Redes y Aplicaciones p2p

1Protocolos y Funcionalidad de la Capa de Aplicacin

REA DE LA ENERGA, LAS INDUSTRIAS Y LOSRECURSOS NATURALES NO RENOVABLES

Carrera de Ingeniera en Electrnica yTelecomunicaciones

Protocolos y Funcionalidad de laCapa de Aplicacin

Materia:NETWORKING

Mdulo: IXIntegrantes:Leydi MingoFernando PaladinesMara OchoaEdison Troya

Universidad Nacional de Loja

Loja-Ecuador


Protocolos y Funcionalidad de la Capa de AplicacinIntroduccin:La mayora de nosotros experimentamos Internet a travs de la World Wide Web, servicios deemail y programas para compartir archivos estas y muchas otras aplicaciones proporcionan lainterfaz humana a la red subyacente, lo que nos permite enviar y recibir informacin conrelativa facilidad. Generalmente, las aplicaciones que utilizamos son intuitivas; es decir,podemos acceder a ellas y usarlas sin saber cmo funcionan. Sin embargo, para losprofesionales de redes es importante conocer cmo una aplicacin puede formatear,transmitir e interpretar mensajes que se envan y reciben a travs de la red.En el desarrollo del presente informe nos enfatizaremos en la capa de Aplicacin, y suscomponentes: aplicaciones, servicios y protocolos, para analizar cmo estos tres elementoshacen posible la comunicacin slida a travs de la red de informacin.

Capa de Aplicacin en el Modelo OSI y Modelo TCP/IPTanto El modelo TCP/IP como el modelo OSI son modelos en capas; el objetivo de un sistemaen capas es dividir el problema en diferentes partes (las capas), de acuerdo con su nivel deabstraccin. Cada capa del modelo se comunica con un nivel adyacente (superior o inferior).Por lo tanto, cada capa utiliza los servicios de las capas inferiores y se los proporciona a lacapa superior. El trmino capa se utiliza para reflejar el hecho de que los datos que viajan porla red atraviesan distintos niveles de protocolos.La capa de Aplicacin, capa siete, es la capa superior de los modelos OSI y TCP/IP. Es la capaque proporciona la interfaz entre las aplicaciones que utilizamos para comunicarnos y la redsubyacente en la cual se transmiten los mensajes. Los protocolos de capa de aplicacin seutilizan para intercambiar los datos entre los programas que se ejecutan en los hosts deorigen y destino. Existen muchos protocolos de capa de aplicacin y siempre se desarrollanprotocolos nuevos.Capa de Aplicacin en el Modelo OSI:Este modelo fue establecido por ISO para implementar un estndar de comunicacin entreequipos de una red, esto es, las reglas que administran la comunicacin entre equipos. Lafuncin del modelo OSI (Interconexin de sistemas abiertos) es estandarizar la comunicacinentre equipos para que diferentes fabricantes puedan desarrollar productos (software ohardware) compatibles. Est conformado por siete capas: Aplicacin, Presentacin, Sesin,Transporte, Red, Enlace de datos, Fsica.El nivel de aplicacin o capa de aplicacin es el sptimo nivel del modelo OSI. Mediante estacapa se ofrece a las aplicaciones (de usuario o no) la posibilidad de acceder a los servicios delas dems capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos.


Cabe aclarar que el usuario normalmente no interacta directamente con el nivel deaplicacin. Suele interactuar con programas que a su vez interactan con el nivel de aplicacinpero ocultando la complejidad subyacente. As por ejemplo un usuario no manda una peticinGET /index.html HTTP/1.0 para conseguir una pgina en html, ni lee directamente el cdigohtml/xml.En esta capa aparecen diferentes servicios y protocolos como: FTP: Protocolo de transferencia de archivos DNS - Servicio de nombres de dominio DHCP Protocolo de configuracin dinmica de host HTTP: Protocolo de hipertexto para acceso a pginas web. HTTPS: Protocolo seguro de transferencia de hipertexto. POP Protocolo de Oficina de Correo o "Protocolo de Oficina Postal" para recuperacinde correo electrnico. SMTP: Protocolo de transferencia simple de correo electrnico, para envo de correoelectrnico. SSH: Protocolo interprete de rdenes seguras. Se considera con una versin segura deTelnet. TELNET: Protocolo para acceder a equipos remotos. XMPP: Mensajera Extensible y Presencia Protocolos, Protocolo estndar paramensajera instantnea.Esta capa contiene las aplicaciones visibles para el usuario. Algunas consideraciones son:seguridad y cifrado, DNS (Domain Name Service) Una de las aplicaciones ms usadas hoy endia en Internet es el WWW (World Wide Web).

