Servidores HTTP y protocolos web

Introducción

• La publicación de páginas web ha surgido gracias a la evolución y el acceso libre a Internet
• Las páginas web sirven para almacenar contenidos atractivos y permiten que se consulten desde todo el mundo
• Tanto empresas como usuarios pueden anunciar sus productos, aficiones o capacidades personales mediante la publicación de páginas web
• Las páginas web en formato HTML requieren alojarse en máquinas con espacio en disco y ser capaces de entender todo tipo de extensiones de archivos
• Es importante considerar las medidas de seguridad debido a los peligros que existen en Internet
• Se recomienda diseñar las páginas con protocolos de comunicación seguros como HTTPS
• HTTPS utiliza claves y estrategias de cifrado propias de las herramientas del protocolo de capa de conexión segura (SSL)

¿Qué es un servidor web?

• Las máquinas que alojan las páginas web son servidores web
• Los requerimientos más importantes desde el punto de vista de los servidores son el espacio de disco y una buena conexión de red
• El funcionamiento de los servidores web es especial, ya que tienen consumos de recursos puntuales
• Los servidores web suelen tener un número bajo de procesos en espera
• No todas las peticiones consumen lo mismo; las páginas web que requieren cifrado (HTTPS) consumen más recursos
• Los servidores web sirven para almacenar contenidos de Internet y asegurar que siempre estén disponibles
• Cuando se visita una página web, un servidor web envía los componentes individuales a tu ordenador
• Un servidor web siempre debe estar online para que una página web sea accesible en cualquier momento
• Toda página accesible en Internet necesita un "servidor especial"
• Las grandes empresas tienen un servidor web propio
• La mayoría de los administradores recurren a los centros de datos de proveedores de alojamiento web
• Se necesita software para gestionar y actualizar los datos del servidor web
• Hay varias soluciones de software para servidores web diseñadas para diferentes aplicaciones y sistemas operativos

Tecnología de servidores web

• El software de un servidor HTTP se encarga de proporcionar los datos para la visualización del contenido web
• Para abrir una página web deben escribir la URL en la barra de direcciones del navegador web
• El navegador envía una solicitud al servidor web, quien entrega una página HTML, entre otros posibles componentes y datos
• La página HTML puede estar alojada como un documento estático en el host o ser generada de forma dinámica
• La generación dinámica significa que debe ejecutar un código de programa antes de tramitar la respuesta
• El navegador interpreta la respuesta y genera más solicitudes al servidor, por ejemplo, de imágenes integradas o archivos CSS
• El protocolo utilizado para la transmisión es HTTP (o HTTPS), basado en los protocolos de red IP y TCP (rara vez UDP)
• Un servidor web puede entregar los contenidos simultáneamente a varios ordenadores o navegadores
• La cantidad de solicitudes y la velocidad dependen del hardware, la carga del host y la complejidad del contenido
• Los contenidos web dinámicos necesitan más recursos que los contenidos estáticos
• La decisión del equipo servidor debe evitar sobrecargas en el servidor independientemente de si es virtual, dedicado o en la nube
• Se corre el riesgo de que se presenten fallos en el equipo como consecuencia de imprecisiones técnicas o corte de energía
• Durante un período de inactividad de este tipo (downtime), la web no estará disponible

Otras funciones de los servidores web

• Además de la transferencia de contenido web, los programas de servidor web ofrecen características adicionales como:
  • Cifrado de la comunicación entre el servidor web y el cliente vía HTTPS
  • Autenticación HTTP para áreas específicas de una aplicación web
  • Redirección de una solicitud de documento por medio de Rewrite Engine
  • Almacenamiento en caché de documentos dinámicos para la respuesta eficiente de solicitudes y para evitar una sobrecarga del servidor web
  • Envío y procesamiento de cookies HTTP
• Un host puede contener servidores FTP para la carga de archivos o un servidor de base de datos para contenidos dinámicos
• Existen servidores web que pueden ser utilizados para numerosos propósitos, por ejemplo, los servidores de correo, los servidores de juegos o los servidores proxy

El protocolo HTTP

• El protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP, Hypertext Transfer Protocol) es el motor que da vida a Internet
• HTTP es la base para la web (www, world wide web)

Historia

• La web fue creada en 1989 en el CERN (Consejo Europeo para la Investigación Nuclear) con sede en Ginebra
• El CERN disponía de una amplia plantilla de científicos de diferentes países que trabajan en sus aceleradores de partículas
• Los experimentos destacan por su complejidad, requieren años de planificación y de construcción de equipamientos
• La web surgió a raíz de la necesidad de disponer de múltiples grupos de científicos repartidos por el mundo
• La web permitiría a los científicos colaboradores intercambiar informes, dibujos, esquemas, fotos y todo tipo de documentos

