Cliente-servidor para niños
La arquitectura cliente-servidor es un modelo de diseño de programas de computadora donde las tareas se dividen entre dos tipos de participantes: los que ofrecen recursos o servicios, llamados servidores, y los que los piden, llamados clientes. Un cliente envía una solicitud a otro programa, el servidor, y este le da una respuesta.
Esta idea se puede usar incluso en programas que funcionan en una sola computadora. Sin embargo, es mucho más útil en sistemas donde muchas personas usan computadoras conectadas en una red de computadoras.
Algunos ejemplos de aplicaciones que usan el modelo cliente-servidor son el Correo electrónico, los Servidor de impresión (para imprimir en red) y la World Wide Web (Internet).
En esta forma de trabajar, la capacidad de procesamiento se comparte entre clientes y servidores. Pero lo más importante son las ventajas de organización, ya que la gestión de la información se centraliza y las responsabilidades se separan. Esto hace que el diseño del sistema sea más claro y fácil de manejar.
La separación entre cliente y servidor es una separación lógica. Esto significa que un servidor no tiene que ser una sola máquina o un solo programa. Hay diferentes tipos de servidores, como los servidores web, los servidores de archivos o los servidores de correo. Aunque sus funciones varían, la forma básica de la arquitectura es la misma.
A veces, los sistemas son más complejos y se dividen en varias capas. En estos sistemas multicapa, el servidor se divide en diferentes programas que pueden ejecutarse en distintas computadoras. Esto ayuda a que el sistema funcione de manera más distribuida.
En una red cliente-servidor, los clientes se conectan a un servidor central. Este servidor guarda y organiza los recursos y programas, poniéndolos a disposición de los clientes cuando los necesitan. Esto significa que el servidor maneja todas las solicitudes, decide qué peticiones tienen prioridad, qué archivos son públicos o restringidos, y cuáles se pueden modificar.
Contenido
¿Cómo funcionan los Clientes y Servidores?
En la arquitectura cliente-servidor, cada parte tiene un papel específico:
El Cliente: Quien Pide
El cliente es el que inicia las solicitudes o peticiones. Sus características principales son:
- Es activo en la comunicación, como un "maestro" que da órdenes.
- Espera y recibe las respuestas del servidor.
- Puede conectarse a varios servidores al mismo tiempo.
- Normalmente, interactúa directamente con los usuarios a través de una interfaz gráfica de usuario (como una pantalla con botones y menús).
El Servidor: Quien Responde
El servidor es el que recibe las solicitudes enviadas por el cliente. Sus características son:
- Al principio, espera a que lleguen las solicitudes de los clientes, actuando de forma pasiva, como un "esclavo" que espera instrucciones.
- Cuando recibe una solicitud, la procesa y luego envía la respuesta al cliente.
- Generalmente, puede aceptar conexiones de muchos clientes a la vez (aunque a veces hay un límite en el número de peticiones).
Características Generales de la Arquitectura Cliente-Servidor
- El cliente y el servidor pueden funcionar como una sola unidad o como entidades separadas, realizando tareas independientes.
- Las funciones de cliente y servidor pueden estar en diferentes computadoras o en la misma.
- Cada parte puede crecer de forma independiente. Si se actualiza o cambia la tecnología de un cliente o un servidor, el usuario final casi no lo nota.
- La conexión entre el hardware y el software es muy potente. Esto hace que acceder a los recursos de la red sea sencillo, sin importar los diferentes tipos de datos o protocolos.
- Un ejemplo común es una computadora personal (PC) donde el usuario tiene sus propios programas y datos, sin depender directamente de un sistema central.
Los servidores pueden ser "sin estado" (apátridas) o "con estado" (stateful). Un servidor sin estado no guarda información entre una petición y otra. Un servidor con estado sí puede recordar información entre peticiones. Por ejemplo, un servidor web que solo muestra páginas HTML es sin estado, mientras que un servidor que maneja sesiones de usuario (como cuando inicias sesión en una página) es con estado.
La forma en que el cliente y el servidor interactúan se suele describir con diagramas de secuencia. Es importante que los clientes no se comuniquen directamente entre sí, ni que los clientes de niveles bajos se comuniquen con los de niveles más altos. Todo debe pasar por el servidor.
Cliente-Servidor vs. Redes de Pares
Otro tipo de arquitectura de red es la de "par-a-par" o P2P. En estas redes, cada computadora o programa actúa tanto como "cliente" como "servidor", y todos tienen responsabilidades similares. Ambas arquitecturas, cliente-servidor y P2P, se usan mucho hoy en día.
Arquitecturas de Múltiples Capas
La arquitectura cliente-servidor más simple tiene dos tipos de nodos: clientes y servidores. Por eso, a veces se les llama arquitecturas de "dos niveles" o "dos capas".