Capa de Aplicacin en el Modelo TCP/IP:El modelo TCP-IP es un modelo de referencia conformado por un conjunto de protocolos. Lasigla TCP/IP significa "Protocolo de control de transmisin/Protocolo de Internet" Provienede los nombres de dos protocolos importantes del conjunto de protocolos, es decir, delprotocolo TCP y del protocolo IP. El modelo TCP/IP, influenciado por el modelo OSI, tambinutiliza el enfoque modular (utiliza mdulos o capas), pero slo contiene cuatro que son: La capa de aplicacin La capa transporte La capa Internet La capa de acceso a la red.La capa de aplicacin se encuentra en la parte superior de las capas del protocolo TCP/IP.Contiene las aplicaciones de red que permiten la comunicacin mediante las capas inferiores.


Por lo tanto, el software en esta capa se comunica mediante uno o dos protocolos de la capainferior la capa de transporte, es decir, TCP o UDP.Existen diferentes tipos de aplicaciones para esta capa, pero la mayora son servicios de red oaplicaciones brindadas al usuario para proporcionar la interfaz con el sistema operativo.Aunque el grupo de protocolos TCP/IP se desarroll antes de la definicin del modelo OSI, loscreadores del modelo TCP/IP estimaban que la capa aplicacin deba incluir los detalles de lascapas de sesin y presentacin del modelo OSI por ello la funcionalidad de los protocolos decapa de aplicacin de TCP/IP se adaptan aproximadamente a la estructura de las tres capassuperiores del modelo OSI, tal como se muestra en la Fig.1.

FIG.1Modelo OSI y TCP/IP [1]Capa de Presentacin La capa de Presentacin tiene tres funciones primarias:

Codificacin y conversin de datos de la capa de aplicacin para garantizar que losdatos del dispositivo de origen puedan ser interpretados por la aplicacin adecuadaen el dispositivo de destino. Compresin de los datos de forma que puedan ser descomprimidos por el dispositivode destino. Encriptacin de los datos para transmisin y descifre de los datos cuando se recibenen el destino.

Capa de Sesin: Como lo indica el nombre de la capa de Sesin, las funciones en esta capacrean y mantienen dilogos entre las aplicaciones de origen y destino. La capa de sesinmaneja el intercambio de informacin para iniciar los dilogos y mantenerlos activos, y parareiniciar sesiones que se interrumpieron o desactivaron durante un periodo de tiempoprolongado. Por lo tanto en el modelo TCP IP se cre una capa aplicacin que maneje lascuestiones de representacin, el cdigo y el control del dialogo.


PROTOCOLOS Y SERVICIOS DE LA CAPA DE APLICACINLa capa de Aplicacin utiliza los protocolos implementados dentro de las aplicaciones yservicios. Mientras que las aplicaciones proporcionan a las personas una forma de crearmensajes y los servicios de la capa de aplicacin establecen una interfaz con la red, losprotocolos proporcionan las reglas y los formatos que regulan el tratamiento de los datos.En el modelo OSI, se considera que las aplicaciones que interactan directamente con laspersonas se encuentran en la parte superior del stack. Al igual que todas las personas dentrodel modelo OSI, la capa de Aplicacin se basa en la funciones de las capas inferiores paracompletar el proceso de comunicacin. Dentro de la capa de aplicacin, los protocolosespecifican qu mensajes se intercambian entre los host de origen y de destino, el tipo yformato de los datos que se transmiten y los mtodos adecuados para notificacin yrecuperacin de errores.

