Networking y conceptos de Web Services

Hasta ahora nuestros programas leen archivos y corren tareas concurrentes, pero no interactúan con otros programas. Las redes de computadores nos permiten que un programa se comunique con otro, sin importar si corren en la misma máquina o en lados opuestos del planeta.

Para que dos máquinas se comuniquen necesitamos tres cosas:

1. Un medio por donde transmitir (cable Ethernet, fibra, WiFi, datos móviles…).
2. Una forma de identificar con qué máquina queremos hablar.
3. Un protocolo: reglas comunes sobre cómo se estructuran y envían los mensajes.

Dentro de Internet hay miles de millones de hosts. Necesitamos identificarlos y, dentro de cada uno, saber a qué programa específico le hablamos.

Dirección IP

La dirección IP identifica de forma única a un host dentro de la red. Es como la dirección de un edificio: dice a qué máquina llega el mensaje.

Puerto

Un puerto es un número que identifica a un proceso o servicio dentro del host. Si la IP es el edificio, el puerto es el número del departamento: dice a qué programa dentro de la máquina entregar el mensaje.

Los mensajes en Internet son, en el fondo, secuencias de bytes. Como pueden ser muy grandes, se dividen en trozos pequeños llamados paquetes, que viajan por separado y se reensamblan en el destino.

Existen dos protocolos de transporte principales para llevar estos paquetes del emisor al receptor:

TCP (Transmission Control Protocol)

Establece una conexión y garantiza que todos los paquetes lleguen, sin errores y en orden. Si uno se pierde, se reenvía. Es más lento pero confiable. Se usa cuando los datos no pueden perderse (páginas web, archivos, mensajes).

UDP (User Datagram Protocol)

Envía los paquetes sin establecer conexión ni garantizar entrega ni orden. Es más rápido y liviano, pero algunos paquetes pueden perderse. Se usa cuando importa más la velocidad que la perfección (videollamadas, streaming en vivo, juegos online).

La comunicación entre dos dispositivos se divide conceptualmente en capas. Cada capa tiene una responsabilidad, usa la capa de abajo y confía en que funciona correctamente, sin preocuparse de los detalles internos de esa capa.

Existen dos modelos equivalentes de capas: el modelo OSI (7 capas) y el modelo TCP/IP (el que usaremos en Python). Esta separación en capas es lo que llamamos encapsulamiento: cada capa envuelve la información de la capa superior con su propia información de control.

Para comunicar dispositivos por la red usamos la arquitectura cliente-servidor. Una arquitectura es una forma de organizar software/hardware para que cumpla ciertos estándares.

En este modelo hay dos roles:

• Servidor: dispone y mantiene recursos o servicios, y espera solicitudes.
• Cliente: inicia la comunicación pidiendo un recurso o servicio al servidor.

El cliente hace una solicitud (request) y el servidor devuelve una respuesta (response). Un mismo servidor puede atender a muchos clientes a la vez.

Un Web Service es un conjunto de aplicaciones cliente-servidor que se comunican a través de la web usando un protocolo diseñado para ello. Son aplicaciones a las que otras aplicaciones acceden por la red.

API (Application Programming Interface)

Una API es el conjunto de funciones que un servicio expone para que otros programas lo usen. Si pensamos el servicio como una clase, la API es el conjunto de sus métodos públicos: define qué puedes pedir y cómo, sin mostrar la implementación interna.

URL (Uniform Resource Locator)

Una URL es la dirección que identifica de forma única un recurso en la web. Toda request HTTP parte por conocer la URL del recurso. Su estructura es:

• esquema: el protocolo (http, https).
• host: el dominio o IP del servidor.
• puerto: opcional; el puerto del servicio.
• path: la ruta del recurso dentro del servidor.
• query string: parámetros tras ?, separados por &.
• fragment: tras #, apunta a una parte del recurso.

HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

La mayoría de los web services se basan en HTTP, un protocolo de aplicación de tipo request-response: el cliente hace una solicitud y el servidor responde. Cada request usa un método que indica la intención: