Arquitecturas de red y protocolos de comunicación

Arquitectura c-s (web, FTP, Telnet y correo)

En la arquitectura cliente-servidor, el servidor siempre está activo y da servicio a las solicitudes de otros hosts, los clientes. El servidor tiene una dirección fija y conocida, IP. Dado que un servidor no puede responder a todas las solicitudes, se usan clusters, que son agrupaciones para dar servicio a todas las peticiones. Los hosts clientes pueden estar activos siempre o de forma intermitente y no se comunican directamente entre sí. Tienen una IP dinámica y envían peticiones al servidor para comunicarse con él, pero no se comunican entre ellos. Esta arquitectura es intensiva en infraestructura, ya que los proveedores de servicios compran, instalan y mantienen las granjas de servidores.

Arquitectura P2P (BitTorrent)

La arquitectura peer-to-peer utiliza la comunicación directa entre los peers. Tiene poca dependencia de infraestructura, lo que reduce los costes. Es altamente escalable. Cada peer actúa como cliente o servidor. Sin embargo, tiene problemas de fiabilidad, rendimiento y seguridad.

Arquitectura híbrida (skype)

La arquitectura híbrida utiliza el concurso de un servidor para la detección y ubicación de los peers.

Proceso

Un proceso es un programa que se ejecuta dentro de un sistema terminal. En un mismo sistema, los procesos se comunican aplicando las reglas del sistema operativo. En distintos sistemas, se comunican con mensajes.

Socket (API)

Un socket es una interfaz entre la capa de aplicación y el transporte. Los procesos envían y reciben mensajes a través del socket. El desarrollador tiene control sobre la aplicación y poca sobre el transporte.

Servicios de transporte en aplicaciones de red

Los servicios de transporte en aplicaciones de red incluyen la fiabilidad, la tasa de transferencia (ancho de banda), la temporización (marcas de tiempo) y la seguridad.

Servicios de transporte en internet

En internet, el protocolo TCP está orientado a la conexión. Se produce una fase de negociación y luego la conexión. Es fiable, entrega los datos en el orden correcto y sin errores, y tiene mecanismos de control de congestión. Por otro lado, el protocolo UDP no está orientado a la conexión y no es fiable. Los mensajes pueden llegar desordenados y no hay control de congestión. Para los servicios no proporcionados por TCP ni UDP, se utiliza SSL para la tasa de transferencia, la temporización y la seguridad.

Protocolo de la capa de aplicación

Un protocolo de la capa de aplicación define cómo los procesos de una aplicación ejecutados en distintos sistemas terminales se pasan mensajes entre sí. Existen protocolos de dominio público y de propietarios.

La web

La web es un servicio para el acceso a información y recursos vinculados y distribuidos en muchos hosts. Permite recibir y publicar información. Funciona bajo demanda y emplea el modelo cliente-servidor. Sus elementos son las páginas, los objetos, el direccionado (URL para direccionar recursos) y el cliente-servidor web.

HTTP

HTTP es un protocolo para la transferencia de recursos. Tiene dos versiones, 1.0 y 1.1. Está basado en el modelo cliente-servidor, es sin estado y no conectivo. Las conexiones no persistentes implican que para diferentes objetos se establecen diferentes conexiones TCP. Solo soporta una transacción HTTP. Los modos de conexión pueden ser en serie o en paralelo. Las conexiones persistentes (1.1) permiten varias transacciones HTTP en una misma conexión TCP. Pasado un tiempo sin actividad, se cierra la conexión. Los mensajes HTTP constan de una cabecera de solicitud, una cabecera de respuesta y un cuerpo (en la solicitud está vacío). Los métodos usados son GET, POST, HEAD y DELETE.

Cookies/servidor proxy

Las cookies son un mecanismo para identificar a los usuarios empleado por muchos sitios web para el seguimiento de actividades y para dar un mejor servicio. Sus componentes son cabeceras específicas para cookies en la solicitud y en la respuesta, un archivo de cookies en el sistema del usuario gestionado por el navegador y una base de datos de respaldo en el servidor web. La primera vez que un usuario visita un sitio, puede proporcionar una identificación. En sesiones posteriores, el navegador pasa una cabecera de cookies al servidor, identificando al usuario ante el servidor. Las cookies pueden utilizarse para crear una capa de sesión.

