Es la capa donde se encuentran las aplicaciones que interactúan con el usuario. Son la razón de ser de las redes de datos

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1 Capa de aplicación

2 Capa de aplicación Es la capa donde se encuentran las aplicaciones que interactúan con el usuario Son la razón de ser de las redes de datos En Internet, son estas aplicaciones el principal motor de crecimiento En Internet, se intenta que la inteligencia se encuentre en las aplicaciones de los extremos 2

3 Funciones de capa de aplicación Proveer servicios al usuario Correo electrónico, Navegación web, Transferencia de archivos, Terminal virtual, audio/video, Peer to peer, etc., etc.,... Cada aplicación tiene su propio protocolo Adicionalmente, se necesitan protocolos y servicios de apoyo a las aplicaciones Servicio de nombres (DNS) Seguridad (Criptografía/Autenticación) Administración de redes 3

4 Aplicaciones Las aplicaciones interactúan con el usuario Las aplicaciones y servicios disponibles dependen en parte del sistema operativo La capa de aplicación utiliza los servicios de la capa de transporte. En internet: TCP: Orientado a conexión, confiable UDP: Datagrama, no confiable Algunas aplicaciones ofrecen servicios auxiliares a otras aplicaciones Usualmente bibliotecas del sistema operativo 4

5 Protocolos de capa de aplicación Son necesarios? Interacción entre aplicaciones de distintos proveedores Aún en caso de proveedor único tendremos protocolos Intercambio ordenado, evitar bloqueos (deadlocks), etc No siempre son complejos Muchos protocolos utilizan mensajes de texto en inglés (Laboratorio 1) 5

6 Cómo se usa la capa 4? Los servicios de capa 4 están accesibles mediante primitivas o llamadas a bibliotecas del sistema operativo Quienes programan las aplicaciones deben usar estas primitivas La biblioteca más usada es la de sockets 6

7 Primitivas disponibles para los desarrolladores de aplicaciones Servicio UDP socket bind send / sendto recv / recvfrom close Servicio TCP socket bind listen accept connect send recv close 7

8 Ej: Cliente y servidor TCP Cliente socket() bind() connect() send() / recv() SYN SYN + ACK ACK Servidor socket() bind() listen() accept() send() / recv() close() FIN + ACK ACK FIN + ACK ACK close() 8

9 Ejemplos de requerimientos de algunas aplicaciones (TCP) Transferencia de archivos Transferencia de información sin errores Velocidad de transferencia de datos alta (throughput) Interactividad no importante Navegación web/correo electrónico Transferencia de información sin errores Interactividad aceptable (segundos) Capacidad aceptable para una navegación ágil (muy subjetivo) 9

10 Ejemplos de requerimientos (UDP) Telefonía IP Retardo bajo Variación de retardo bajo (jitter) No es tan importante el control de errores Capacidad baja (decenas de kbps) Video IP Variación de retardo bajo No es tan importante el control de errores Capacidad alta (cientos/miles de kbps) 10

11 Tipos de protocolos de aplicación 2 grandes arquitecturas: Cliente servidor: servidor always on, brinda servicios consumidos por los clientes Ejemplo: HTTP, correo electrónico, discos compartidos, etc. P2P: las aplicaciones se comunican entre si en pie de igualdad Ejemplo: Compartición de archivos (Bittorrent, emule), telefonía Internet (Skype), etc Puede haber aplicaciones híbridas 11

12 Algunos ejemplos HTTP: Hyper Text Transfer Protocol navegación web Se basa en pedidos por parte del cliente y respuestas del servidor El comando más común es el GET Cuando visitamos -> GET /index.html HTTP/1.0 -> Host: -> <- Encabezados <- contenido de la página 12

13 HTTP Otros: HEAD: solamente devuelve los encabezados POST: pensado para enviar información al servidor. Se pueden utilizar otros encabezados en los pedidos En los encabezados de la respuesta se indica el tipo de contenido, fecha de modificación, e información varia 13

14 HTTP (cont.) HTTP permite información de varios tipos Páginas en HTML (Hyper Text Markup Language) Archivos de distintos tipos Aplicaciones Imágenes Sonido Video HTML es un lenguaje para indicar el contenido y formato de una página Muchas aplicaciones se están migrando a funcionar sobre HTTP 14

