CCNA 1 Versión 7: Módulo 15 – Capa de aplicación

Última actualización: enero 30, 2022

15.0. Introducción

15.0.1. ¿Por qué debería tomar este módulo?

Bienvenido a la Capa de aplicación

Como ha aprendido, la capa de transporte es donde los datos se mueven realmente de un host a otro. Pero antes de que eso pueda tener lugar, hay muchos detalles que deben determinarse para que este transporte de datos ocurra correctamente. Esta es la razón por la que hay una capa de aplicación tanto en los modelos OSI como en los modelos TCP/IP. Como ejemplo, antes de que hubiera streaming de vídeo a través de Internet, teníamos que ver películas caseras de una variedad de otras maneras. Imagina que grabaste algún partido de fútbol de tu hijo. Tus padres, en otra ciudad, sólo tienen un videograbador. Tienes que copiar el vídeo de tu cámara en el tipo correcto de casete para enviarlos. Tu hermano tiene un reproductor de DVD, por lo que transfieres tu video a un DVD para enviarlo. De esto se trata la capa de aplicación, asegurándose de que los datos estén en un formato que el dispositivo receptor pueda usar. ¡Vamos a bucear!

15.0.2. ¿Qué aprenderé en este módulo?

Título del módulo: Capa de aplicación

Objetivos del módulo: Explique el funcionamiento de los protocolos de la capa de aplicación en cuanto a dar soporte a las aplicaciones de usuario final.

Título del tema	Objetivo del tema
Aplicación, presentación y sesión	Explicar cómo las funciones de la capa de aplicación, capa de presentación, y la capa de sesión trabajan juntos para proporcionar servicios de red al usuario final aplicaciones de SP y empresariales.
Entre pares	Explique cómo funcionan las aplicaciones de usuario final en una red punto a punto.
Protocolos web y de correo electrónico	Explique la forma en que funcionan los protocolos web y de correo electrónico.
Servicios de direccionamiento IP	Explique cómo funcionan de DNS y DHCP.
Servicios de intercambio de archivos	Explique la forma en que funcionan los protocolos de transferencia de archivos.

15.1. Aplicación, presentación y sesión

15.1.1. Capa de aplicación

En los modelo OSI y TCP/IP La capa de aplicación es la más cercana al usuario final. Como se muestra en la figura, es la capa que proporciona la interfaz entre las aplicaciones utilizada para la comunicación y la red subyacente en la cual se transmiten los mensajes. Los protocolos de capa de aplicación se utilizan para intercambiar los datos entre los programas que se ejecutan en los hosts de origen y destino.

Basado en el modelo TCP/IP Las tres capas superiores del modelo OSI (aplicación, presentación y sesión) definen funciones de la capa de aplicación TCP/IP única.

Existen muchos protocolos de capa de aplicación, y están en constante desarrollo. Algunos de los protocolos de capa de aplicación más conocidos incluyen el protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP), el protocolo de transferencia de archivos (FTP), el protocolo trivial de transferencia de archivos (TFTP), el protocolo de acceso a mensajes de Internet (IMAP) y el protocolo del sistema de nombres de dominios (DNS).

15.1.2. Capa de presentación y sesión

Presentation Layer

La capa de presentación tiene tres funciones principales:

• Dar formato a los datos del dispositivo de origen, o presentarlos, en una forma compatible para que lo reciba el dispositivo de destino.
• Comprimir los datos de forma tal que los pueda descomprimir el dispositivo de destino.
• Cifrar los datos para transmitirlos y descifrarlos al recibirlos.

Como se muestra en la ilustración, la capa de presentación da formato a los datos para la capa de aplicación y establece estándares para los formatos de archivo. Dentro de los estándares más conocidos para vídeo encontramos QuickTime y el Grupo de expertos en películas (MPEG). Entre los formatos gráficos de imagen conocidos que se utilizan en redes, se incluyen los siguientes: formato de intercambio de gráficos (GIF), formato del Joint Photographic Experts Group (JPEG) y formato de gráficos de red portátiles (PNG).

Capa de Sesión

Como su nombre lo indica, las funciones de la capa de sesión crean y mantienen diálogos entre las aplicaciones de origen y destino. La capa de sesión maneja el intercambio de información para iniciar los diálogos y mantenerlos activos, y para reiniciar sesiones que se interrumpieron o que estuvieron inactivas durante un período prolongado.

15.1.3. Protocolos de capa de aplicación de TCP/IP

Los protocolos de aplicación TCP/IP especifican el formato y la información de control necesarios para muchas funciones de comunicación comunes de Internet. Los protocolos de capa de aplicación son utilizados tanto por los dispositivos de origen como de destino durante una sesión de comunicación. Para que las comunicaciones se lleven a cabo correctamente, los protocolos de capa de aplicación que se implementaron en los hosts de origen y de destino deben ser compatibles.

