Conceptos básicos de Windows Communication Foundation

En este documento se proporciona una vista de alto nivel de la arquitectura de Windows Communication Foundation (WCF). Pretende explicar los conceptos clave y cómo encajan entre ellos. Si desea obtener un tutorial sobre la creación de la versión más simple de un servicio y cliente de WCF, vea Tutorial de introducción. Para aprender programación de WCF, vea Programación básica de WCF.

Fundamentos de WCF

WCF es un tiempo de ejecución y un conjunto de API para la creación de sistemas que envíen mensajes entre servicios y clientes. La misma infraestructura y API se utilizan para crear aplicaciones que se comuniquen con otras aplicaciones en el mismo sistema del equipo o en un sistema que resida en otra compañía y a la que se obtenga acceso a través de Internet.

Mensajería y extremos

WCF se basa en la noción de comunicación basada en mensajes, y cualquier cosa que se pueda modelar como un mensaje (por ejemplo, una solicitud HTTP o un transporte de cola de mensajes (también conocido como MSMQ)) se puede representar de manera uniforme en el modelo de programación. Esto habilita una API unificada en todos los mecanismos de transporte diferentes.

El modelo distingue entre clientes, que son aplicaciones que inician la comunicación y servicios, que son aplicaciones que esperan a que los clientes se comuniquen con ellos y respondan a esa comunicación. Una única aplicación puede actuar como cliente y como servicio. Para obtener ejemplos, vea Servicios dúplex y Conexión de redes punto a punto.

Los mensajes se envían entre extremos. Los extremos son los lugares donde los mensajes se envían o reciben (o ambos), y definen toda la información requerida para el intercambio de mensajes. Un servicio expone uno o más extremos de la aplicación (y a cero o más extremos de la infraestructura), y el cliente genera un extremo que es compatible con uno de los extremos del servicio.

Un extremo describe de una manera basada en estándar dónde se deberían enviar los mensajes, cómo se deberían enviar y qué aspecto deberían tener los mensajes. Un servicio puede exponer esta información como metadatos que los clientes pueden procesar para generar clientes WCF adecuados y pilasde comunicación.

Protocolos de comunicaciones

Un elemento requerido de la pila de la comunicación es el protocolo de transporte. Los mensajes se pueden enviar a través de intranets e Internet utilizando transportes comunes, como HTTP y TCP. Otros transportes incluidos admiten la comunicación con aplicaciones Message Queue Server (MSMQ) y nodos en una malla de redes del mismo nivel. Se pueden agregar más mecanismos de transporte utilizando los puntos de la extensión integrados de WCF.

Otro elemento necesario en la pila de comunicación es la codificación que especifica cómo se da formato a cualquier mensaje determinado. WCF proporciona las siguientes codificaciones:

• Codificación de texto, una codificación interoperable.

• Codificación Mecanismo de optimización de transmisión de mensajes (MTOM), que es una manera interoperable de enviar eficazmente datos binarios no estructurados a y desde un servicio.

• Codificación binaria para una transferencia eficaz.

Se pueden agregar más mecanismos de codificación (por ejemplo, una codificación de compresión) utilizando los puntos de extensión integrados de WCF.

Patrones de mensajes

WCF admite varios patrones de mensajería, incluida la comunicación de solicitud-respuesta unidireccional y dúplex. Los transportes diferentes admiten patrones de mensajería diferentes y, por consiguiente, afectan a los tipos de interacciones que admiten. El tiempo de ejecución y las API de WCF también le ayudan a enviar mensajes de manera segura y fiable.

Términos de WCF

Entre otros conceptos y términos usados en la documentación de WCF se incluyen los siguientes.

• mensaje
  Unidad autónoma de datos que puede constar de varias partes, incluyendo un cuerpo y encabezados.

• servicio
  Construcción que expone uno o más extremos, y en la que cada extremo expone una o más operaciones de servicio.

• extremo
  Construcción en la que se envían o reciben mensajes (o ambos). Está compuesto por una ubicación (una dirección) que define a dónde se pueden enviar mensajes, una especificación del mecanismo de comunicación (un enlace) que describe cómo se deberían enviar los mensajes y una definición de un conjunto de mensajes que se pueden enviar o recibir (o ambos) en esa ubicación (un contrato de servicio) que describe qué mensajes se pueden enviar.

