Nel Livello Applicazioni sono eseguiti programmi applicativi e servizi usati dagli utenti della rete. Tra di essi ci sono:

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1 RETI DI CALCOLATORI A.A Il livello applicazioni: Il Domain Name System La Posta elettronica File Transfer Protocol Carlo Mastroianni 6-1 Applicazioni di Rete Nel Livello Applicazioni sono eseguiti programmi applicativi e servizi usati dagli utenti della rete. Tra di essi ci sono: Domain Name System (DNS) Risoluzione dei nomi delle risorse sulla rete. SNMP (Simple Network Management Protocol) Gestione di risorse di rete. Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Gestione della posta elettronica. POP3 (Post Office Protocol) e IMAP (Interactive Mail Access Protocol) Accesso remoto alle caselle di posta elettronica. FTP (File Transfer Protocol) Trasferimento file remoti. HTTP (HyperText Transfer Protocol) Comunicazione tra client e server Web. Telnet, Talk, Usenet news, ping, traceroute ecc. 6-2

2 Indirizzi sui veri livelli Indirizzo mnemonico (es. www telnet Porte TCP (o UDP) Indirizzo IP Indirizzi Ethernet C Il Domain Name System Nomi degli host ed organizzazione dei domini I name server I descrittori di risorsa Interrogazioni al DNS 6-4

3 Domain Name System (DNS) Gli indirizzi IP sono definiti in formato numerico, ma i nomi dei computer sono più facili da ricordare. ha l indirizzo IP Gli utenti usano nomi simbolici ma i protocolli usano indirizzi IP numerici. La traduzione viene effettuata dal DNS. Il DNS è distribuito: ogni sito mantiene il suo database e la tabella di conversione relativa agli host locali. Per gli host remoti, è possibile inviare una richiesta di traduzione cui risponderà un server DNS (Name Server) remoto. Il DNS è un database distribuito che permette di convertire i nomi simbolici degli host (o gli indirizzi di posta elettronica) nei corrispondenti indirizzi IP. 6-5 I domini di Internet Un nome è composto dal nome dell host, e da un suffisso che identifica il dominio. Es. in icarus.cs.icar.cnr.it icarus è il nome del calcolatore, cs.icar.cnr.it è il dominio I domini sono organizzati in una struttura ad albero. I domini foglia contengono host ma non sottodomini. Ciascun dominio controlla l allocazione dei suoi sottodomini: es. l amministratore del dominio cnr.it definisce e gestisce il dominio icar.cnr.it. Il gestore del dominio può quindi stabilire il numero e la profondità dei sottodomini, e la ripartizione dei calcolatori nei sottodomini, in base ad esigenze sia fisiche che amministrative. 6-6

4 Domini generici (o di primo livello) com organizzazioni commerciali edu università gov organizzazioni governative int organizzazioni internazionali mil rete militare USA net fornitori di servizi di rete org organizzazioni no profit it, uk domini nazionali Alcune nazioni inseriscono, sotto il proprio dominio di primo livello, sottodomini equivalenti a quelli generici (es, ac.uk e com.uk - istituzioni accademiche e commerciali del Regno Unito) Il NIC (Network Information Center) gestisce il primo livello; i sottolivelli sono gestiti localmente (gestione dei Name Server, assegnazione dei nomi degli host, ecc.). 6-7 Name Server e Zone Una zona è un sottoalbero del DNS amministrato separatamente. Lo spazio dei nomi del DNS è suddiviso in zone non sovrapposte. Ogni zona contiene un Name Server primario e uno o più Name Server secondari. 6-8

5 Descrittori di Risorsa Un Name Server gestisce una porzione del database del DNS Nel database ciascun dominio (in questo contesto dominio è anche un singolo host) è associato ad uno o più descrittori di risorsa (resource records) Quando un Name Server riceve la richiesta di risolvere un nome di dominio, invia in risposta i descrittori di risorsa associati a quel nome. Per far questo può eventualmente contattare altri Name Server, come vedremo Il DNS mappa nomi di domini in descrittori di risorsa 6-9 Formato dei descrittori di risorsa Un descrittore di risorsa è una quintupla: Domain_Name Time_to_live Class Type Value Domain_name nome di un dominio o di un host (es. icar.cnr.it) Time_to_live è scelto sulla base della stabilità del record: spesso uguale a secondi (1 giorno) Class praticamente è sempre uguale a IN (Internet) Type tipo del descrittore, i tipi possibili sono elencati nella prossima slide Value la semantica dipende dal campo Type 6-10