Haga clic en cada protocolo de aplicación para aprender más sobre cada protocolo.

15.2. Punto a punto

15.2.1. Modelo cliente-servidor

En el tema anterior, aprendió que los protocolos de capa de aplicación TCP/IP implementados tanto en el host de origen como en el de destino deben ser compatibles. En este tema aprenderá sobre el modelo cliente/servidor y los procesos utilizados, que se encuentran en la capa de aplicación. Lo mismo ocurre con una red Cliente a 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”. El cliente es una combinación de hardware/software que las personas utilizan para acceder directamente a los recursos que se almacenan en el servidor.

Los procesos de cliente y servidor se consideran parte de la capa de aplicación. El cliente comienza el intercambio solicitando los datos al servidor, quien responde enviando uno o más flujos de datos al cliente. Los protocolos de la capa de aplicación describen el formato de las solicitudes y respuestas entre clientes y servidores. Además de la transferencia real de datos, este intercambio también puede requerir la autenticación del usuario y la identificación de un archivo de datos que se vaya a transferir.

Un ejemplo de una red cliente-servidor es el uso del servicio de correo electrónico de un ISP para enviar, recibir y almacenar correo electrónico. El cliente de correo electrónico en una PC doméstica emite una solicitud al servidor de correo electrónico del ISP para que se le envíe todo correo no leído. El servidor responde enviando al cliente el correo electrónico solicitado. La transferencia de datos de un cliente a un servidor se conoce como “carga” y la transferencia de datos de un servidor a un cliente se conoce como “descarga”.

Como se muestra en la figura los archivos se descargan del servidor al cliente.

15.2.2. Redes entre pares

En el modelo de red entre pares (P2P), se accede a los datos de un dispositivo par sin utilizar un servidor dedicado.

El modelo de red P2P consta de dos partes: las redes P2P y las aplicaciones P2P. Ambas partes tienen características similares, pero en la práctica son muy diferentes.

En una red P2P, hay dos o más PC que están conectadas por medio de una red y pueden compartir recursos (como impresoras y archivos) sin tener un servidor dedicado. Todo terminal conectado puede funcionar como servidor y como cliente. Un equipo puede asumir la función de servidor para una transacción mientras funciona en forma simultánea como cliente para otra transacción. Las funciones de cliente y servidor se establecen por solicitud.

Además de compartir archivos, una red como esta permitiría que los usuarios habiliten juegos en red o compartan una conexión a Internet.

En un intercambio entre pares, ambos dispositivos se consideran iguales en el proceso de comunicación. El par 1 tiene archivos que se comparten con el par 2 y puede acceder a la impresora compartida que está conectada directamente al par 2 para imprimir archivos. El par 2 comparte la impresora conectada directamente con el par 1 mientras accede a los archivos compartidos en el par 1, como se muestra en la figura.

15.2.3. Peer-to-Peer Applications

Una aplicación P2P permite que un dispositivo funcione como cliente y como servidor dentro de la misma comunicación, como se muestra en la figura. En este modelo, cada cliente es un servidor y cada servidor es un cliente. Las aplicaciones P2P requieren que cada terminal proporcione una interfaz de usuario y ejecute un servicio en segundo plano.

Algunas aplicaciones P2P utilizan un sistema híbrido donde se descentraliza el intercambio de 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 obtener la ubicación de un recurso almacenado en otro punto.

15.2.4. Aplicaciones P2P comunes

Con las aplicaciones P2P, cada PC de la red que ejecuta la aplicación puede funcionar como cliente o como servidor para las otras PC en la red que ejecutan la aplicación. Las redes P2P comunes incluyen las siguientes:

• BitTorrent
• Conexión directa
• eDonkey
• Freenet

Algunas aplicaciones P2P se basan en el protocolo Gnutella, con el que cada usuario comparte archivos enteros con otros usuarios. Como se muestra en la ilustración, el software de cliente compatible con Gnutella permite a los usuarios conectarse a los servicios Gnutella a través de Internet, además de ubicar los recursos compartidos por otros puntos Gnutella y acceder a dichos recursos. Muchas aplicaciones cliente de Gnutella están disponibles, incluyendo μTorrent, BitComet, DC++, Deluge y emule.

