Programación de Servicios y Procesos en Python

Descripción

Este libro desarrolla los contenidos del módulo de Programación de Servicios y Procesos, vinculado al título de Técnico Superior en Desarrollo de Aplicaciones Multiplataforma (Real Decreto 450/2010 de 16 de abril, publicado en el BOE con fecha de 20 de mayo de 2010).

El manual se presenta como una guía de aprendizaje compuesta por cinco unidades: Procesos, Threads, Networking & Sockets, Servicios y Seguridad. En cada una se abordan conocimientos teóricos básicos, tratados desde cero, para introducir al lector en la programación con ejemplos funcionales e ilustrativos que permitan avanzar en el desarrollo y el consumo de servicios bajo el paradigma cliente-servidor.

A lo largo de las unidades se presentan los conceptos de proceso, para profundizar en la descomposición de un proceso en hilos o threads con todas sus implicaciones de concurrencia, paralelismo y distribución. Asimismo, se introducen los conceptos necesarios de redes y comunicación mediante sockets, para programar la transmisión de datos a través de la red.
Los objetivos de este libro se clasifican en:
1. Conseguir la destreza de crear un servicio con su protocolo propio a nivel aplicación, en una arquitectura cliente servidor.
2. Conocer el uso de librerías que permitan utilizar los principales estándares en los servicios de red.
3. Adquirir la capacidad de analizar la documentación de una API Rest para consumir un servicio existente en Internet. Todo ello bajo la perspectiva de la seguridad y los estándares de encriptación actuales.

Además, el libro se complementa con una guía exclusiva para docentes que incluye la solución de los ejercicios propuestos en cada unidad y el desarrollo de los contenidos específicos del módulo.
José Luis Carnero Sobrino: Ingeniero superior de Informática con especialidad en Sistemas.

Índice general

Unidad 1
Procesos 1
1.1 Introducción y fundamentos ………………….. 2
1.2 Concurrencia y distribución ……………………. 3
1.3 Estados de un proceso …………………………… 5
1.4 Gestión de procesos ………………………………. 6
1.4.1 Dispatcher ……………………………………….. 7
1.4.2 Scheduler …………………………………………. 8
1.5 Operaciones con procesos ………………….. 11
1.5.1 Clonación de un proceso: fork ……….. 11
1.5.2 Creación y ejecución …………………….. 13
1.5.3 Acceso …………………………………………… 15
1.5.4 Propiedades …………………………………… 16
1.5.5 Eliminación y espera ………………………. 17
1.5.6 Ejecución asíncrona ……………………….. 18
1.5.7 Comunicación entre procesos ……….. 20

Unidad 2
Threads 25
2.1 Introducción y fundamentos ………………… 26
2.2 Creación y puesta en ejecución ………….. 29
2.3 Paralelismo …………………………………………… 30
2.3.1 Variables compartidas ……………………. 31
2.3.2 Paso de parámetros ……………………….. 32
2.3.3 Local storage …………………………………. 34
2.4 Propiedades ………………………………………… 35
2.5 Herencia de la clase Thread ………………… 37
2.6 Sincronismo ………………………………………….. 39
2.6.1 Join ………………………………………………… 39
2.6.2 Lock ……………………………………………….. 40
2.6.3 Rlock ………………………………………………. 45
2.6.4 Condicionales ………………………………… 46
2.6.5 Semáforos ………………………………………. 48
2.6.6 Eventos …………………………………………… 50
2.6.7 Temporizadores ………………………………. 51
2.6.8 Barreras ………………………………………….. 51
2.7 Productor-consumidor ………………………….. 53
2.8 Aborto y excepciones ………………………….. 54

Unidad 3
Networking & sockets 59
3.1 Conceptos fundamentales
de redes ………………………………………………. 60
3.1.1 Componentes básicos ……………………. 60
3.2 Protocolo TCP/IP …………………………………… 61
3.2.1 Funcionamiento ……………………………… 62
3.2.2 Capa Ethernet ……………………………….. 63
3.2.3 Capa IP ………………………………………….. 64
3.2.4 Capa TCP/UDP ……………………………….. 66
3.2.5 Sockets …………………………………………… 69
3.2.6 Capa de aplicación ………………………. 71
3.3 Programación mediante sockets………….. 72
3.3.1 Direccionamiento …………………………… 72
3.3.2 DNS ………………………………………………… 75
3.3.3 Socket servidor orientado a conexión……………………………………… 77
3.3.4 Socket cliente orientado a conexión……………………………………… 79
3.3.5 Servidor TCP(transmisión de datos) …………………….. 80
3.3.6 Cliente TCP (transmisión de datos) …………………….. 81
3.3.7 Servidor UDP …………………………………… 82
3.3.8 Cliente UDP …………………………………….. 83

Unidad 4
Servicios 87
4.1 Componentes ……………………………………… 88
4.1.1 Servidor ………………………………………….. 88
4.1.2 Cliente ……………………………………………. 90
4.1.3 Protocolo ……………………………………….. 91
4.1.4 Arquitectura …………………………………… 92
4.2 Clases de servidor de mayor productividad ……………………………………… 93
4.2.1 TCPServer ……………………………………….. 94
4.2.2 UDPServer ………………………………………. 97
4.2.3 Network streams …………………………….. 98
4.2.4 Mixin asíncrono …………………………….. 101
4.2.5 Servidor y streams Asyncio…………….. 103
4.3 Servidores con atención concurrente ……………………………………….. 104
4.3.1 Adivina número (un solo cliente) ……………………………. 104
4.3.2 Adivina número (múltiples clientes) ………………………… 107
4.4 Juego piedra, papel, tijera …………………. 108
4.4.1 PPT con respuesta síncrona …………… 109
4.4.2 PPT con sondeo ……………………………. 118
4.4.3 PPT full-duplex ……………………………….. 125
4.5 Estándares de protocolos a nivel de aplicación . 132
4.5.1 FTP ………………………………………………… 133
4.5.2 SMTP …………………………………………….. 136
4.5.3 http ………………………………………………. 140
4.6 Servicios web …………………………………….. 145
4.6.1 Clasificación …………………………………. 145
4.6.2 Consumo de API REST……………………. 147
4.6.3 Prueba de métodos en API REST ……. 150
4.6.4 Microservicios ……………………………….. 152

Unidad 5
Seguridad 157
5.1 Introducción ………………………………………. 158
5.2 Breve historia ………………………………………. 159
5.3 Técnicas de seguridad en la fase de desarrollo de software . 160
5.3.1 Excepciones …………………………………. 160
5.3.2 Mensajes de error …………………………. 160
5.3.3 Validaciones…………………………………. 161
5.3.4 Autenticación y roles ……………………. 161
5.3.5 Políticas preventivas ……………………… 161
5.3.6 Logs ……………………………………………… 161
5.4 Funciones hash aplicadas a ficheros ……. 162
5.5 Cifrado simétrico ………………………………… 163
5.5.1 Cifrado por sustitución ………………….. 164
5.5.2 Algoritmo DES ……………………………….. 166
5.5.3 Algoritmo AES ……………………………….. 169
5.6 Cifrado asimétrico ……………………………… 172
5.6.1 Algoritmo RSA ……………………………….. 173
5.6.2 Firma digital ………………………………….. 176
5.6.3 SSL ………………………………………………… 178