FIG.2 Aplicaciones y Servicios de la Capa de Aplicacin [2]

Funciones del protocolo de la capa de aplicacin:Los protocolos establecen reglas consistentes para intercambiar datos entre las aplicaciones ylos servicios cargados en los dispositivos participantes. Los protocolos especifican cmo seestructuran los datos dentro de los mensajes y los tipos de mensajes que se envan entreorigen y destino. Estos mensajes pueden ser solicitudes de servicios, acuses de recibo,mensajes de datos, mensajes de estado o mensajes de error. Los protocolos tambin definenlos dilogos de mensajes, asegurando que un mensaje enviado encuentre la respuestaesperada y se invoquen los servicios correspondientes cuando se realiza la transferencia dedatos.


Diversos tipos de aplicaciones se comunican a travs de las redes de datos. Por lo tanto, losservicios de la capa de Aplicacin deben implementar protocolos mltiples para proporcionarla variedad deseada de experiencias de comunicacin. Cada protocolo tiene un fin especfico ycontiene las caractersticas requeridas para cumplir con dicho propsito.Las aplicaciones y los servicios tambin pueden utilizar protocolos mltiples durante el cursode una comunicacin simple. Un protocolo puede especificar cmo se establece la conexin deredes y otro describir el proceso para la transferencia de datos cuando el mensaje se pasa a lasiguiente capa inferior.Una nica aplicacin puede emplear diferentes servicios de la capa de Aplicacin, as lo queaparece para el usuario como una solicitud para una pgina Web puede, de hecho, ascender adocenas de solicitudes individuales. Y, para cada solicitud, pueden ejecutarse mltiplesprocesos. Por ejemplo, un cliente puede necesitar de diversos procesos individuales paraformular slo una solicitud al servidor. Adems, los servidores generalmente tienen mltiplesclientes que solicitan informacin al mismo tiempo. Por ejemplo, un servidor Telnet puedetener varios clientes que requieren conectarse a l. Estas solicitudes individuales del clientepueden manejarse en forma simultnea y separada para que la red sea exitosa.

FIG.3 Funciones de la Capa de Aplicacin [3]


MODELO CLIENTE-SERVIDOR

FIG.4Modelo de Aplicacin de Cliente-Servidor [4]Qu es un cliente?Es el que inicia un requerimiento de servicio. El requerimiento inicial puede convertirse enmltiples requerimientos de trabajo a travs de redes LAN o WAN. La ubicacin de los datos ode las aplicaciones es totalmente transparente para el clienteQu es un servidor?Es cualquier recurso de cmputo dedicado a responder a los requerimientos del cliente. Losservidores pueden estar conectados a los clientes a travs de redes LANs o WANs, paraproveer de mltiples servicios a los clientes y ciudadanos tales como impresin, acceso abases de datos, fax, procesamiento de imgenes, etcDefinicinLa arquitectura cliente-servidor es un modelo de aplicacin distribuida en el que las tareas sereparten entre los proveedores de recursos o servicios, llamados servidores, y losdemandantes, llamados clientes. Un cliente realiza peticiones a otro programa, el servidor,quien le da respuesta. IBM define al modelo Cliente-ServidorEs la tecnologa que proporciona al usuario final el acceso transparente a las aplicaciones,datos, servicios de cmputo o cualquier otro recurso del grupo de trabajo y/o, a travs dela organizacin, en mltiples plataformas. El modelo soporta un medio ambientedistribuido en el cual los requerimientos de servicio hechos por estaciones de trabajointeligentes o "clientes, resultan en un trabajo realizado por otros computadoresllamados servidores.


Funciones de los Clientes-Servidor Manejo de la interfaz de usuario. Captura y validacin de los datos de entrada. Por su parte los servidores realizan, entre otras, las siguientes funciones: Gestin de perifricos compartidos. Control de accesos concurrentes a bases de datos compartidas. Enlaces de comunicaciones con otras redes de rea local o extensa.