Muchas aplicaciones P2P permiten que los usuarios compartan partes de varios archivos con otro usuario a la vez. Los clientes utilizan un pequeño archivo llamado archivo torrent para localizar a otros usuarios que tienen las piezas que necesitan y conectarse directamente a ellos. Este archivo también contiene información sobre los equipos de seguimiento que realizan el seguimiento de qué usuarios tienen qué archivos. Los clientes piden partes de varios usuarios al mismo tiempo. Esta tecnología se denomina BitTorrent. BitTorrent tiene su propio cliente. pero existen muchos clientes BitTorrent, incluidos uTorrent, Deluge,y qBittorrent.

Nota: Cualquier tipo de archivo se puede compartir entre los usuarios. Muchos de estos archivos están protegidos por derechos de autor, lo que significa que sólo el creador tiene el derecho de utilizarlos y distribuirlos. Es contrario a la ley descargar o distribuir archivos protegidos por derechos de autor sin el permiso del titular de los derechos de autor. La violación de los derechos de autor puede ocasionar cargos penales y demandas civiles.

15.3. Protocolos web y de correo electrónico

15.3.1. Protocolo de transferencia de hipertexto y lenguaje de marcado de hipertexto

Existen protocolos específicos de la capa de aplicación diseñados para usos comunes, como la navegación web y el correo electrónico. El primer tema le dio una visión general de estos protocolos. Este tema entra en más detalle.

Cuando se escribe una dirección web o un localizador uniforme de recursos (URL) en un navegador web, el navegador establece una conexión con el servicio web. El servicio web se está ejecutando en el servidor que está utilizando el protocolo HTTP. Los nombres que la mayoría de las personas asocia con las direcciones web son URL e identificador uniforme de recursos (URI).

Para comprender mejor cómo interactúa el navegador web con el servidor web, podemos analizar cómo se abre una página web en un navegador. Para este ejemplo, utilice el URL http://www.cisco.com/index.html.

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15.3.2. HTTP y HTTPS

HTTP es un protocolo de solicitud/respuesta. Cuando un cliente, por lo general un navegador web, envía una solicitud a un servidor web, HTTP especifica los tipos de mensaje que se utilizan para esa comunicación. Los tres tipos de mensajes comunes son GET, POST y PUT (consulte la figura):

• GET – solicitud de datos por parte del cliente. Un cliente (navegador web) envía el mensaje GET al servidor web para solicitar las páginas HTML.
• POST – carga archivos de datos, como los datos de formulario, al servidor web.
• PUT – carga los recursos o el contenido, como por ejemplo una imagen, en el servidor web.

Aunque HTTP es sumamente flexible, no es un protocolo seguro. Los mensajes de solicitud envían información al servidor en texto sin formato que puede ser interceptado y leído. Las respuestas del servidor, generalmente páginas HTML, también están sin cifrar.

Para una comunicación segura a través de Internet, se utiliza el protocolo HTTP seguro (HTTPS). HTTPS utiliza autenticación y cifrado para proteger los datos mientras viajan entre el cliente y el servidor. HTTPS utiliza el mismo proceso de solicitud del cliente-respuesta del servidor que HTTP, pero el flujo de datos se cifra con capa de sockets seguros (SSL) antes de transportarse a través de la red.

15.3.3. Protocolos de correo electrónico

Uno de los principales servicios que un ISP ofrece es hosting de correo electrónico. Para ejecutar el correo electrónico en una PC o en otro terminal, se requieren varios servicios y aplicaciones, como se muestra en la figura. El correo electrónico es un método de guardado y desvío que se utiliza para enviar, guardar y recuperar mensajes electrónicos a través de una red. Los mensajes de correo electrónico se guardan en bases de datos en servidores de correo.

Los clientes de correo electrónico se comunican con servidores de correo para enviar y recibir correo electrónico. Los servidores de correo se comunican con otros servidores de correo para transportar mensajes desde un dominio a otro. Un cliente de correo electrónico no se comunica directamente con otro cliente de correo electrónico cuando envía un correo electrónico. En cambio, ambos clientes dependen del servidor de correo para transportar los mensajes.

El correo electrónico admite tres protocolos diferentes para su funcionamiento: el protocolo simple de transferencia de correo (SMTP), el protocolo de oficina de correos (POP) e IMAP. El proceso de capa de aplicaciones que envía correo utiliza el SMTP. Un cliente recupera el correo electrónico mediante uno de los dos protocolos de capa de aplicaciones: el POP o el IMAP.

15.3.4. SMTP, POP e IMAP

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15.4. Servicios de direccionamiento IP

15.4.1. Servicio de nombres de dominios

Existen otros protocolos específicos de capa de aplicación diseñados para facilitar la obtención de direcciones para dispositivos de red. Estos servicios son esenciales porque llevaría mucho tiempo recordar direcciones IP en lugar de direcciones URL o configurar manualmente todos los dispositivos de una red mediana a grande. El primer tema de este módulo le dio una visión general de estos protocolos. En este tema se detallan los servicios de direccionamiento IP, DNS y DHCP.