6 Tipi di Descrittore (valori del campo Type) SOA informazioni generali sul dominio (es. date di interesse) A indirizzo IP di un host NS Name Server. Nomi di altri Name Server (es. quelli del livello inferiore e del livello superiore nella gerarchia dei domini) PTR alias o nome associato a un indirizzo IP (risoluzione inversa) CNAME permette di definire alias per i nomi degli host es. CNAME ccu2k100.unical.it HINFO informazioni sull host (CPU, Sistema Operativo,...) MX scambio posta (Mail Exchange). Permette di definire un nome virtuale o un host alternativo per la consegna della posta elettronica, es. deis.unical.it MX mail.deis.unical.it 6-11 Name Server Un Name Server primario ha autorità per una zona. I Name Server primari leggono le informazioni da un file su disco; i Name Server secondari ottengono le informazioni dal Name Server primario interrogandolo periodicamente. nslookup (Windows) e host (Unix) sono programmi client che permettono di esplorare la tabella del Name Server. Ogni Name Server deve conoscere (almeno) i Name Server del livello inferiore ed i Name Server dei domini di primo livello, ma può conoscerne anche altri. 6-12

7 Esempi di descrittori in un database DNS Risposta al comando host lv icar.cnr.it, eseguito su una macchina dell Icar (Domain Name) (TTL) (Class) (Type) (Value) icar.cnr.it IN NS dns.icar.cnr.it. icar.cnr.it IN NS dns2.icar.cnr.it. icar.cnr.it IN NS nameserver.cnr.it. icar.cnr.it IN MX dns.icar.cnr.it. biblio.cs.icar.cnr.it IN CNAME labserver.cs.icar.cnr.it IN CNAME dns2.icar.cnr.it. icarus.cs.icar.cnr.it IN A k1.cs.icar.cnr.it IN A k2.cs.icar.cnr.it IN A labserver.cs.icar.cnr.it IN A dns.icar.cnr.it IN A dns2.icar.cnr.it IN A Il processo di risoluzione dei nomi Quando un applicazione deve convertire un nome di host nell indirizzo IP invoca una procedura di libreria, il resolver Il resolver contatta il Name Server locale cioè il server DNS di default - sulla porta 53 (TCP o UDP) Se il name server locale trova il nome dell host nella sua tabella, restituisce al resolver i descrittori corrispondenti Se il nome non è conosciuto, vengono effettuate interrogazioni ad altri server, secondo un meccanismo ricorsivo oppure iterativo In Java la procedura di libreria è fornita dalla classe InetAddress 6-14

8 Meccanismo ricorsivo per la risoluzione dei nomi Nell esempio, il resolver su flits.cs.vu.nl deve risolvere l host linda.cs.yale.edu, ed a tal fine interroga il server locale, cioè il server del dominio cs.vu.nl Il server locale non ha la risposta: si rivolge ad altri Name Server conosciuti, ed eventualmente al Name Server edu-server.net che gestisce il dominio di primo livello (il dominio.edu) relativo all host cui è interessato Dal livello radice la richiesta discende di livello in livello fino a raggiungere il Name Server che ha la risposta Si tratta quindi di una query ricorsiva 6-15 Meccanismo iterativo per la risoluzione dei nomi In alternativa un Name Server può comunicare al resolver l indirizzo di un altro server, al quale il resolver inoltrerà la richiesta. In figura, si vuole risolvere il nome di host ftp.cs.vu.nl 6-16

9 Meccanismo ricorsivo Stesso esempio di prima con uso del meccanismo ricorsivo 6-17 Meccanismo iterativo e ricorsivo: confronto I costi di comunicazione sono maggiori con il meccanismo iterativo, perchè un numero maggiore di messaggi viaggia tra host appartenenti a domini diversi e distanti geograficamente. Il meccanismo ricorsivo invece comporta un maggior carico dei server di primo livello, che devono gestire la risoluzione completa del nome. 6-18