Caractersticas de la arquitectura Cliente/Servidor Combinacin de un cliente que interacta con el usuario, y un servidor que interactacon los recursos compartidos. El proceso del cliente proporciona la interfaz entre elusuario y el resto del sistema. El proceso del servidor acta como un motorde software que maneja recursos compartidos tales como bases de datos, impresoras,mdems, etc. Las tareas del cliente y del servidor tienen diferentes requerimientos en cuanto arecursos de cmputo como velocidad del procesador, memoria, velocidad ycapacidades del disco e input-output devices. La relacin establecida puede ser de muchos a uno, en la que un servidor puede darservicio a muchos clientes, regulando su acceso a recursos compartidos. Los clientes corresponden a procesos activos en cuanto a que son stos los que hacenpeticiones de servicios a los servidores. Estos ltimos tienen un carcter pasivo yaque esperan las peticiones de los clientes. No existe otra relacin entre clientes y servidores que no sea la que se establece atravs del intercambio de mensajes entre ambos. El mensaje es el mecanismo para lapeticin y entrega de solicitudes de servicio.

Ventajas del esquema Cliente/Servidor El esquema Cliente/Servidor facilita la integracin entre sistemas diferentes ycomparte informacin permitiendo, por ejemplo que las mquinas ya existentespuedan ser utilizadas pero utilizando interface ms amigables al usuario. De estamanera, podemos integrar PCs con sistemas medianos y grandes, sin necesidad de quetodos tengan que utilizar el mismo sistema operacional. Al favorecer el uso de interfaces grficas interactivas, los sistemas Construidos bajoeste esquema tienen mayor interaccin y ms intuitiva con el usuario. En el uso deinterfaces grficas para el usuario, el esquema Cliente/Servidor presenta la ventaja,con respecto a uno centralizado, de que no es siempre necesario transmitirinformacin grfica por la red pues esta puede residir en el cliente, lo cual permiteaprovechar mejor el ancho de banda de la red. El esquema Cliente/Servidor contribuye adems, a proporcionar, a los diferentesdepartamentos de una organizacin, soluciones locales, pero permitiendo laintegracin de la informacin relevante a nivel global.


Desventajas del esquema Cliente/Servidor Se cuenta con muy escasas herramientas para la administracin y ajuste deldesempeo de los sistemas. Es importante que los clientes y los servidores utilicen el mismo mecanismo, lo cualimplica que se deben tener mecanismos generales que existan en diferentesplataformas. La seguridad de un esquema Cliente/Servidor es otra preocupacin importante. Porejemplo, se deben hacer verificaciones en el cliente y en el servidor. El desempeo es otro de los aspectos que se deben tener en cuenta en el esquemaCliente/Servidor. Problemas de este estilo pueden presentarse por congestin en lared, dificultad de trfico de datos, etc.

REDES Y APLICACIONES ENTRE PARES (P2P, ESCALABILIDAD, PROTOCOLO GNUTELLA) REDES P2PQu es P2P? P2P significa "Peer to Peer" (Par a Par o Igual a Igual) quese lo define como una estructura de red o una forma deorganizacin lgica. Esto significa que P2P no define unprotocolo en especfico o reglas para su uso, P2Pnicamente indica la manera en que se deben realizar lasconexiones y la organizacin de nodos, pero dejando a laimplementacin definir detalles de coordinacin(protocolos), estructura y seguridad (autentificacin,sesin, etc).En las redes P2P se considera a cada Nodo un "peer" o"par" dado que todos son considerados iguales dentro de la red, al contrario de las redescliente-servidor, en P2P los recursos provienen de cada uno de los nodos, de esta manera, y alcontrario de otros mtodos que se basan en la utilizacin de servidores dedicados, en lasredes P2P todos los usuarios que se conectan a ella aportan el ancho de banda y la capacidadde almacenamiento, puntos necesarios para su correcto funcionamiento.Es decir que cada computadora tambin llamada nodo o Peer, que se halla conectada a la red,aporta los recursos requeridos, permitiendo de esta manera que el trfico en la mismaexperimente tasas de transferencia mayores.Una de las caractersticas ms importantes de este tipo de redes es que en lugar de detenersepor completo cuando surgen fallos en uno de los nodos que la componen, la red P2Pcontinuar funcionando sin inconvenientes, ya que el contenido solicitado es ofrecido por otronodo de la red.


