Capitulo 3: Funcionalidad y protocolos de la capa de aplicación
3.1 Aplicaciones: la interfaz entre las redes
–

Capa de aplicación:

La capa de aplicación del modelo OSI proporciona el primer paso de obtención de datos en la red.

–

Software de aplicación:

Las aplicaciones son los programas software que utilizamos para comunicarnos por la red. Por ejemplo, como HTTP, FTP, e-mail y otros.

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 siete capas lógicas, cada una de las cuales tiene una única funcionalidad y a la cual se le asignan protocolos y servicios específicos.
En este modelo, la información se pasa de una capa a otra, comenzando en la capa de Aplicación en el host de transmisión, siguiendo por la jerarquía hacia la capa Física, pasando por el canal de comunicaciones al host de destino, donde la información vuelve a la jerarquía y termina en la capa de Aplicación. Los pasos de este proceso son los siguientes:
1 Las personas creamos la comunicación.
2 La capa de aplicación prepara la comunicación humana para su transmisión por la red de datos.
3 El software y el hardware convierten la comunicación a un formato digital.
4 Los servicios de la capa de aplicación inician la transferencia de datos.
5 Cada capa juega su propio papel. Las capas OSI encapsulan los datos hacia abajo en la pila. Las capas OSI en el destino desencapsulan los datos recorriendo la pila hacia arriba.
6 La capa de aplicación recibe los datos de la red y los prepara para su uso por parte de nosotros, las personas.

La capa de aplicación, o capa 7, es la capa superior en los modelos OSI y TCP/IP. La capa 7 proporciona la interfaz entre las aplicaciones que utilizamos para comunicarnos y la red subyacente por la que se transmiten nuestros mensajes. Los protocolos de la capa de aplicación se utilizan para intercambiar datos entre los programas que se están ejecutando en los hosts de origen y de destino.
Aunque el grupo de protocolos TCP/IP se desarrolló antes de la definición del modelo OSI, la funcionalidad de los protocolos de capa de aplicación de TCP/IP se adaptan aproximadamente a la estructura de las tres capas superiores del modelo OSI: Capas de Aplicación, Presentación y Sesión.

Capa de presentación

La capa de presentación tiene tres funciones principales:
-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

Las funciones en la capa de sesión crean y mantienen diálogos entre las aplicaciones de origen y de destino. La capa de sesión manipula el intercambio de información para iniciar diálogos y mantenerlos activos, así como para reiniciar sesiones interrumpidas o inactivas durante un largo periodo de tiempo.

Protocolos de la capa de aplicación TCP/IP

Los protocolos de capa de aplicación de TCP/IP más conocidos son aquellos que proporcionan intercambio de la información del usuario. Estos protocolos especifican la información de control y formato necesaria para muchas de las funciones de comunicación de Internet más comunes. Algunos de los protocolos TCP/IP son:
– El protocolo Servicio de nombres de dominio (DNS)
se utiliza para resolver nombres de Internet en direcciones IP.
– El protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP)
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)
se utiliza para la transferencia interactiva de archivos entre sistemas.

Los protocolos de la suite TCP/IP generalmente son definidos por Solicitudes de comentarios (RFCS).

3.2 Software de la capa de aplicación
Cada uno de los programas en ejecución cargado en un dispositivo se conoce con el nombre de proceso.

Dentro de la capa de aplicación, existen dos formatos programas de software o procesos que ofrecen acceso a la red: aplicaciones y servicios.

Aplicaciones conscientes de la red

Aplicaciones son los programas de software que utiliza la gente para comunicarse a través de la red. Algunas aplicaciones de usuario final son compatibles con la red, lo cual significa que implementan los protocolos de la capa de aplicación y pueden comunicarse directamente con las capas inferiores de la pila de protocolos. Los clientes de correo electrónico y los exploradores Web son ejemplos de este tipo de aplicaciones.

Servicios de la capa de aplicación

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. Diferentes tipos de datos, ya sea texto, gráfico o vídeo, requieren de diversos servicios de red para asegurarse de que estén bien preparados para procesar las funciones de las capas inferiores del modelo OSI.
Cada servicio de red o aplicación utiliza protocolos que definen los estándares y formatos de datos a utilizarse. Sin protocolos, la red de datos no tendría una manera común de formatear y direccionar los datos. Para comprender la función de los distintos servicios de red, es necesario familiarizarse con los protocolos subyacentes que rigen su operación.