En las redes de datos, los dispositivos se etiquetan con direcciones IP numéricas para enviar y recibir datos a través de las redes. Los nombres de dominio se crearon para convertir las direcciones numéricas en un nombre sencillo y reconocible.

En Internet, los nombres de dominio, como http://www.cisco.com, son mucho más fáciles de recordar para las personas que 198.133.219.25, que es la dirección IP numérica real para este servidor. Si Cisco decide cambiar la dirección numérica de www.cisco.com, esto no afecta al usuario, porque el nombre de dominio se mantiene. Simplemente se une la nueva dirección al nombre de dominio existente y se mantiene la conectividad.

El protocolo DNS define un servicio automatizado que coincide con nombres de recursos que tienen la dirección de red numérica solicitada. Incluye el formato de consultas, respuestas y datos. Las comunicaciones del protocolo DNS utilizan un único formato llamado “mensaje”. Este formato de mensaje se utiliza para todos los tipos de solicitudes de clientes y respuestas del servidor, mensajes de error y para la transferencia de información de registro de recursos entre servidores.

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15.4.2. Formato de mensaje DNS

El servidor DNS almacena diferentes tipos de registros de recursos utilizados para resolver nombres. Estos registros contienen el nombre, la dirección y el tipo de registro. Algunos de estos tipos de registros son los siguientes:

• A – una dirección IPv4 de terminal
• NS – un servidor de nombre autoritativo
• AAAA – una dirección IPv6 de terminal (pronunciada quad-A)
• MX – un registro de intercambio de correo

Cuando un cliente realiza una consulta, el proceso DNS del servidor observa primero sus propios registros para resolver el nombre. Si no puede resolverlo con los registros almacenados, contacta a otros servidores para hacerlo. Una vez que se encuentra una coincidencia y se la devuelve al servidor solicitante original, este almacena temporalmente la dirección numerada por si se vuelve a solicitar el mismo nombre.

El servicio del cliente DNS en los equipos Windows también almacena los nombres resueltos previamente en la memoria. El comando ipconfig /displaydns muestra todas las entradas de DNS en caché.

Este formato de mensaje que se ve en la figura se utiliza para todos los tipos de solicitudes de clientes y respuestas del servidor, para los mensajes de error y para la transferencia de información de registro de recursos entre servidores.

Sección de mensajes DNS	Descripción
Pregunta	La pregunta para el servidor de nombres
Respuesta	Registros de recursos que responden la pregunta
Autoridad	Registros de recursos que apuntan a una autoridad
Adicional	Registros de recursos que poseen información adicional

15.4.3. Jerarquía DNS

El protocolo DNS utiliza un sistema jerárquico para crear una base de datos que proporcione la resolución de nombres, como se muestra en la figura. DNS utiliza nombres de domino para formar la jerarquía.

La estructura de nomenclatura se divide en zonas pequeñas y manejables. Cada servidor DNS mantiene un archivo de base de datos específico y sólo es responsable de administrar las asignaciones de nombre a IP para esa pequeña porción de toda la estructura DNS. Cuando un servidor DNS recibe una solicitud para una traducción de nombre que no se encuentra dentro de esa zona DNS, el servidor DNS reenvía la solicitud a otro servidor DNS dentro de la zona adecuada para su traducción. DNS es escalable, porque la resolución de los nombres de hosts se distribuye entre varios servidores.

Los diferentes dominios de primer nivel representan el tipo de organización o el país de origen. Algunos ejemplos de dominios de nivel superior son los siguientes:

• .com – una empresa o industria
• .org – una organización sin fines de lucro
• .au – Australia
• .co – Colombia

15.4.4. El comando nslookup

Al configurar un dispositivo de red, se proporcionan una o más direcciones de servidor DNS que el cliente DNS puede utilizar para la resolución de nombres. En general, el proveedor de servicios de Internet (ISP) suministra las direcciones para utilizar con los servidores DNS. Cuando la aplicación del usuario pide conectarse a un dispositivo remoto por nombre, el cliente DNS solicitante consulta al servidor de nombres para resolver el nombre para una dirección numérica.

Los sistemas operativos informáticos también cuentan con una herramienta llamada nslookup que permite que el usuario consulte de forma manual los servidores de nombres para resolver un nombre de host dado. Esta utilidad también puede utilizarse para solucionar los problemas de resolución de nombres y verificar el estado actual de los servidores de nombres.

En esta figura nslookup cuando se ejecuta el comando, se muestra el servidor DNS predeterminado configurado para su host. El nombre de un host o de un dominio se puede introducir en el nslookup prompt. La utilidad nslookup tiene muchas opciones disponibles para realizar una prueba y una verificación exhaustivas del proceso DNS.