Caractersticas P2P: Escalabilidad: El alcance de las redes P2P es mundial, al disponer de cientos demillones de posibles usuarios. Por regla general, lo deseable es que cuantos msusuarios se encuentren conectados a una red P2P, mejor ser su funcionamiento ymayor su rendimiento. De esta manera, cuando los nodos se conectan y comparten suspropios recursos, aumentan los recursos totales del sistema. Robustez: Las redes P2P al ser de naturaleza distributiva incrementan la robustez ytolerancia en caso de errores en la rplica de los datos hacia mltiples nodos dedestino, permitiendo a los usuarios encontrar los datos sin necesidad de realizarpeticiones a ningn servidor de indizacin centralizado. Descentralizacin. Este tipo de redes por definicin son descentralizadas y todos losnodos son iguales. No existen nodos con funciones especiales, por lo que ningn nodoes indispensable para el funcionamiento de la red. Sin embargo, algunas de las redesfrecuentemente llamadas P2P no cumplen con esta caracterstica, como Napster,eDonkey o BitTorrent. Reparto de costes entre los usuarios: Se comparten recursos a cambio de recursos.Segn la aplicacin de la red, los recursos pueden ser archivos, ancho de banda, ciclosde proceso o almacenamiento de disco. Anonimato: Es deseable que en estas redes quede oculto el autor de un contenido, eleditor, el lector, el servidor que lo alberga y la peticin para encontrarlo. Ennumerosas ocasiones, el derecho al anonimato y los derechos de autor no soncompatibles entre s, por ello la industria plantea mecanismos como el DRM (Gestin

digital de derechos) para limitar ambos. Seguridad: De las caractersticas de las redes P2P es una de las que cuenta con menorimplantacin. Los objetivos de un P2P seguro son identificar y evitar los nodosmaliciosos, impedir el contenido infectado, evitar el intrusismo en las comunicacionesentre nodos, crear grupos seguros de nodos dentro de la red y proteger los recursosde la red.

Clasificacin de las Redes P2PComo se haba descrito anteriormente las redes P2P basan su funcionamiento en conexionesde persona a persona, pero tienen ciertas clasificaciones que ayudan a agruparlas en 4 clases: Centralizadas: Estas redes dependen de un equipo servidor central que administra elfuncionamiento, ejemplo: Napster (Fue el primero de los sistemas de distribucin dearchivos mp3 entre pares de popularidad masiva)


Descentralizadas: No dependen de un equipo en especfico, cada nodo contieneinformacin y esta se comparte, ejemplo: Freenet (es una red de distribucin deinformacin descentralizada y resistente a la censura que tiene por objetoproporcionar libertad de expresin a travs de las redes de pares mediante una fuerteproteccin del anonimato; como parte del apoyo a la libertad de sus usuarios) yGnuttela.

Estructuradas: Existen categoras de nodos que permiten un control sobre laestructura de la red, ejemplo: BitTorrent. Puede haber redes hbridas donde seutilizan varias clasificaciones para diferentes motivos. Adems, se puede clasificar lasredes de acuerdo a la forma en que realizan las bsquedas y administran los archivos(en caso de ser transferencias), podemos distinguir 2 grandes grupos: Redes Globales: En este tipo de redes existe solamente una red de servidores queproveen servicio a todos los usuarios, normalmente esta operada por una compaa uorganizacin, aunque tambin puede ser puramente aleatoria, ejemplos de estas redesson Freenet, Kazaa, Gnutella y OpenFT. Redes Privadas: En este tipo de redes no existe una red principal, solo existenmuchas redes basadas en el protocolo que pueden o no estar interconectadas entre si,ejemplos: bittorrent y DirectConect.


APLICACIONES ENTRE PARESUna aplicacin punto a punto (P2P), a diferencia de una red punto a punto, permite a undispositivo actuar como cliente o como servidor dentro de la misma comunicacin.En este modelo cada cliente es un servidor y cada servidor es un cliente, ambos pueden iniciaruna comunicacin y se consideran iguales en el proceso de comunicacin. Sin embargo, lasaplicaciones punto a punto requieren que cada dispositivo final proporcione una interfaz deusuario. PROTOCOLO GNUTTELACompartir archivos en internet se ha transformado el algo muypopular, con las aplicaciones P2P basadas en el protocolo Gnuttela,las personas pueden colocar archivos es sus discos rgidos para quelos dems los descarguen.El software del cliente compatible con Gnuttela permite a losusuarios conectarse con los servicios Gnuttela en Internet, ubicarlosy acceder a los recursos compartidos por otros pares Gnuttela.Muchas aplicaciones del cliente estn disponibles para acceder en la red Gnutella, entre ellas:BearShare, Gnucleus, WinMX y XoloX. Mientras que el Foro De desarrolladores de Gnutellamantiene el protocolo bsico, los proveedores de las aplicaciones generalmente desarrollanextensiones para lograr que el protocolo funcione mejor en las aplicaciones.