Versiones

• A mediados del año 1990, la versión 0.9 del protocolo HTTP tenía como única finalidad transferir datos por Internet
• En ese momento los datos solo se transmitían en forma de páginas web escritas en lenguaje de marcado de hipertexto HTML (HyperText Markup Language)
• A partir de la versión 1.0 del protocolo surgió la posibilidad de transferir mensajes encabezados que describen el contenido de los mensajes

La primera versión: HTTP/1

• La historia de HTTP empezó en 1989, cuando Tim Berners-Lee y su equipo del CERN empezaron a desarrollar la World Wide Web
• La versión inicial de HTTP fue bautizada con el número de versión 0.9
• HTTP/0.9 consistía en una sola línea y solo permitía solicitar un archivo HTML del servidor cada vez
• El servidor no hacía más que transferir el archivo solicitado, así que solo podía manejar archivos HTML

El primer estándar oficial: HTTP/1.1

• HTTP/1.1 aclaró ambigüedades y añadió numerosas mejoras como:
  • Reutilización de las conexiones para ahorrar el tiempo de re-abrirlas repetidas veces
  • Incorporación de 'Pipelining', permitiendo realizar una segunda petición de datos antes de que fuera respondida la primera, disminuyendo la latencia de la comunicación
  • Se permitió que las respuestas a peticiones, podían ser divididas en sub-partes
  • Incorporó negociación de contenido, incluyendo lenguaje y codificación
  • Se permtió que servidor y cliente acodasen el contenido más adecuado a intercambiarse
  • La cabecera Host permitió alojar varios dominios en la misma dirección IP

Un protocolo de mayor rendimiento HTTP/2

• Las páginas web se están volviendo más amplias y complejas
• Para cargar una web moderna en el navegador, se requiere la solicitud de grandes cantidades de megabytes de datos
• Para ello es posible enviar hasta cien solicitudes HTTP
• HTTP/1.1 está pensado para procesar solicitudes una tras otra en una misma conexión, así que cuanto más compleja sea una página web, más tardará en cargarse
• Google desarrolló un nuevo protocolo experimental llamado SPDY o Speedy
• El protocolo SPSY despertó un gran interés entre los desarrolladores y permitió que en 2015 se publicara la versión HTTP/2 del protocolo
• HTTP/2 incluye múltiples mejoras que tienen como objetivo acelerar la carga de las páginas web
• La versión HTTP/2 se extendió rápidamente y las páginas web con mucho tráfico fueron de las primeras en adoptarla
• En enero de 2020, un 42 % de las páginas web utilizaban la versión HTTP/2

El futuro: HTTP/3

• TCP (protocolo de control de transmisión) es un punto débil de todas las versiones de HTTP usadas hasta ahora
• El protocolo TCP requiere que el receptor de cada paquete de datos confirme la recepción antes de que pueda enviarse el siguiente paquete
• La confirmación supone que si se pierde un paquete todos los demás tienen que esperar a que dicho paquete sea transmitido de nuevo
• Por ello, HTTP/3 no funcionará con TCP, sino con UDP, que no aplica este tipo de medidas correctivas
• A partir de UDP, se ha creado el protocolo QUIC (Quick UDP Internet Connections), que será la base de HTTP/3

Funcionamiento del protocolo HTTP

• El protocolo HTTP tiene un sencillo funcionamiento basado en el envío de mensajes entre cliente y servidor
• El proceso de comunicación HTTP es el siguiente:
• Un usuario introduce una URL seleccionando un enlace de un documento HTML;
• El cliente Web descodifica la URL, separando el protocolo de acceso, la dirección DNS o IP del servidor, el puerto y el objeto requerido
• Se abre una conexión TCP/IP con el servidor, llamando al puerto TCP correspondiente
• Se envía el comando necesario (GET, POST, HEAD, etc.), la dirección, la versión del protocolo HTTP empleados, información sobre las capacidades del navegador y datos opcionales
• El servidor devuelve un código de estado, el tipo de dato MIME de la información de retorno y la propia información
• Se cierra la conexión TCP
• El proceso se repite en cada acceso al servidor HTTP
• Si se recoge un documento HTML con 2 imágenes y 1 vídeo, el proceso anterior se repite cuatro veces

Comandos o métodos HTTP

• HTTP define un conjunto de métodos de petición para indicar la acción que se desea realizar para un recurso determinado

• El estándar HTTP/1.0 recoge tres comandos que representan las operaciones de recepción, envío de información y chequeo de estado:

  • GET: solicita cualquier tipo de información o recurso
  • HEAD: solicita información sobre el recurso: su tamaño, su tipo o su fecha de modificación
  • POST: envía información al servidor, por ejemplo, los datos contenidos en un formulario

• La versión 1.1 del protocolo incorpora comandos como OPTIONS, PUT, DELETE, TRACE y CONNECT