3.3 Aplicaciones de usuario, servicios y protocolos de la capa de aplicación

Como se mencionó anteriormente, la capa de Aplicación utiliza los protocolos implementados dentro de las aplicaciones y servicios. Mientras que las aplicaciones proporcionan a las personas una forma de crear mensajes y los servicios de la capa de aplicación establecen una interfaz con la red, 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. Por ejemplo: cuando analizamos «Telnet» nos podemos referir a la aplicación, el servicio o el protocolo.
Al igual que todas las personas dentro del modelo OSI, la capa de Aplicación se basa en la funciones de las capas inferiores para completar el proceso de comunicación. 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.

Funciones del protocolo de la capa de aplicación

Los dispositivos de origen y de destino utilizan los protocolos de la capa de aplicación durante una sesión de comunicación. Para que la comunicación sea satisfactoria, los protocolos de la capa de aplicación implementados en los hosts de origen y de destino deben coincidir. Los protocolos llevan a cabo las siguientes tareas:
-Establecen reglas coherentes para intercambiar datos entre las aplicaciones y los servicios cargados en los dispositivos participantes.
-Especifican cómo deben estructurarse los datos dentro de los mensajes y los tipos de mensajes que se envían entre el origen y el destino.

-Definen diálogos con mensajes, garantizando que un mensaje que se está enviando se reúne con la respuesta esperada y que se invocan los servicios correctos cuando se produce la transferencia de datos.

Muchos de los distintos tipos de aplicaciones se comunican a través de redes de datos. Por consiguiente, los servicios de la capa de aplicación deben implementar múltiples protocolos para proporcionar el rango deseado de experiencias de comunicación.
Las aplicaciones y los servicios también pueden utilizar varios protocolos en el curso de una conversación.

3.4 Aprovisionamiento para aplicaciones y servicios

Cuando las personas intentamos acceder a la información en nuestro dispositivo, los datos pueden no estar físicamente almacenados en los dispositivos. Si es el caso, debe realizarse una solicitud al dispositivo donde residen los datos para acceder a la información.

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.
Los procesos de cliente y servidor se consideran una parte de la capa de Aplicación. El cliente comienza el intercambio solicitando los datos al servidor, que responde enviando uno o más flujos (streams) de datos al cliente. Los protocolos de capa de Aplicación describen el formato de las solicitudes y respuestas entre clientes y servidores. Además de la transferencia real de datos, este intercambio puede requerir de información adicional, como la autenticación del usuario y la identificación de un archivo de datos a transferir.
Aunque 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. Por ejemplo, un cliente puede transferir un archivo al servidor con fines de almacenamiento
. La transferencia de datos de un cliente a un servidor se conoce como subida y la de los datos de un servidor a un cliente, descarga.

Servidores
En un contexto general de redes, cualquier dispositivo que responde a una solicitud de aplicaciones de cliente funciona como un servidor. Un servidor generalmente es una computadora que contiene información para sercompartida con muchos sistemas de cliente.
Diferentes tipos de aplicaciones del servidor tienen diferentes requerimientos para el acceso de clientes. Algunos servidores pueden requerir de autenticación de la información de cuenta del usuario para verificar si el usuario tiene permiso para acceder a los datos solicitados o para utilizar una operación en particular.
En una red cliente-servidor, el servidor ejecuta un servicio o proceso, a veces denominado daemon de servidor. Al igual que la mayoría de los servicios, los daemons generalmente se ejecutan en segundo plano y no se encuentran bajo control directo del usuario. Los daemons se describen como servidores que «escuchan» una solicitud del cliente, porque están programados 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.

3.5 Servicios y protocolos de la capa de aplicación

Una sola aplicación puede emplear varios servicios diferentes de la capa de aplicación.
Además, los servidores suelen tener a varios clientes solicitando información al mismo tiempo. Los procesos y los servicios de la capa de aplicación cuentan con soportar las funciones de la capa inferior para gestionar correctamente las distintas conversaciones.