemas.

3.1.2 Software de la capa de Aplicación

Las funciones asociadas con los protocolos de capa de Aplicación permiten a la red humana comunicarse con la red de datos subyacente. Cada programa ejecutable cargado a un dispositivo se denomina proceso. En la capa de aplicación existen dos formas de procesos que proporcionan acceso a la red: aplicaciones y servicios.

Aplicaciones reconocidas por la Red

Las aplicaciones son programas que se utilizan para comunicarse mediante la red. Las aplicaciones de usuario final  son compatibles con la red lo cual implementan los protocolos de la capa de aplicación y pueden comunicarse con las capas inferiores.

Servicios de la capa de Aplicación

Otros programas necesitan de la ayuda de los servicios de la capa de Aplicación para utilizar los recursos de la red, los servicios son programas que se comunican con la red y preparan los datos para la transferencia, diferentes tipos de datos requieren de los servicios de red para estar bien preparados para procesar las funciones de la capas inferiores del modelo OSI.

Cada servicio o aplicación utiliza protocolos que define los estándares y formatos, sin protocolos, la red de datos no tendría una manera común de formatear y direccionar los datos.

3.1.3 Aplicaciones del Usuario, Servicios y Protocolos de la capa de Aplicación

Los protocolos proporcionan las reglas y los formatos que regulan el tratamiento de los datos. Un único programa ejecutable debe utilizar los tres componentes e inclusive el mismo nombre.

La capa de aplicación se basa en las funciones de las capas inferiores para completar el proceso de comunicación. En la capa de aplicación, los protocolos especifican qué mensajes se intercambian entre los host de origen y de destino, la sintaxis de los comandos de control, el tipo y formato de los datos que se transmiten y los métodos adecuados para notificación y recuperación de errores.

3.1 4 Funciones del Protocolo de la capa de Aplicación

Dentro de la capa de aplicación, los protocolos especifican qué mensajes se intercambian entre los host de origen y de destino, la sintaxis de los comandos de control, el tipo y formato de los datos que se transmiten y los métodos adecuados para notificación y recuperación de errores.

Los protocolos establecen reglas para intercambiar las aplicaciones y servicios, también especifican la estructura los datos y los tipos de mensajes. Los protocolos también definen los diálogos de mensajes haciendo que un mensaje reciba la respuesta esperada y también el servicio correspondiente en la transferencia de datos.

Los servicios de la capa de Aplicación deben implementar protocolos múltiples para proporcionar la variedad deseada de experiencias de comunicación, cada protocolo tiene un fin específico para cumplir con su propósito.

Un protocolo puede especificar cómo se establece la conexión de redes y otro describir el proceso para la transferencia de datos cuando el mensaje se pasa a la siguiente capa inferior.

3.2.1 El Modelo Cliente – Servidor

En este modelo el dispositivo que solicita información se denomina cliente y el que responde a la solicitud se denomina servidor. Los procesos de cliente servidor se considera una parte de la capa de aplicación. Los protocolos de capa de Aplicación describen el formato de las solicitudes y respuestas entre clientes y servidores. Además el intercambio puede requerir de información adicional, como la autenticación del usuario y la identificación de un archivo de datos a transferir.

Los datos generalmente se describen como un flujo del servidor al cliente, algunos datos siempre fluyen del cliente al servidor, el flujo de datos puede ser el mismo en ambas direcciones o inclusive ser mayor en la dirección que va del cliente al servidor.

3.2.2 Servidores

Un servidor es una computadora que contiene información que será compartida al cliente. Las aplicaciones del servidor tienen diferentes requerimientos para el acceso de los clientes, los cuales pueden requerir de la autenticación de los clientes para el acceso a la información. Dichos servidores cuentan con una lista central para otorgar los permisos a cada usuario.

En una red cliente-servidor, el servidor ejecuta un servicio o proceso, a veces denominado daemon de servidor, los daemons generalmente se ejecutan en segundo plano y no se encuentran bajo control directo del usuario, estos se describen como servidores que escuchan una solicitud ya que están programadas para responder cada vez que el servidor recibe una solicitud para el servicio proporcionado por el daemon. Cuando un daemon "escucha" una solicitud de un cliente, intercambia los mensajes adecuados con el cliente, según lo requerido por su protocolo, y procede a enviar los datos solicitados al cliente en el formato correspondiente.

3.2.3 Protocolos y Servicios de la capa 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.

Los servidores generalmente tienen múltiples clientes que solicitan información al mismo tiempo, estas solicitudes pueden manejarse en forma simultánea y separada para que la red sea exitosa, los servicios y procesos de capa de Aplicación dependen del soporte de las funciones de la capa inferior para administrar en forma exitosa las múltiples conversaciones.

3.2.4 Redes y Aplicaciones entre pares (P2P, Pear to Pear)

Modelo 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 Paras

En esta red dos o más computadoras están conectadas a través de una red y pueden compartir recursos, cada dispositivo conectado puede funcionar como cliente o servidor, los roles del cliente y del servidor se configuran según las solicitudes.

Las redes punto a punto descentralizan los recursos en una red, la información puede colocarse en cualquier parte del dispositivo conectado. Ya que las redes punto a punto no utilizan cuentas de usuario, permisos ni motores es difícil implementar las políticas de acceso y seguridad, por lo cual se debe establecer cuentas de usuario y derechos de acceso en forma individual para cada dispositivo.

Aplicaciones Punto a Punto

A diferencia de una red punto a punto una aplicación P2P permite a un dispositivo actuar como cliente y como servidor dentro de una misma comunicación, ambos pueden iniciar una comunicación, sin embargo las aplicaciones P2P requieren que cada dispositivo proporcione una interfaz de usuario y ejecute un servicio en segundo plano, luego los dispositivos pueden comunicarse directamente.

Algunas aplicaciones P2P utilizan un sistema híbrido donde se descentraliza el acceso a los recursos pero los índices que apuntan a las ubicaciones de los recursos están almacenados en un directorio centralizado. En un sistema híbrido, cada punto accede a un servidor de índice para alcanzar la ubicación de un recurso almacenado en otro punto. El servidor de índice también puede ayudar a conectar dos puntos, pero una vez conectados, la comunicación se lleva a cabo entre los dos puntos, sin comunicación adicional al servidor de índice.

Las aplicaciones punto a punto pueden utilizarse en las redes punto a punto, en redes cliente/servidor y en Internet.