15 Ejemplo HTML 15

16 Otro ejemplo: telefonía IP Muy simplificadamente: 2 partes Control: Corresponde con la señalización de la llamada (establecimiento, corte, servicios adicionales) Requiere un servicio libre de errores y retardos razonables, pero no es de tiempo real Usualmente protocolos H323 o SIP Datos: Intercambio de voz muestreada Tiene fuertes requerimientos en cuanto a retardos, y especialmente variación de retardo (jitter) Usualmente protocolo RTP 16

17 RTP (Real-time Transport Protocol) Especificado en RFC-3550 Utiliza el servicio de datagramas de la capa 4 (UDP) Identificación de contenido Secuenciamiento Sincronización y cálculo de jitter Diseñado para llevar información de audio y video Incluye una cabecera y los datos binarios correspondientes al medio a ser reproducido 17

18 Servicios de apoyo a las aplicaciones: DNS DNS: Servicio de nombres de dominio Para el usuario es difícil recordar que la página del curso está en la dirección de red (dirección IP) Es más fácil recordar eva.universidad.edu.uy El servicio DNS resuelve esa correspondencia Se verá con más detalle en el laboratorio 2 Material adicional en el instructivo del laboratorio 18

19 DNS: Nombres de dominio Sistema jerárquico de nombres de dominios organizado como un árbol La raíz (root) se indica como un punto ". Un dominio como fing.edu.uy. se interpreta como una rama del árbol donde "." es la raíz, "uy" es un primer nivel, "edu" el segundo y "fing" el último. 19

20 DNS: Espacio de Nombres 20

21 DNS: Registros Un registro DNS asocia un valor a un nombre de dominio o etiqueta La estructura genérica tiene 5 campos: (Etiqueta, TTL, Clase, Tipo, Valor) Tipos de registro más usados: A: Dirección IP asociada a una etiqueta MX: Nombre de la máquina que recibe correo para un dominio NS: Nombre del servidor de nombres para este dominio CNAME: Alias de una etiqueta PTR: Nombre asociado a una dirección IP 21

22 DNS: Base de datos distribuida La información no puede estar en un solo lado Confiabilidad Capacidad Gestión de Altas, Bajas y Modificaciones Se implementa como una base de datos distribuida donde cada dominio tiene autoridad sobre los registros de ese dominio Un nodo pude delegar la autoridad de parte de su zona utilizando el registro NS Por ejemplo, para administrar la zona fing.edu.uy es preciso obtener la autorización de SECIU, encargada de administrar la zona edu.uy. 22

23 DNS: Búsquedas Cada equipo tiene configurado un servidor de DNS Cuando tiene que resolver un nombre o etiqueta, consulta a ese servidor DNS Los servidores de DNS normalmente tienen un caché para almacenar las respuestas que reciben y eventualmente reutilizarlas Esto tiene utilidad en una red local donde varios equipos pueden consultar la misma información 23

24 DNS: Consulta recursiva 24

25 DNS: Consulta no recursiva 25

26 Servicios de apoyo a las aplicaciones: Seguridad Algunos objetivos de la seguridad: Secreto (no ser oído) Autentificación (saber a quién se habla) Autorización (qué se permite hacer) No repudio (firma electrónica) Integridad (no modificación) Disponibilidad (que el servicio funcione) 26

27 Seguridad en las redes La seguridad en la red es parte de un sistema completo de seguridad La seguridad hay que tenerla en cuenta en todas las capas del modelo Identificación de los activos que deben ser protegidos Los ataques más comunes son a los extremos de la comunicación Muchas veces usando la red como vehículo para el ataque Virus, trojanos, bugs en sistemas operativos,... Ataques de Ingeniería Social 27

28 Seguridad en redes TCP/IP No se tuvo en cuenta la seguridad en el diseño de la mayoría de los protocolos Tenemos problemas de seguridad en el propio diseño Además, problemas de seguridad en las implementaciones Bugs en todos los sistemas operativos Podemos a veces protegerlos de los ataques por la red 28

29 Criptografía Estudio de principios o métodos de encriptación Encriptar o cifrar: proceso de convertir la información a una forma disfrazada para ser transmitida a través de un canal inseguro Desencriptar o descifrar: proceso aplicado a la información disfrazada para obtener el mensaje original 29

30 Criptografía tradicional Cambio de método vs. cambio de clave Es muy costoso cambiar el método cada vez que tengo un problema de seguridad Todos los algoritmos modernos utilizan un algoritmo dependiente de una clave C = E k (P) D k (E k (P)) = P El método se considera público Dificultad de encontrar la clave de forma maliciosa depende de su longitud Ejemplos: Cifrado por sustitución, Cifrado por Transposición 30

31 Algoritmos de encripción simétricos Se utiliza la misma clave para encriptar que para desencriptar: Dk(Ek(x)) = x A la clave se le denomina clave secreta, clave compartida o llave secreta (secret key) Ejemplos: DES, 3DES (triple DES), AES 31

32 Algoritmos de clave pública 1976 (Diffie & Hellman) nuevo enfoque: D Kd (E Ke (P)) = P Es muy difícil deducir Kd de Ke E Ke no puede ser quebrado por un ataque de texto a elección (ni se puede deducir Ke) Bajo estas condiciones, puedo publicar Kd En muchos sistemas, Ke no se puede deducir de Kd, o sea que en lugar de Kd puedo publicar Ke Si Kd es público puedo enviar mensajes firmados (autenticidad, no repudio) Si Ke es público se reciben mensajes (secreto) En muchos algoritmos D y E son intercambiables Ejemplos: RSA, Diffie-Hellman 32

33 Posible uso Comunicación entre A y B: Autentificación mutua Secreto 33

34 Certificados de clave pública Objetivo: relacionar un certificado de clave pública con una identidad Autoridad emisora: confiable Certificado mínimamente tiene: Identificación de quien lo emite La entidad a quien se le emite el certificado La clave pública del dueño del certificado Timestamps (emisión, validez, etc.) Es firmado con la clave privada del emisor Puede tener otros campos Uso permitido, nivel de seguridad, etc. 34

35 Certificados de clave pública (cont) El cliente debe tener la clave pública de la autoridad de certificación Ejemplo: Navegadores traen una lista de certificados de autoridades Deben existir listas de revocación Para certificados comprometidos Debe haber formas automáticas de chequearlas 35

36 Servicios de apoyo: Gestión de redes Necesidad Red de mi casa: ninguna Proveedor de internet o gran empresa con decenas de puntos de presencia: esencial La gestión de redes, aún en sus formas más primitivas, debe permitirme una visión de mi red que permita operar y tomar decisiones 36

37 Gestión de redes Complejidad De decenas a cientos de miles de equipos Variadas tecnologías y proveedores Necesidad de estándares Información disponible Equipos heterogéneos Necesidades heterogéneas Operación Planificación Negocio... 37

38 Ejemplos de uso Alarmas Estadísticas Etc. 38

39 39

40 SNMP SNMP: Simple Network Management Protocol (protocolo sencillo de administración de red) Versión 2 la más utilizada actualmente A nivel de transporte, utiliza UDP (datagrama, no confiable) Operaciones básicas: interrogar y setear variables, enviar traps (alertas) Las variables que se pueden interrogar o setear están definidas en ASN.1 40

41 Modelo SNMP 41

42 ASN.1 (Abstract Syntax Notation 1) Es un lenguaje primitivo de declaración de datos Define tipos de datos, valores posibles, etc. Se pueden definir nuevos tipos de datos Define el formato para la transferencia de los datos Define identificadores de objetos (object identifiers), organizados en un árbol 42

43 Parte del árbol de nombres ASN.1 {iso identified-org dod internet mgmt mib-2 icmp }

44 SMI Structure of Management Information Es el subconjunto de ASN.1 utilizado por SNMP Define los tipos de datos que se utilizan y macros para identificar los objetos descriptos Cada objeto incluye su tipo, acceso, Status y descripción 44

45 Tipos de objetos Tipos básicos: Entero Octet String Object Identifier NULL Enumerado Boolean Agregados en SNMP: Counter Gauge TimeTicks IpAddress NetworkAddress BitString, Integer32, Counter32, Gauge32, Counter64, Uinteger32 45

46 MIB Management Information Base Colección de objetos manejados por SNMP Los fabricantes pueden ampliarlo Organizado en categorías 46

47 Algunas ramas System sysdescr 2 sysobjectid 3 sysuptime 4 syscontact 5 sysname 6 syslocation 7 sysservices udp udpindatagrams 2 udpnoports 3 udpinerrors 4 udpoutdatagrams 5 udptable udpentry udplocaladdress udplocalport 47

48 Ejemplos de acciones posibles Obtener información administrativa Obtener información de tráfico Obtener contadores de una interfaz Realizar acciones Establecer estado de una interfaz (up/down) Mensajes no solicitados Traps (alarmas) cuando ocurren eventos (login, interfaz down, etc) 48

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