  Un servicio de WCF se expone al mundo como una colección de extremos.

• extremo de aplicaciones
  Un extremo expuesto por la aplicación y que corresponde a un contrato de servicios implementado por la aplicación.

• extremo de infraestructura
  Un extremo que expone la infraestructura para facilitar la funcionalidad necesaria o proporcionada por el servicio que no se relaciona con un contrato de servicios. Por ejemplo, un servicio podría tener un extremo de la infraestructura que proporciona información de metadatos.

• dirección
  Especifica la ubicación donde se reciben los mensajes. Se especifica como un identificador uniforme de recursos (URI). La parte del esquema URI nombra el mecanismo de transporte que se ha de utilizar para alcanzar la dirección, por ejemplo HTTP y TCP. La parte jerárquica del URI contiene una ubicación única cuyo formato depende del mecanismo de transporte.

  La dirección del extremo le permite crear direcciones únicas de extremos para cada extremo de un servicio o, bajo ciertas condiciones, compartir una dirección en los extremos. El siguiente ejemplo muestra una dirección que utiliza el protocolo HTTPS con un puerto no predeterminado:

  HTTPS://cohowinery:8005/ServiceModelSamples/CalculatorService
  

• enlace
  Define cómo se comunica un extremo con el mundo. Consta de un conjunto de componentes llamados elementos de enlace que se "apilan" uno sobre el otro para crear la infraestructura de comunicaciones. Como mínimo, un enlace define el transporte (como HTTP o TCP) y la codificación utilizada (por ejemplo, de texto o binaria). Un enlace puede contener elementos de enlace que especifican detalles, por ejemplo los mecanismos de seguridad utilizados para proteger los mensajes o el patrón de mensaje utilizado por un extremo. Para obtener más información, vea Configuración de servicios.

• elemento de enlace
  Representa una parte determinada del enlace, por ejemplo un transporte, una codificación, una implementación de un protocolo del nivel de infraestructura (como WS‑ReliableMessaging), o cualquier otro componente de la pila de comunicaciones.

• comportamientos
  Componente que controla varios aspectos del tiempo de ejecución de un servicio, un extremo, una operación determinada o un cliente. Los comportamientos están agrupados en función del ámbito: los comportamientos comunes afectan globalmente a todos los extremos, los comportamientos de servicios sólo afectan a los aspectos relacionados con servicios, los comportamientos de extremos sólo afectan a las propiedades relacionadas con los extremos y los comportamientos de operaciones afectan a las operaciones determinadas. Por ejemplo, un comportamiento del servicio está limitando que especifica cómo un servicio reacciona cuando un exceso de mensajes amenaza agobiar sus funciones del control. Un comportamiento de extremos, por otro lado, solo controla los aspectos relacionados con los extremos, como, por ejemplo, cómo y dónde encontrar una credencial de seguridad.

• enlaces proporcionados por el sistema
  WCF incluye varios enlaces proporcionados por el sistema. Éstas son colecciones de elementos de enlace que se optimizan para escenarios concretos. Por ejemplo, el WSHttpBinding está diseñado para la interoperabilidad con servicios que implementan varias especificaciones WS - *. Estos enlaces predefinidos ahorran tiempo al presentar sólo las opciones que se pueden aplicar correctamente al escenario en cuestión. Si un enlace predefinido no cumple sus requisitos, puede crear su propio enlace personalizado.

• configuración frente a codificación
  El control de una aplicación puede realizarse mediante codificación, configuración o a mediante una combinación de ambos. La configuración tiene la ventaja de que permite a alguien que no sea el programador (por ejemplo, un administrador de redes) establecer parámetros de servicios y clientes después de que el código esté escrito y sin tener que volver a compilar. La configuración no sólo le permite establecer valores como direcciones de extremos, sino que también proporciona control adicional al permitirle agregar extremos, enlaces y comportamientos. La codificación permite al desarrollador retener un control estricto sobre todos los componentes del servicio o cliente, y cualquier ajuste realizado a través de la configuración se puede inspeccionar y, si fuese necesario, podría invalidarse mediante el código.

• operación de servicio
  Procedimiento definido en el código de un servicio que implementa la funcionalidad de una operación. Esta operación se expone a los clientes como métodos en un cliente de WCF. El método puede devolver un valor y tomar un número opcional de argumentos, o no tomar ningún argumento y no devolver ninguna respuesta. Por ejemplo, una operación que funciona como un simple "Hola" se puede utilizar para notificar acerca de la presencia de un cliente y para comenzar una serie de operaciones.

• contrato de servicio
  Une varias operaciones relacionadas en una unidad funcional única. El contrato puede definir ajustes del nivel de servicio, como el espacio de nombres del servicio, un contrato de devolución de llamadas correspondiente y otros ajustes de este tipo. En la mayoría de los casos, el contrato se define mediante la creación de una interfaz en el lenguaje de programación que elija y la aplicación del atributo ServiceContractAttribute a la interfaz. El código de servicio real resulta mediante la implementación de la interfaz.

• contrato de operación
  Un contrato de operación define los parámetros y el tipo de valor devuelto de una operación. Al crear una interfaz que define el contrato de servicio, se significa un contrato de operación mediante la aplicación del atributo OperationContractAttribute a cada definición de método que forma parte del contrato. Las operaciones se pueden modelar como tomar un mensaje único y devolver un mensaje único, o como tomar un conjunto de tipos y devolver un tipo. En el último caso, el sistema determinará el formato de los mensajes que han de intercambiarse para esa operación.

• contrato de mensaje
  Describe el formato de un mensaje. Por ejemplo, declara si los elementos del mensaje deberían ir en encabezados en lugar de en el cuerpo, qué nivel de seguridad debería aplicarse a qué elementos del mensaje, etc.

• contrato de error
  Puede estar asociado a una operación de servicio para denotar errores que se pueden devolver al autor de la llamada. Una operación puede tener cero o más errores asociados a ella. Estos errores son errores de SOAP que se modelan como excepciones en el modelo de programación.

• contrato de datos
  Las descripciones en los metadatos de los tipos de datos que usa un servicio. Esto permite a otros interoperar con el servicio. Los tipos de datos se pueden usar en cualquier parte de un mensaje; por ejemplo, como parámetros o tipos de valores devueltos. Si el servicio sólo utiliza tipos simples, no hay ninguna necesidad de utilizar explícitamente contratos de datos.

• alojamiento
  Un servicio se debe alojar en algún proceso. Un host es una aplicación que controla la duración del servicio. Los servicios pueden autohospedarse o pueden ser administrados mediante un proceso de hospedaje.

• servicio autohospedado
  Es aquel que se ejecuta dentro de una aplicación de proceso que creó el desarrollador. El desarrollador controla su duración, establece las propiedades del servicio, abre el servicio (que lo establece en un modo de escucha) y cierra el servicio.

• proceso de hospedaje
  Aplicación diseñada para hospedar servicios. Entre ellos se incluyen Internet Information Services (IIS), Windows Activation Services (WAS) y Windows Services. En estos escenarios hospedados, el host controla la duración del servicio. Por ejemplo, mediante IIS puede configurar un directorio virtual que contenga el ensamblado del servicio y el archivo de configuración. Cuando se recibe un mensaje, IIS inicia el servicio y controla su duración.

• creación de instancias
  Un servicio tiene un modelo de creación de instancias. Hay tres modelos de creación de instancias: "único" en el que un objeto CLR único repara todos los clientes; "por llamada", en el que un nuevo objeto CLR se crea para administrar cada llamada de cliente; y "por sesión", en el que se crea un conjunto de objetos CLR, uno para cada sesión individual. La elección de un modelo de creación de instancias depende de los requisitos de la aplicación y el patrón de uso esperado del servicio.

• aplicación cliente
  Programa que intercambia mensajes con uno o varios extremos. La aplicación de cliente comienza creando una instancia de un cliente de WCF y llamando métodos del cliente de WCF. Es importante tener en cuenta que una aplicación individual puede ser tanto un cliente como un servicio.

• canal
  Implementación concreta de un elemento de enlace. El enlace representa la configuración, y el canal es la implementación asociada a esa configuración. Por consiguiente, hay un canal asociado a cada elemento de enlace. Los canales se apilan uno sobre otro para crear la implementación concreta del enlace: la pila de canales.

• cliente WCF
  Construcción de la aplicación cliente que expone las operaciones de servicio como métodos (en el lenguaje de programación .NET Framework de su elección, como Visual Basic o Visual C#). Cualquier aplicación puede alojar a un cliente de WCF, incluso una aplicación que aloje un servicio. Por consiguiente, es posible crear un servicio que incluya clientes de WCF de otros servicios.

  Un cliente de WCF se puede generar automáticamente utilizando Herramienta de utilidad de metadatos de ServiceModel (Svcutil.exe) y señalándolo hacia un servicio en ejecución que publique metadatos.

• metadatos
  En un servicio, describen las características de este que tiene que comprender una entidad externa para comunicarse con él. Herramienta de utilidad de metadatos de ServiceModel (Svcutil.exe) puede utilizar los metadatos para generar un cliente de WCF y la configuración que lo acompaña que puede usar una aplicación cliente para interactuar con el servicio.

  Los metadatos expuestos por el servicio incluyen documentos de esquema XML, que definen el contrato de datos del servicio, y documentos WSDL, que describen los métodos del servicio.

  Cuando se habilita, WCF genera automáticamente los metadatos para el servicio mediante la inspección del servicio y sus extremos. Para publicar metadatos desde un servicio, se ha de habilitar explícitamente el comportamiento de los metadatos.

• seguridad
  En WCF, incluye confidencialidad (cifrado de mensajes para evitar las escuchas no autorizadas), integridad (los recursos para la detección de la manipulación del mensaje), autenticación (los recursos para la validación de servidores y clientes) y autorización (el control del acceso a los recursos). Para proporcionar estas funciones, se aprovechan los mecanismos de seguridad existentes, como TLS sobre HTTP (también conocido como HTTPS) o se implementan una o varias de las numerosas especificaciones de seguridad WS-*.

• modo de seguridad de transporte
  Especifica que los mecanismos del nivel de transporte (como HTTPS) proporcionan confidencialidad, integridad y autenticación. El uso de un transporte como HTTPS en este modo tiene la ventaja de ofrecer un mejor rendimiento. También se entiende bien debido a su predominio en Internet. La desventaja es que este tipo de seguridad se aplica por separado en cada salto en la ruta de comunicación, provocando que la comunicación sea susceptible a un ataque tipo “man in the middle”.

• modo de seguridad de mensajes
  Especifica que la seguridad se proporciona mediante la implementación de una o varias especificaciones de seguridad, como la especificación denominada Seguridad de los servicios Web: seguridad de mensajes SOAP. Cada mensaje contiene los mecanismos necesarios para proporcionar seguridad durante el tránsito y permitir que los receptores detecten la alteración y descifren los mensajes. En este sentido, la seguridad se encapsula dentro de cada mensaje, con lo que se proporciona una seguridad de extremo a extremo en varios saltos. Dado que la información de seguridad se vuelve parte del mensaje, también es posible de incluir varios tipos de credenciales con el mensaje (se las conoce como demandas). Este enfoque también tiene la ventaja de permitir al mensaje viajar de manera segura sobre cualquier transporte, incluyendo varios transportes entre su origen y destino. La desventaja de este enfoque consiste en que emplea mecanismos criptográficos complejos, lo que afecta al rendimiento.

• transporte con modo de seguridad de credencial de mensajes
  Especifica el uso del nivel de transporte para proporcionar la confidencialidad, autenticación e integridad de los mensajes, mientras que cada uno de los mensajes puede contener varias credenciales (notificaciones) requeridas por parte de los receptores del mensaje.

• WS-*
  Modo abreviado para el creciente conjunto de especificaciones de servicios Web (WS), tales como WS-Security, WS-ReliableMessaging, etc., que se implementan en WCF.

Vea también

Conceptos

¿Qué es Windows Communication Foundation?
Arquitectura de Windows Communication Foundation
Arquitectura de seguridad