C:\Users> nslookup
Default Server:  dns-sj.cisco.com
Address:  171.70.168.183
> www.cisco.com
Server:  dns-sj.cisco.com
Address:  171.70.168.183
Name:    origin-www.cisco.com
Addresses:  2001:420:1101:1::a
          173.37.145.84
Aliases:  www.cisco.com
> cisco.netacad.net
Server:  dns-sj.cisco.com
Address:  171.70.168.183
Name:    cisco.netacad.net
Address:  72.163.6.223
>

15.4.5. Comprobador de## sintaxis – El comando nslookup

Practique la introducción del comando nslookup tanto en Windows como en Linux.

En el símbolo del sistema de Windows, introduzca elnslookup comando para iniciar una consulta manual de los servidores de nombres.

C:\>nslookup
Default Server: Unknown
Address: 10.10.10.1

En los resultados aparece el nombre y la dirección IP del servidor DNS configurado en el cliente. Tenga en cuenta que la dirección del servidor DNS puede configurarse en forma manual o aprenderse dinámicamente mediante DHCP. Ahora estás en nslookup modo. Introduzca el nombre de dominio “w​ww.cisco.com”.

> www.cisco.com
Server: UnKnown
Address: 10.10.10.1
Non-authoritative answer:
Name: e2867.dsca.akamaiedge.net
Addresses: 2600:1404:a:395::b33
           2600:1404:a:38e::b33
           172.230.155.162
Aliases: www.cisco.com
         www.cisco.com.akadns.net
         wwwds.cisco.com.edgekey.net
wwwds.cisco.com.edgekey.net.globalredir.akadns.net

En el resultado aparecen las direcciones IP relacionadas con “w​ww.cisco.com” que el servidor “e2867” tiene actualmente en la base de datos. Observe que también se enumeran las direcciones IPv6. Además, se muestran varios alias que resolverán en “w​ww.cisco.com”.

Introduzca el exit Comando para salir del modo nslookup y volver a la línea de comandos de Windows

> exit

Puede consultar directamente los servidores DNS con solo agregar el nombre de dominio alnslookup comando.

Ingrese nslookup w​ww.google.com.

C:\>nslookup www.google.com
Server: UnKnown
Address: 10.10.10.1
Non-authoritative answer:
Name: www.google.com
Addresses: 2607:f8b0:4000:80f::2004
           172.217.12.36

=========================================

Ahora está trabajando desde el símbolo del sistema de Linux. El comando nslookup es el mismo.

• Enter the comando “nslookup” para iniciar una consulta manual de los servidores de nombres.
• Enter www.cisco.com en el > prompt.
• Enter the introduzca el comando “exit” para salir del modo nslookup y regresar a la línea de comandos de Linux.

user@cisconetacad$nslookup
Server: 127.0.1.1
Address: 127.0.1.1#53
>www.cisco.com
Non-authoritative answer:
www.cisco.com canonical name = www.cisco.com.akadns.net.
www.cisco.com.akadns.net canonical name = wwwds.cisco.com.edgekey.net.
wwwds.cisco.com.edgekey.net canonical name = wwwds.cisco.com.edgekey.net.globalredir.akadns.net.
wwwds.cisco.com.edgekey.net.globalredir.akadns.net canonical name = e144.dscb.akamaiedge.net.
Name: e144.dscb.akamaiedge.net
Address: 23.60.112.170
>exit

Al igual que en Windows, puede consultar directamente los servidores DNS con solo agregar el nombre de dominio al comando nslookup «nslookup». Ingrese nslookup w​ww.google.com.

user@cisconetacad$nslookup www.google.com
Server: 127.0.0.53
Address: 127.0.0.53#53

Non-authoritative answer:
Name: www.google.com
Address: 172.217.6.164
Name: www.google.com
Address: 2607:f8b0:4000:812::2004

Utilizó correctamente el **nslookup** comando nslookup para verificar el estado de los nombres de dominio.

15.4.6. Protocolo de configuración dinámica de host

El protocolo DHCP del servicio IPv4 automatiza la asignación de direcciones IPv4, máscaras de subred, gateways y otros parámetros de redes IPv4. Esto se denomina “direccionamiento dinámico”. La alternativa al direccionamiento dinámico es el direccionamiento estático. Al utilizar el direccionamiento estático, el administrador de redes introduce manualmente la información de la dirección IP en los hosts.

Cuando un host se conecta a la red, se realiza el contacto con el servidor de DHCP y se solicita una dirección. El servidor de DHCP elige una dirección de un rango de direcciones configurado llamado grupo y la asigna (concede) al host.