10 DNS: ottimizzazione delle prestazioni Repliche I database dei Name Server di primo livello (root server) sono replicati sulla rete. I Name Server hanno in genere una lista dei root server e contattano quelli per loro più convenienti Caching Le risposte alle query ricorsive sono memorizzate in una cache locale I record sono inseriti nella cache con periodo di validità uguale al campo time-to-live Il Name Server controlla sempre la sua cache prima di contattare altri Name Server 6-19 La posta elettronica Funzionamento del sistema Il formato dei messaggi Il protocollo SMTP I protocolli POP, IMAP 6-20

11 La Posta Elettronica Questa applicazione permette di scambiare dati tra due o più utenti identificati univocamente sulla rete. Il sistema supporta cinque funzioni di base: composizione, trasferimento, notifica, visualizzazione, memorizzazione Due sottosistemi: user agent: agenti degli utenti che permettono agli utenti di comporre, inviare e ricevere messaggi di posta. transfer agent: agenti di trasferimento che si occupano di far arrivare i messaggi dal mittente al destinatario, tramite il protocollo SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) 6-21 La Posta Elettronica User agent Programmi per leggere, comporre e gestire la posta e le mailboxes (es. Eudora, Netscape Messenger, Outlook, Pine, Mailtool) Possono utilizzare protocolli per la gestione di mailbox remote (POP3, IMAP) Transfer agent Sono programmi di sistema eseguiti in background Gestiscono il trasferimento dei messaggi dalla sorgente alla destinazione Usano il protocollo SMTP per trasferire i messaggi sulla rete 6-22

12 Trasferimento di Nodo del mittente mittente agente utente coda della posta da spedire agente di trasferimento SMTP connessione TCP sulla porta 25 destinatario agente utente mailboxes degli utenti agente di trasferimento Nodo del destinatario 6-23 Indirizzi di Posta Elettronica Hanno il formato Gli indirizzi sono risolti dal DNS che individua il server a cui inviare il messaggio (grazie ad un descrittore di tipo MX) Il server di posta riceve i messaggi e li accoda nella mailbox dell utente. La mailbox è un file di testo situato in una directory specifica del server di posta (es. in Unix può essere /spool/mail/utente ) L utente può accedere alla posta localmente leggendo il file mailbox. Lo user agent provvede a prelevare i singoli messaggi dalla mailbox e a presentarli all utente. 6-24

13 Il Protocollo SMTP I comandi SMTP sono inviati in ASCII utilizzando una connessione TCP sulla porta 25 della macchina destinataria (provare con un programma java o con il comando telnet host 25 ) Sequenza di comandi del client: HELO <host> saluta il server MAIL FROM: <indirizzo> indica il mittente del messaggio RCPT TO: <indirizzo> indica il destinatario DATA definisce i campi di intestazione (es. Subject, Content-Type ecc.), e poi il corpo del messaggio terminato da un punto (.) messo da solo su una linea QUIT chiude la connessione busta 6-25 Esempio di conversazione SMTP Si apre una connessione TCP sulla porta 25 Server: 220 dns.icar.cnr.it logging access from: minos.cs.icar.cnr.it [ ] Client: HELO dns.icar.cnr.it Server: 250 dns.icar.cnr.it Hello minos.cs.icar.cnr.it [ ], pleased to meet you Client: MAIL FROM: <carlo@minos.cs.icar.cnr.it> Server: <carlo@minos.cs.icar.cnr.it>... Sender ok Client: RCPT TO: <mastroianni@icar.cnr.it> Server: <mastroianni@icar.cnr.it>... Recipient ok Client: DATA Server: 354 Enter mail, end with "." on a line by itself Client: Subject: prova testo prova. Server: ha5bpsj Message accepted for delivery Client: QUIT Server: dns.icar.cnr.it closing connection Connection closed by foreign host. 6-26