Caché

La caché es una entidad de red que satisface solicitudes HTTP en nombre de un servidor. La caché web dispone de su propio almacenamiento y mantiene copias temporales de los objetos solicitados, lo que reduce el tiempo de espera y el tráfico de datos.

GET

GET es un mecanismo HTTP para comprobar y garantizar la actualidad de los objetos en caché. Se utiliza si se usa GET o si aparece la cabecera if modified.

Componentes del correo

Los componentes del correo incluyen los agentes de usuario, que actúan como interfaz entre el usuario y el sistema de correo y disponen de utilidades para gestionar mensajes (leer, responder, etc.). También están los servidores de correo, que son ordenadores que almacenan los mensajes en buzones y se ocupan de los fallos. Si no se puede enviar el mensaje, este se quedará en las colas de salidas. Además, está el software de comunicación, que se encarga de la comunicación entre el cliente y el servidor de correo, y el MTA, que es el agente de transferencia de mensajes entre servidores de correo.

SMTP

SMTP es un protocolo básico para el correo electrónico. Utiliza el modelo cliente-servidor, es el principal protocolo de la capa de aplicación para el correo y utiliza conexiones persistentes. Utiliza el protocolo push, de inserción, a diferencia de HTTP, que utiliza el protocolo pull, de extracción. Utiliza ASCII de 7 bits.

Protocolos de acceso al correo

Los protocolos de acceso al correo incluyen POP3, que utiliza el modelo cliente-servidor y conexiones TCP. Es simple y limitado, pero legible. Tiene tres fases: solicitud (donde se encuentran la fase de autorización y la transacción), respuesta y actualización. Por otro lado, IMAP utiliza el modelo cliente-servidor sobre TCP. Tiene funciones de UA a nivel de servidor de correo, mantiene información de estado y tiene tres formas de acceso: offline, online y desconectado.

DNS

DNS (sistemas de nombres de dominio) es una base de datos distribuida implementada en una jerarquía de servidores DNS. Se ejecuta sobre UDP, utiliza el modelo cliente-servidor y permite la escalabilidad. Algunos servicios importantes de DNS son el alias de host, que se utiliza cuando un host tiene un alias y se dice que es el nombre de host canónico, el alias de servidor de correo y la distribución de carga. Las clases de servidores DNS incluyen los raíz, que disponen de registros de todos los servidores DNS de nivel superior y conocen sus direcciones IP. Cada uno es un cluster de servidores replicados por seguridad y fiabilidad. También están los de nivel superior (TLD), que incluyen dominios genéricos y geográficos. Los autorizados son requeridos por toda organización con hosts accesibles desde Internet. Estos servidores son implementados, gestionados y mantenidos por la organización o un ISP y tienen correspondencia entre nombre y direcciones IP. Por último, están los locales, que no pertenecen a la jerarquía DNS. Cada ISP dispone de uno o varios servidores locales, que es donde primero se envían las consultas DNS desde los hosts. Las direcciones IP son proporcionadas por los ISP. Las consultas DNS pueden ser locales, recursivas, iterativas e inversas.

Caché DNS

La caché DNS mejora el rendimiento. Son copias temporales en memoria caché que reducen los retardos y el número de copias.

Registros de recursos (RR)

Los registros de recursos son la información que se devuelve a una solicitud DNS. Se almacenan en servidores y pueden ser permanentes en DNS autorizados o temporales en DNS no autorizados. Los RR constan de 5 campos: nombre, valor, tipo (A, MX, NS), TTL y clase.

Protocolo DNS

El protocolo DNS es transaccional y tiene mensajes de solicitud y respuesta. Los mensajes están formados por una sección de cabecera, cuestiones, respuesta (contiene los RR para el nombre por el que se pregunta), autorización (puede contener RR que apunten a uno o más servidores DNS autorizados) e información adicional (RR complementarios). Estas dos últimas secciones pueden aparecer o no. La cabecera tiene 12 octetos con identificadores, indicadores y número de... La sección de cuestiones contiene información sobre la consulta, incluye el nombre, el tipo y la clase.

Inserción de registros

La inserción de registros se realiza a través de un registrador, que es una entidad comercial que se ocupa de verificar la unicidad de los nombres de dominio y registrarlos en la base de datos DNS. Se proporcionan nombres y direcciones IP de los servidores DNS autoritativos. Se introduce un RR A y uno MX.