Historia: Gnuttela es un protocolo abierto desarrollado en paralelo con los clientes, adiferencia de la mayora de las redes similares (FastTrack, Napster, etc) Gnutella no esrespaldada por ninguna compaa, y no existe un cliente oficial. Originalmente fuedesarrollado por Nullsoft, pero tras ser removido por la compaa pas a ser del dominiopblico a travs de clones. Actualmente constituye la tercera red P2P ms utilizada en elmundo.Funcionamiento: Gnuttela es una red descentralizada totalmente, donde se utilizandiferentes mtodos de comunicacin para lograr ms altas velocidades y liberar a la red desobrecargas. La red se basa en las interconexiones de los nodos que se intercambianinformacin del estado de los dems, las descargas se realizan por conexin directa activa opasiva (dependiendo de la configuracin de red) y se utilizan mtodos especiales para poderpasar a travs de firewalls y routers. Las bsquedas se estructuraron en un principio por el


mecanismo de inundacin (donde el nodo pregunta a sus nodos adyacentes y estos a susadyacentes, etc hasta llegar a un lmite) pero despus se implementaron tablas de ndicedistribuidas. Adems existe una determinada estructuracin de la red con el motivo dehacerla ms extensible.Trminos Especiales: Los conceptos ms importantes de la red Gnuttela son:

Leaves (hojas): Son nodos que acaban de entrar a la red y se conectan por el exterior,no pueden conectar a nuevos nodos. Ultra peer: se llama as a los nodos capaces de contener nuevos nodos (hojas) y dealmacenar ndices de bsqueda.

Tips y Configuraciones: Gnutella es un protocolo muy sencillo de utilizar, la principalrecomendacin es buscar un cliente que tenga ms facilidades de bsqueda puesto que lamayora contiene caractersticas similares.El protocolo Gnuttela define cinco tipos de paquetes diferentes: ping: Para descubrir un dispositivo. pong: Como respuesta a un ping. consulta: Para ubicar un archivo. Query hit: Como respuesta a una consulta, y push: Como una solicitud de descarga.

FIG.5 Gnutella en Aplicaciones P2P [5]


CONCLUSIONES

Es importante observar que algunas de las capas del modelo TCP/IP poseen el mismonombre que las capas del modelo OSI. Pero esto no debe ocasionar confusin entre losdos modelos, porque como en el caso de la capa de aplicacin esta cumple confunciones distintas en cada modelo, aunque el objetivo final de ambas sea comunicardatos de forma trasparente entre redes. La visualizacin de los mecanismos que permiten la comunicacin a travs de la red sehace ms sencilla si utilizamos el marco en capas del modelo Interconexin de sistemaabierto (OSI). La capa de aplicacin tanto en OSI como TCP/IP le brinda aplicaciones a la interfaz;por lo tanto, es el nivel ms cercano a los usuarios, administrado directamente por elsoftware y est compuesta por aplicaciones, servicios y diversos protocolos comoTelnet, SMTP, FTP, etc. Los servicios y procesos de capa de Aplicacin dependen del soporte de las funcionesde la capa inferior para administrar en forma exitosa las mltiples conversaciones. Cliente/Servidor puede incluir mltiples plataformas, bases de datos, redes y sistemasoperativos. Estos pueden ser de distintos proveedores, en arquitecturas propietarias yno propietarias y funcionando todos al mismo tiempo. Las redes entre pares constituyen en la actualidad una de las redes ms usadas paracompartir informacin al permitir que los usuarios acten como cliente y servidor a lavez ya que si existiera algn tipo de fallo, la red seguir funcionando sin problemaalguno, gracias a su estructura todos los usuarios que se conectan a ella aportan anchode banda y capacidad de almacenamiento, que son puntos necesarios para su correctofuncionamiento.


BIBLIOGRAFA

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