  • OPTIONS: Devuelve la información acerca de las opciones métodos HTTP
  • DELETE: Elimina un archivo o recurso especificado en la URL, si se permite
  • TRACE: Comando de diagnóstico que sirve para identificar los dispositivos o procesos a traves de la red
  • PUT: Permite reemplazar o remplazar datos en el servidor sobre un recurso en la URL

Ejemplo de petición y respuesta

• Una solicitud HTTP es un conjunto de líneas enviadas por el navegador al servidor e incluye
  • El recurso solicitado, el metodo a utilizar para solicitarlo y el protocolo
  • Los campos del encabezado de solicitud: es un conjunto de líneas opcionales que permiten aportar información adicional sobre la solicitud y/o el cliente (navegador, sistema operativo, etc.).
  • El cuerpo de la solicitud: es un conjunto de líneas opcionales que deben estar separadas de las líneas precedentes por una línea en blanco y que, por ejemplo, permiten la transmisión de datos al servidor de un formulario a través del método POST

Cabeceras HTTP

• Son parámetros enviados en una petición o respuesta HTTP al cliente o servidor para proporcionar información sustancial sobre la transacción en curso
• Proporcionan información mediante la sintaxis 'Cabecera: Valor'
• Son enviadas automáticamente por el navegador o el servidor Web

Tipos MIME

• Protocolo para transportar por red ficheros
• El protocolo HTTP fue diseñado para transportar por red ficheros en formato ASCII
• Con el tiempo se tuvo que incluir mas archivos no ASCII como imagenes, video, sonido etc
• Esto soluciono un problema que ya había surgido antes en el correo electrónico donde ficheros que no eran texto plano no se podían transferir
• Para resolver esto se creo los tipo MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions), especificaciones para dar formato a mensajes no-ASCII
• El tipo de medio de internet es conocido previamente como tipo de contenido y esta diseñado para indica la clase de información
• El Identificador de tipo de medio se usa para conocer un archivo antes de descargarlo
• Una buena práctica es usar información de tipos de media en los elementos que lo usen

HTTPS

• El protocolo HTTPS(Hypertext Transfer Protocol Secure) es un protocolo de aplicacion basado en protocolo HTTP
• El propósito es asegurar la transferencia de datos de hipertexto
• La web es insegura porque los protocolos en la que esta basado(TCP/IP) no tuvieron en cuenta los problemas que tiene
• El protocolo HTTP no añadió ninguna seguridad, hasta el añadido del protocolo HTTPS alla por 1994 por la empresa Netsacape
• El protocolo HTTPS original utilizaba SSL(Secure Sockets Layer) era el protocolo de seguridad de intercambio de llaves
• En la actualidad SSL esta obsoleto y se usa TLS(Transport Layer Security, que va por su version 1.3)
• El estándar de HTTP sobre TLS no se configuro hasta mayo del año 2000
• Tradicionalmente el navegador ha identificado que se esta conectando a un sitio web seguro utilizando un pictograma de candado

Funcionamiento de HTTPS

• El cliente envía una petición de sesión segúra HTTPS
• El servidor envía un certificado X.509 con una lleve publica
• El cliente autentifica el certificado con CA conocidas,
• En genera el cliente y servidor generan una llave asimétricas aleatoria
• Entonces se reconocen las llaves simétricas y los dos pueden descifrar los datos del otro con las llaves comunes

Servidores web Apache vs Nginx

• Cuando vamos a por en marcha un servidor Web necesitamos usar el sistema operativo para ejecutar los servicios, 95% de las veces Linux
• Aparte de esto, también se necesita un gestor de base de datos como MySQL, software dinamicos como PHP
• Aparte de estos también tenemos la elección del servidor, y aquí se escoge entre Apache y Nginx
• Los servidores mas usados son Apache y Neing con un 85% de uso
• También hay otros servidores Web como Microsoft IIS, LiteSpeed, Node.js
• Es imposible decir cual de los dos es mejor porque cada uno tiene sus fortalezas y debilidades
• Nginx esta orientado a mejorar el redimiendo soportando mayores cargas de trafico a Apache y ofreciendo otras funcionalidades como hacer de Proxy.

Ejemplos de servicios de despliegue de páginas estáticas:

• Netlify
• Surge
• GitHub Pages
• GitLab Pages
• Firebase
• Vercel
• Neocities
• Mientras evoluciona la red y la necesidad de exprimir toda la ultima gota de capacidad empezaron a remplazar Apache con Nginx esto gracias a su Software

Las Razones para usar Nginx

• Es ligero.
• Es multiplataforma y fácil de instalar
• ¡Se puede usar junto a Apache¡
• Cache
• Este Servidor Web puede funcionar como balanceador de carga
• Soporte comunitario y profesional
• Compatibilidad con las aplicaciones web más populares

Este cuestionario explora los fundamentos de los servidores HTTP, su función en la transmisión de datos y los protocolos de red subyacentes. Evalúa la comprensión de los tipos de contenido web y las funciones adicionales de los servidores web, ademas del protocolo HTTP.