PDF de programación - Protocolos y arquitecturas de aplicaciones en Internet

Protocolos y arquitecturas de aplicaciones en internet

Aplicaciones Web/Sistemas Web

Juan Pavón Mestras
Dep. Ingeniería del Software e Inteligencia Artificial
Facultad de Informática
Universidad Complutense Madrid

Material bajo licencia Creative Commons

De internet a la Web

 1969: ARPAnet (Advanced Research Project Agency)

 Comienza a funcionar públicamente en 1971

 1972: Correo electrónico
 1974: TCP/IP (RFC 675)

 Estándar publicado en 1983 (RFC 793)

 1984: Se define el Sistema de Nombres de Dominio (DNS)
 1986: Internet Engineering Task Force (IETF)
 1989: Archie, 1991: Gopher
 1989: Tim Berners-Lee inventa la World Wide Web, WWW

 Propuesta inicial: http://www.w3.org/History/1989/proposal.html
 En 1989 escribe el primer servidor, httpd, y en 1990 el primer cliente

(navegador), WorldWideWeb

 1990: Internet se separa de ARPAnet
 1993: Primer navegador web público, Mosaic
 1994: World Wide Web Consortium (W3C)

 Fundado por Tim Berners-Lee cuando dejó el CERN y se fue al MIT
 351 miembros (Alcatel-Lucent, Telefónica, Univ. Oviedo, UPM, Ayto. Zaragoza)

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Protocolos y arquitecturas en internet

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Protocolos de Internet

 Varios niveles

La web

está montada
sobre internet

SMTP FTP Telnet HTTP ...

TCP/UDP

IP

Protocolos de
Acceso a Red

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Protocolos y arquitecturas en internet

Protocolos de Internet – Nivel de acceso físico

 Ethernet

 LAN con topología de bus o estrella
 10 - 100 Mbps, cable coaxial
 Fast Ethernet: versión a 100Mbps
 Gigabit Ethernet: 10GBASE-R/LR/SR (long range short range, etc.)

 DSL (Digital subscribe line)

 Línea telefónica tradicional (cable de cobre)
 ADSL (asymmetric DSL)

 HFC (Hybrid Fiber Coaxial)

 Red de banda ancha por cable de TV

 FTTH (Fiber To The Home)

 Fibra óptica

 Wi-Fi (wireless fidelity)



IEEE 802.11 .11 (1-2 Mbps); .11a (hasta 54 Mbps); .11b (hasta 11 Mbps);
.11g (más de 54 Mbps)

 802.11n: siguiente generación Wi-Fi

 WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

 Alternativa al cable y al DSL

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Protocolos de Internet – Nivel de red



Internet Protocol (IP)
 Encaminamiento de paquetes (datagramas) entre nodos de la red

 Protocolo datagrama, no orientado a conexión y no fiable

 No hay recuperación de errores
 Hay comprobación de errores, y los paquetes IP erróneos se tiran, sin notificar

al emisor

 Soporta fragmentación de datos en paquetes IP (<1400 bytes)

 Direcciones IP

 Cada máquina (host) tiene una dirección única


IPv4
• 32 bits (4 octetos, entre 0 y 255, separados por .)
• 4 clases de direcciones IP: A, B, C (network ID+host ID)
• 127.x.x.x se reservan para designar la propia máquina
• dirección IP dinámica es una IP asignada mediante un servidor DHCP

(Dynamic Host Configuration Protocol)



IPv6
• 128 bits (32 dígitos): 3.4×1038 direcciones
• Para cada persona en la Tierra se pueden asignar varios millones de IPs

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Protocolos de Internet – Nivel de red

 Encaminamiento en una red IP

Paquete IP

a.b.c.d

Paquete IP

Paquete IP

w.x.y.z

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Protocolos de Internet – Nivel de red

 Con IPv4 hay hasta 232 = 4.294.967.296 direcciones únicas (realmente

son 3.200 a 3.300 por las clases que hay definidas)
 Solución: Network Address Translation (NAT), RFC 2663 (1999)

 NAT Básico

 Traduce una IP privada en una pública

 NAPT (Network Address and Port Translation)

 Un grupo de nodos en una red privada comparten una IP pública (NAT

de muchos a uno)
• Se traduce IPext+Puertoext -> IPint+Puertoint
• Práctico para conexiones hacia el exterior
• Problema: se requiere mantener el estado en el NAPT

 NAT estática (port forwarding)

• Se puede configurar un puerto para uso permanente
• “abrir un puerto” para que sea accesible desde el exterior
=> A TENER EN CUENTA CUANDO SE INSTALA UN SERVIDOR EN UN
NODO TRAS UN NAPT

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Protocolos de Internet – Nivel de transporte

 TCP (Transmission Control Protocol)

 Protocolo orientado a conexión, fiable (recuperación de errores), y con

control de flujo

 Establece un camino de bytes (byte stream)

 UDP (User Datagram Protocol)

 Protocolo no orientado a conexión y no fiable
 Si se recibe un paquete sin errores se pasa al proceso de usuario

destinatario, si no, se descarta silenciosamente

 Límite de tamaño de datagrama: 64 KB
 UDP Multicast

 En una red local, UDP es más eficiente y normalmente no hay

errores

 A través de Internet es más seguro utilizar TCP

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Protocolos de Internet – Nivel de transporte