14 Formato dei messaggi: campi dell intestazione I campi sono definiti dallo standard RFC 822. Elenco dei campi principali: To: indirizzo del destinatario (o dei destinatari). Cc: copia in carta carbone (indirizzi per conoscenza ) Bcc: copia in carta carbone con indirizzi invisibili ai riceventi. From: indirizzo di chi ha scritto il messaggio (necessario). Sender: indirizzo di chi ha inviato il messaggio (opzionale) Formato dei messaggi: campi dell intestazione Received: indica il server SMTP che ha ricevuto il messaggio insieme ad un timestamp. Se il messaggio subisce degli inoltri, ogni server inserisce un campo di questo tipo. Date: data e ora in cui il messaggio è stato inviato Reply-to: indirizzo al quale inviare le risposte (reply) se diverso da From. Message-Id: numero unico che individua il messaggio Subject: oggetto del messaggio 6-28

15 Codifica dei Messaggi La posta è inviata come testo ASCII Non è possibile trasmettere in un messaggio di caratteri non ASCII senza una opportuna codifica La soluzione è quella di usare il formato MIME per permettere ad SMTP di codificare e trasmettere caratteri non ASCII MIME definisce una struttura del corpo del messaggio e definisce come codificare i messaggi non ASCII 6-29 MIME Multipurpose Internet Mail Extensions (RFC 1521) Aggiunge dei campi di intestazione per definire la struttura del corpo del messaggio I campi sono gestiti dallo user agent Mime-Version: versione MIME Content-Type: tipo del messaggio Content-Transfer-Encoding: tipo di codifica Content-ID: identificatore unico del messaggio Content-Description: descrizione del contenuto 6-30

16 MIME: Content-Type (e Subtype) 6-31 MIME: tipo di codifica I tipi di codifica possibili sono: Caratteri a 7 bit Usato per testo ASCII, con righe fino a 1000 caratteri Base 64 encoding Gruppi di 24 bit (3 byte) sono codificati in 4 unità di 6 bit ciascuna Per ogni unità di 6 bit, le 64 combinazioni possibili sono codificate tramite caratteri ASCII: 26 caratteri maiuscoli, 26 minuscoli, le dieci cifre, + e /. Tale codifica è utilizzata per file binari (es. allegato word) Quoted-printable encoding Viene usata la codifica ASCII a 7 bit per i primi 127 caratteri I caratteri con codifica superiore a 127 sono rappresentati con un = seguito da due cifre esadecimali che corrispondono al codice ASCII del carattere. Codifica usata per testo con caratteri di controllo (es. HTML, RTF) 6-32

17 Esempio di Intestazione MIME (1/2) Return-Path: Received: From: To: "Carlo Mastroianni" Cc: Date: Wed, 15 Oct :19: Message-ID: MIME-Version: 1.0 Content-Type: multipart/mixed; boundary="----=_nextpart_000_0003_01c392d3.8efb3b50" X-Mailer: Microsoft Outlook, Build Content-Length: This is a multi-part message in MIME format =_NextPart_000_0003_01C392D3.8EFB3B Esempio di Intestazione MIME (2/2) Content-Type: text/plain; Content-Transfer-Encoding: quoted-printable Carissimi=20 invio in allegato la convocazione del Consiglio del Corsi di Laurea Domenico Sacc=E =_NextPart_000_0003_01C392D3.8EFB3B50 Content-Type: application/pdf; name="convocazione votazioni IngInfo pdf" Content-Transfer-Encoding: base64 Content-Disposition: attachment; filename="convocazione votazioni IngInfo pdf" Pj4gDXN0cmVhbQ0K8n5iU/Nue8RAmL2RonDU7cO7MurDg/wefz WtmC8/rUVdA9mx/wYqLg7CDMIR =_NextPart_000_0003_01C392D3.8EFB3B

18 Le mailing list Una mailing list è una lista di indirizzi cui è assegnato un indirizzo . Un mail exploder (o forwarder) è un programma che verifica in un archivio se un indirizzo è in realtà una lista, e manda una copia del messaggio a tutti gli appartenenti alla lista. Spesso questi programmi sono eseguiti su appositi host, detti gateway Caselle Postali Remote La casella di posta è in genere memorizzata su un server potente, ed operante 24h su 24. L utente accede alla propria casella di posta remota tramite appositi protocolli di accesso: Post Office Protocol (POP3) protocollo semplice per recuperare i messaggi e memorizzarli sulla macchina dell utente. Interactive Mail Access Protocol (IMAP) protocollo più complesso per permettere di leggere i messaggi conservandoli sul server di posta. spesso utilizzato con un interfaccia Web. 6-36