En redes más grandes, o donde los usuarios cambian con frecuencia, se prefiere asignar direcciones con DHCP. Es posible que los nuevos usuarios necesiten conexiones; otros pueden tener PC nuevas que deben estar conectadas. En lugar de usar asignación de direcciones estáticas para cada conexión, es más eficaz que las direcciones IPv4 se asignen automáticamente mediante DHCP.

DHCP puede asignar direcciones IP durante un período de tiempo configurable, denominado período de concesión. El período de concesión es una configuración DHCP importante. Cuando caduca el período de concesión o el servidor DHCP recibe un mensaje DHCPRELASE, la dirección se devuelve al grupo DHCP para su reutilización. Los usuarios pueden moverse libremente desde una ubicación a otra y volver a establecer con facilidad las conexiones de red por medio de DHCP.

Como lo muestra la figura, varios tipos de dispositivos pueden ser servidores DHCP. En la mayoría de las redes medianas a grandes, el servidor DHCP suele ser un servidor local y dedicado con base en una PC. En las redes domésticas, el servidor de DHCP suele estar ubicado en el router local que conecta la red doméstica al ISP.

Muchas redes utilizan tanto el direccionamiento estático como DHCP. DHCP se utiliza para hosts de propósito general, tales como los dispositivos de usuario final. El direccionamiento estático se utiliza para los dispositivos de red, tales como gateways, switches, servidores e impresoras.

DHCPv6 (DHCP para IPv6) proporciona servicios similares para los clientes IPv6. Una diferencia importante es que DHCPv6 no brinda una dirección de gateway predeterminado. Esto sólo se puede obtener de forma dinámica a partir del anuncio de router del propio router.

15.4.7. Funcionamiento de DHCP

Como se muestra en la ilustración, cuando un dispositivo configurado con DHCP e IPv4 se inicia o se conecta a la red, el cliente transmite un mensaje de detección de DHCP (DHCPDISCOVER) para identificar cualquier servidor de DHCP disponible en la red. Un servidor de DHCP responde con un mensaje de oferta de DHCP (DHCPOFFER), que ofrece una concesión al cliente. El mensaje de oferta contiene la dirección IPv4 y la máscara de subred que se deben asignar, la dirección IPv4 del servidor DNS y la dirección IPv4 del gateway predeterminado. La oferta de concesión también incluye la duración de esta.

El cliente puede recibir varios mensajes DHCPOFFER si hay más de un servidor de DHCP en la red local. Por lo tanto, debe elegir entre ellos y enviar un mensaje de solicitud de DHCP (DHCPREQUEST) que identifique el servidor explícito y la oferta de concesión que el cliente acepta. Un cliente también puede optar por solicitar una dirección previamente asignada por el servidor.

Suponiendo que la dirección IPv4 solicitada por el cliente, u ofrecida por el servidor, aún está disponible, el servidor devuelve un mensaje de reconocimiento de DHCP (DHCPACK) que le informa al cliente que finalizó la concesión. Si la oferta ya no es válida, el servidor seleccionado responde con un mensaje de reconocimiento negativo de DHCP (DHCPNAK). Si se devuelve un mensaje DHCPNAK, entonces el proceso de selección debe volver a comenzar con la transmisión de un nuevo mensaje DHCPDISCOVER. Una vez que el cliente tiene la concesión, se debe renovar mediante otro mensaje DHCPREQUEST antes de que expire.

El servidor DHCP asegura que todas las direcciones IP sean únicas (no se puede asignar la misma dirección IP a dos dispositivos de red diferentes de forma simultánea). La mayoría de los proveedores de Internet utilizan DHCP para asignar direcciones a los clientes.

DHCPv6 tiene un conjunto similar de mensajes a los de DHCP para IPv4. Los mensajes de DHCPv6 son SOLICIT, ADVERTISE, INFORMATION REQUEST y REPLY.

15.4.8. Laboratorio: Observar la resolución de nombres DNS

En esta práctica de laboratorio se cumplirán los siguientes objetivos:

• Parte 1: Observar la conversión de un URL en una dirección IP mediante DNS
• Parte 2: Observar la búsqueda DNS mediante el nslookup comando en un sitio web
• Parte 3: Observar la búsqueda DNS mediante el nslookup comando nslookup en servidores de correo

15.5. Servicios de intercambio de archivos

15.5.1. Protocolo de transferencia de archivos

Como aprendió en temas anteriores, en el modelo cliente/servidor, el cliente puede cargar datos a un servidor y descargar datos desde un servidor, si ambos dispositivos utilizan un protocolo de transferencia de archivos (FTP). Al igual que los protocolos HTTP, correo electrónico y direccionamiento, FTP es comúnmente utilizado protocolo de capa de aplicación. En este tema se analiza el FTP con más detalle.