 TCP sobre IP

Conexión extremo a extremo

Paquete TCP

Navegador

puerto
+

dirección IP

Paquete IP

Paquete IP

Paquete IP

Servidor

Web

puerto +
dirección IP

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Protocolos de Internet – Nivel de aplicación

Servicios de aplicación tradicionales:
 Servicios de soporte

 DNS: Domain name service protocol

• Traducción de nombres en direcciones (funciona sobre UDP y TCP)

 SNMP: Simple Network Management Protocol

• Gestión de red

 Servicios de transferencia de ficheros
 FTP: File Transport Protocol (sobre TCP)
 TFTP: Trivial FTP (sobre UDP)

 Servicio de login

 Telnet: Terminal virtual remoto (sobre TCP)

 Servicios de correo electrónico:

 SMTP: Simple Mail Transfer Protocol

• Protocolo para transferencia de emails entre servidores de email y de clientes

al servidor

IMAP: Internet Message Access Protocol (recuperación de email)


 POP: Post Office Protocol (recuperación de email)

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Protocolos de Internet – Nivel de aplicación

 BitTorrent

 Compartición de archivos p2p
 NTP: Network Time Protocol

 Sincronización de tiempo usando UDP

 HTTP: HyperText Transfer Protocol (Web)





 Aplicación cliente/servidor que usa TCP para recuperar páginas HTML
IRC: Internet Relay Chat
LDAP: Lightweight Directory Access Protocol
 Acceso y mantenimiento de información de directorio distibuida en una red IP
 Organización jerárquica

 NFS: Network file system protocol
 NIS: Network information service ( “Yellow Pages”)



Información de configuración de sistemas: nombres de login, passwords,
directorios home, grupos

 Estructura plana, se intentó arreglar con NIS+, pero hoy día se usa más LDAP

 NNTP: Network News Transfer Protocol (News)
 RPC: Remote Procedure Call

 Comunicación entre aplicaciones simulando llamadas a procedimientos

 SSH: Secure Shell

 Uso de criptografía de clave pública para transmisión segura de información

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Protocolos de aplicación - Estadísticas

Sandvine Global Internet Phenomena Report - Fall 2011
http://www.sandvine.com/downloads/documents/10-26-2011_phenomena/
Sandvine%20Global%20Internet%20Phenomena%20Report%20-%20Fall%202011.PDF

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Protocolos de aplicación - Estadísticas

Sandvine Global Internet Phenomena Report - Fall 2011
http://www.sandvine.com/downloads/documents/10-26-2011_phenomena/
Sandvine%20Global%20Internet%20Phenomena%20Report%20-%20Fall%202011.PDF

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Internet - DNS

 DNS (Domain Name System)

 Resolución de nombres

• Dado el nombre de un host (www.ucm.es), obtener su IP

(147.96.1.5)

 Resolución inversa de direcciones

• Dado la IP, devuelve el nombre asociado

 Resolución de servidores de correo

• Dado un nombre de dominio (gmail.com) obtener el servidor a
través del cual debe realizarse la entrega del correo electrónico
(gmail-smtp-in.l.google.com)

 Fully qualified host name (FQHN)

 Nombre completo de un host
 Host name (www) + Domain name (ucm.es)

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Internet - DNS

 Los nombres de dominio están jerarquizados
 También los servidores DNS

 Primarios o maestros: Guardan los datos de un espacio de nombres
 Secundarios o esclavos: Obtienen los datos de los servidores

primarios

 Locales o caché

Raíz

Top level domains

int

com

edu

gov

mil

org

net

jp

us

es

fr

ar

…

amazon

ooc

sun

acm

ieee

omg

ucm

rediris

uba

java

Genéricos

Países

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Internet - DNS

 Funcionamiento

Navegador

mini-caché

Cliente email

Programas

cliente

Servidor DNS
caché local

Sistema operativo

Cliente

Servidor DNS
caché local

ISP

Búsqueda
recursiva de
servidores DNS

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Internet - DNS

 Servidores DNS

 Raíz

• 13 DNS root servers (letras A a M): 10 en Estados Unidos, 1 en

Suecia, 1 en Reino Unido y 1 en Japón

• Mirrors (En España hay una réplica del F, gestionada por Espanix)

 Operadoras en España: http://www.adslayuda.com/dns.html

 BIND (Berkeley Internet Name Domain)

 Servidor DNS más común en Unix
 Disponible en http://www.isc.org/

• Actualmente BIND 9

• named, una bibioteca de resolución de sistemas de nombres de dominio y
un paquete de herramientas para monitorizar el correcto funcionamiento
de todo el sistema (bind-utils)

• Protocolos de seguridad DNSSEC y TSIG (Transaction SIGnature), soporte

de IPv6, nsupdate (actualizaciones dinámicas), notificación DNS, rndc
flush, vistas y procesamiento en paralelo

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Ejercicios DNS

 Prueba en una máquina con Unix los siguientes comandos:

 host

• Permite pedir información a servidores DNS sobre máquinas
• Si se usa host sin parámetros lista los parámetros