19 Accesso remoto alle caselle postali Sul server di posta operano quindi due programmi server: un server SMTP per ricevere ed inviare i messaggi ad altri server SMTP un server POP e/o IMAP per consentire l accesso alle caselle postali da parte degli utenti 6-37 POP e IMAP 6-38

20 Il trasferimento di file Il File Transfer Protocol (FTP) Connessioni FTP 6-39 File Transfer Protocol Il File Transfer Protocol è un protocollo utilizzato per trasferire file (di testo o binari) tra computer collegati ad Internet. Mediante FTP è possibile: connettersi ad un sistema remoto (server) visualizzare i suoi archivi di file trasferire file dal proprio computer a quello remoto (upload) e viceversa (download) è anche possibile effettuare un trasferimento tra due computer remoti (third party transfer) 6-40

21 File Transfer Protocol Per trasferire un file con FTP è necessario installare sul proprio computer un programma client (FTP client) che dialoga con un programma analogo, ma più sofisticato (FTP server) I sistemi operativi, es. Windows e Linux, includono un client FTP; in rete ne sono disponibili molti altri Richiesta FTP Client FTP Risposta FTP Server FTP 6-41 Client FTP con Interfaccia Grafica CUTE FTP TRELLIAN WS_FTP XFTP 6-42

22 Accesso al server FTP Quando si stabilisce una connessione FTP, il server richiede una login e una password, perché l'utente deve avere un accesso personale a quel server Per poter creare archivi di software aperti al pubblico, si usa il cosiddetto FTP anonimo E un tipo di accesso che chiunque può utilizzare, e mediante il quale si entra in una zona dell'hard disk del server in cui sono contenuti file "pubblici (di solito nella sottodirectory pub) La modalità anonima viene normalmente attivata indicando, all'atto del collegamento: come login: anonymous come password: il proprio indirizzo di Connessioni dati e controllo FTP utilizza due tipi di connessioni: Connessione di controllo sulla porta 21 di TCP Connessione dati sulla porta 20 di TCP La connessione di controllo è richiesta dal client e rimane sempre attiva all interno di una sessione La connessione dati viene richiesta dal server (che si comporta quindi da client) ed è aperta solo durante gli effettivi trasferimenti di file La separazione tra dati e controllo è utile sia per ragioni di efficienza (separare messaggi di natura diversa), sia per consentire il controllo fuori banda dei trasferimenti di file 6-44

23 Connessioni dati e controllo (porta 20 di TCP) (porta 21 di TCP) 6-45 Esempio di sessione FTP ftp> open computer_remoto login: Password: Si collega con il sito indicato, fornendo login e password. cd pippo Entra nella directory pippo sul computer remoto. pwd Scrive il nome completo della directory remota in cui vi trovate. ls Mostra i file contenuti nella directory remota corrente. lcd pippo Entra nella directory pippo sul vostro computer. binary (o bin) Setta la modalità di trasferimento binaria. ascii (o asc) Setta la modalità di trasferimento ASCII. get nomefile Preleva il file nomefile e lo salva nella directory corrente sul vostro computer. prompt Esclude la modalità interattiva, utile per trasferimenti multipli mget nomefile Come get, ma permette l'uso di asterischi nel nomefile. put nomefile Copia il file nomefile dal vostro computer a quello remoto. mput nomefile Come put, ma permette l'uso di asterischi nel nomefile. hash Stampa un # per ogni blocco di 1 KB trasferito con successo. help Mostra l'elenco dei comandi supportati. quit Si scollega dal sito a cui si è collegati. bye Si scollega dal sito a cui si è collegati ed esce dal programma. CTRL-C Per interrompere un trasferimento. 6-46

24 Elenco comandi FTP! cr mdir proxy send $ delete mget sendport site account debug mkdir put size append dir mls pwd status ascii disconnect mode quit struct bell form modtime quote system binary get mput recv sunique bye glob newer reget tenex case hash nmap rstatus trace ccc help nlist rhelp type cd idle ntrans rename user cdup image open reset umask chmod lcd passive restart verbose clear ls private rmdir? close macdef prompt runique cprotect mdelete protect safe 6-47