El protocolo FTP se desarrolló para permitir las transferencias de datos entre un cliente y un servidor. Un cliente FTP es una aplicación que se ejecuta en una computadora cliente y se utiliza para insertar y extraer datos en un servidor FTP.

El cliente establece la primera conexión al servidor para controlar el tráfico en el puerto TCP 21. El tráfico consiste en comandos de cliente y respuestas de servidor.

El cliente establece la segunda conexión al servidor para la transferencia de datos propiamente dicha por medio del puerto 20 de TCP. Esta conexión se crea cada vez que hay datos para transferir.

La transferencia de datos se puede producir en ambas direcciones. El cliente puede descargar (extraer) datos del servidor o subir datos a él (insertarlos).

15.5.2. Bloque de mensajes del servidor

El bloque de mensajes del servidor (SMB) es un protocolo de intercambio de archivos cliente/servidor que describe la estructura de los recursos de red compartidos, como archivos, directorios, impresoras y puertos serie. Es un protocolo de solicitud-respuesta. Todos los mensajes SMB comparten un mismo formato. Este formato utiliza un encabezado de tamaño fijo seguido de un parámetro de tamaño variable y un componente de datos.

Aquí hay tres funciones de mensajes SMB:

• Iniciar, autenticar y terminar sesiones
• Controlar el acceso a los archivos y a las impresoras
• Autorizar una aplicación para enviar o recibir mensajes para o de otro dispositivo

Los servicios de impresión y transferencia de archivos SMB se han transformado en el pilar de las redes de Microsoft. Con la presentación de la serie de software Windows 2000, Microsoft cambió la estructura subyacente para el uso de SMB. En versiones anteriores de los productos de Microsoft, los servicios de SMB utilizaban un protocolo que no es TCP/IP para implementar la resolución de nombres. A partir de Windows 2000, todos los productos subsiguientes de Microsoft utilizan la convención de nomenclatura DNS, que permite que los protocolos TCP/IP admitan directamente el uso compartido de recursos de SMB, como se muestra en la figura.

El proceso de intercambio de archivos de SMB entre equipos Windows se muestra en la siguiente figura

A diferencia del protocolo para compartir archivos admitido por FTP, los clientes establecen una conexión a largo plazo con los servidores. Después de establecer la conexión, el usuario del cliente puede acceder a los recursos en el servidor como si el recurso fuera local para el host del cliente.

Los sistemas operativos LINUX y UNIX también proporcionan un método de intercambio de recursos con redes de Microsoft mediante una versión del SMB llamado SAMBA. Los sistemas operativos Macintosh de Apple también admiten recursos compartidos utilizando el protocolo SMB.

15.6. Práctica del Módulo y Cuestionario

15.6.1. ¿Qué aprenderé en este módulo?

Aplicación, Presentación y Sesión

En los modelo OSI y TCP/IP La capa de aplicación es la más cercana al usuario final. Los protocolos de capa de aplicación se utilizan para intercambiar los datos entre los programas que se ejecutan en los hosts de origen y destino. La capa de presentación tiene tres funciones principales: formatear o presentar datos en el dispositivo de origen en un formulario compatible para recibirlos por el dispositivo de destino, comprimir los datos de forma que el dispositivo de destino pueda descomprimir y cifrar los datos para su transmisión y descifrar los datos al recibirlos – Sí. La capa de sesión crea y mantiene diálogos entre las aplicaciones de origen y de destino. La capa de sesión maneja el intercambio de información para iniciar los diálogos y mantenerlos activos, y para reiniciar sesiones que se interrumpieron o que estuvieron inactivas durante un período prolongado. Los protocolos de aplicación TCP/IP especifican el formato y la información de control necesarios para muchas funciones de comunicación comunes de Internet. Los protocolos son utilizados tanto por los dispositivos de origen como de destino durante una sesión. Los protocolos implementados tanto en el host de origen como en el de destino deben ser compatibles.

Cliente a 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”. El cliente comienza el intercambio solicitando los datos al servidor, quien responde enviando uno o más flujos de datos al cliente. En una red P2P, hay dos o más PC que están conectadas por medio de una red y pueden compartir recursos sin tener un servidor dedicado. Todo terminal conectado puede funcionar como servidor y como cliente. Un equipo puede asumir la función de servidor para una transacción mientras funciona en forma simultánea como cliente para otra transacción. Las aplicaciones P2P requieren que cada terminal proporcione una interfaz de usuario y ejecute un servicio en segundo plano. Algunas aplicaciones P2P utilizan un sistema híbrido donde se descentraliza el intercambio de recursos, pero los índices que apuntan a las ubicaciones de los recursos están almacenados en un directorio centralizado. Muchas aplicaciones P2P permiten que los usuarios compartan partes de varios archivos con otro usuario a la vez. Los clientes utilizan un pequeño archivo llamado archivo torrent para localizar a otros usuarios que tienen las piezas que necesitan y conectarse directamente a ellos. Este archivo también contiene información sobre los equipos de seguimiento que realizan el seguimiento de qué usuarios tienen qué archivos.