Algunas redes son más complejas y tienen tres tipos de nodos:
- Clientes: Son las computadoras que usan los usuarios finales.
- Servidores de aplicación: Procesan los datos para los clientes.
- Servidores de base de datos: Guardan los datos para los servidores de aplicación.
Esta configuración se conoce como arquitectura de "tres capas".
Ventajas de las Arquitecturas de Múltiples Capas
La principal ventaja de una arquitectura con muchas capas (n-capas) es que separa el procesamiento de las tareas. Esto ayuda a distribuir mejor el trabajo entre los diferentes servidores, haciendo que el sistema sea más eficiente y pueda crecer más fácilmente.
Desventajas de las Arquitecturas de Múltiples Capas
- Ponen más carga en la red, porque hay más tráfico de datos.
- Son más difíciles de programar y probar que las arquitecturas de dos niveles, ya que más dispositivos tienen que comunicarse para completar una tarea del usuario.
Ventajas de la Arquitectura Cliente-Servidor
- Control Centralizado: El servidor controla el acceso, los recursos y la información. Así, un programa cliente que funcione mal o no esté autorizado no puede dañar el sistema. Esta centralización también facilita actualizar datos u otros recursos.
- Escalabilidad: Se puede aumentar la capacidad de clientes y servidores por separado. Se pueden mejorar o añadir nuevos clientes y/o servidores a la red en cualquier momento.
- Fácil Mantenimiento: Como las funciones y responsabilidades están divididas entre varias computadoras, es posible reemplazar, reparar, actualizar o incluso mover un servidor sin que los clientes se vean muy afectados.
- Seguridad: Existen tecnologías avanzadas para este modelo que garantizan la seguridad en las transacciones y una interfaz fácil de usar.
- En las redes cliente-servidor, los demás clientes no pueden ver las direcciones IP de otros clientes, lo que hace más difícil rastrear o intentar entrar en las computadoras de los usuarios.
Desventajas de la Arquitectura Cliente-Servidor
- Congestión del Tráfico: Si muchos clientes envían solicitudes al mismo servidor al mismo tiempo, el servidor puede saturarse. Cuantos más clientes, más problemas para el servidor. En cambio, en las redes P2P, cuantos más nodos hay, mejor es la velocidad de conexión.
- Menos Robustez: Si un servidor se "cae" (deja de funcionar), las solicitudes de los clientes no pueden ser atendidas. En la mayoría de las redes P2P, los recursos están distribuidos en varios nodos, así que si algunos fallan, otros pueden seguir funcionando.
- Coste del Servidor: El software y el hardware de un servidor suelen ser muy específicos y potentes. Una computadora personal normal quizás no pueda atender a muchos clientes. Esto aumenta el costo.
- Recursos Limitados para el Cliente: El cliente no tiene acceso directo a los recursos del servidor. Por ejemplo, si es una Aplicación web, no se puede escribir directamente en el disco duro del cliente o imprimir sin pasar por la ventana de impresión del navegador.
- En las redes cliente-servidor, la única forma de obtener información es a través del servidor, lo que significa que los clientes no pueden compartir información directamente entre ellos.
Ejemplos Comunes
La mayoría de los servicios de Internet funcionan con el modelo cliente-servidor. Cuando visitas un sitio web, estás usando esta arquitectura. Tu computadora y tu navegador web son el cliente, y las computadoras, las bases de datos y los programas que forman, por ejemplo, Wikipedia, son el servidor. Cuando tu navegador pide un artículo de Wikipedia, el servidor de Wikipedia reúne la información de su base de datos, la organiza en una página web y la envía de vuelta a tu navegador.
Otro ejemplo es un juego en línea. Si hay dos servidores de juego, cuando un usuario descarga e instala el juego en su computadora, esta se convierte en un cliente. Si tres personas juegan en una sola computadora, habría dos servidores, un cliente y tres usuarios. Si cada usuario instala el juego en su propio ordenador, habría dos servidores, tres clientes y tres usuarios.
Componentes Básicos del Modelo Cliente-Servidor
Para entender mejor la arquitectura cliente-servidor, se identifican cinco partes principales que la forman:
- Presentación/Captación de la información: Cómo se muestra la información al usuario y cómo el usuario la introduce.
- Procesos: Las operaciones que se realizan con la información.
- Almacenamiento de la información: Dónde se guardan los datos.
- Puestos de trabajo: Las computadoras o dispositivos que usan los usuarios.
- Comunicaciones: Cómo se conectan y transmiten datos las diferentes partes.
Véase también
En inglés: Client–server model Facts for Kids