Protocolos de Correo y WEB

Cuando se escribe una dirección web o un localizador uniforme de recursos (URL) en un navegador web, el navegador establece una conexión con el servicio web. El servicio web se está ejecutando en el servidor que está utilizando el protocolo HTTP. HTTP es un protocolo de solicitud/respuesta. Cuando un cliente, por lo general un navegador web, envía una solicitud a un servidor web, HTTP especifica los tipos de mensaje que se utilizan para esa comunicación. Los tres tipos de mensajes comunes son GET, POST y PUT HTTPS utiliza el mismo proceso de solicitud del cliente-respuesta del servidor que HTTP, pero el flujo de datos se cifra con capa de sockets seguros (SSL) antes de transportarse a través de la red. El correo electrónico soporta tres protocolos separados para funcionar: SMTP, POP e IMAP. El proceso de capa de aplicaciones que envía correo utiliza el SMTP. Un cliente recupera el correo electrónico mediante POP o IMAP. Los formatos de mensajes SMTP necesitan un encabezado y un cuerpo de mensaje. Mientras que el cuerpo del mensaje puede contener la cantidad de texto que se desee, el encabezado debe contar con una dirección de correo electrónico de destinatario correctamente formateada y una dirección de emisor. POP es utilizado por una aplicación para recuperar correo electrónico de un servidor de correo. Con POP, el correo se descarga desde el servidor al cliente y después se elimina en el servidor. Con IMAP a diferencia de POP, cuando el usuario se conecta a un servidor con capacidad IMAP, se descargan copias de los mensajes a la aplicación cliente. Los mensajes originales se mantienen en el servidor hasta que se eliminen manualmente.

Servicios de Direccionamiento IP

El protocolo del DNS define un servicio automatizado que coincide con los nombres de recursos que tienen la dirección de red numérica solicitada. El protocolo de comunicaciones DNS utiliza un formato de mensaje para todos los tipos de solicitudes de clientes y respuestas del servidor, mensajes de error y para la transferencia de información de registro de recursos entre servidores. DNS utiliza nombres de domino para formar la jerarquía. Cada servidor DNS mantiene un archivo de base de datos específico y sólo es responsable de administrar las asignaciones de nombre a IP para esa pequeña porción de toda la estructura DNS. La utilidad nslookup permite que el usuario consulte manualmente los servidores de nombres para resolver un nombre de host determinado. DHCP para IPv4 este servicio automatiza la asignación de direcciones IPv4, máscaras de subred, gateway y otros parámetros de redes IPv4. DHCPv6 proporciona servicios similares para clientes IPv6, excepto que no proporciona una dirección de puerta de enlace predeterminada. Cuando un dispositivo configurado con DHCP e IPv4 se inicia o se conecta a la red, el cliente transmite un mensaje de detección de DHCP (DHCPDISCOVER) para identificar cualquier servidor de DHCP disponible en la red. Un servidor de DHCP responde con un mensaje de oferta de DHCP (DHCPOFFER), que ofrece una concesión al cliente. DHCPv6 tiene un conjunto similar de mensajes a los de DHCP para IPv4. Los mensajes de DHCPv6 son SOLICIT, ADVERTISE, INFORMATION REQUEST y REPLY.

Servicios de Compartir Archivos

Un cliente FTP es una aplicación que se ejecuta en una computadora cliente y se utiliza para insertar y extraer datos en un servidor FTP. El cliente establece la primera conexión al servidor para controlar el tráfico en el puerto TCP 21. El cliente establece la segunda conexión al servidor para la transferencia de datos propiamente dicha por medio del puerto 20 de TCP. El cliente puede descargar (extraer) datos del servidor o subir datos a él (insertarlos). Aqui hay tres funciones de los mensajes SMB pueden iniciar, autenticar y terminar sesiones, controlar el acceso a archivos e impresoras, y permitir que una aplicación envíe mensajes a otro dispositivo o los reciba de él. A diferencia del protocolo para compartir archivos admitido por FTP, los clientes establecen una conexión a largo plazo con los servidores. Después de establecer la conexión, el usuario del cliente puede acceder a los recursos en el servidor como si el recurso fuera local para el host del cliente.