Esperienze relative all unità didattica Domain Name System (DNS)

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1 Università di Pisa PERCORSI ABILITANTI SPECIALI ( PAS ) Esperienze relative all unità didattica Domain Name System (DNS) Elaborato presentato per il conseguimento dell Abilitazione all insegnamento nella Classe di concorso A042 Informatica Anno Accademico 2013/2014 Referente: Prof. Roberto Grossi Relatore Prof.ssa Laura Ricci Candidato: Anastasia Scalioti

2 INDICE 1. Introduzione Contesto scolastico Classe Composizione della classe Modulo di appartenenza e contenuto dell unità didattica Metodologie didattiche Unità didattica sul DNS Prerequisiti Obiettivi didattici Lezioni frontali Attività di laboratorio Valutazione dell apprendimento Punti di forza e debolezza dell attività sperimentata Proposte future di miglioramento Metodologie didattiche La progettazione ed uso delle nuove tecnologie Valutazione dell apprendimento Verifiche Conclusioni BIBLIOGRAFIA ALLEGATO 1: unità didattica sul DNS Prerequisiti Obiettivi didattici Definizione e funzioni del DNS La gerarchia del NAMESPACE Tipi di DNS server Risoluzione iterativa e ricorsiva dei nomi Tecniche di caching ALLEGATO 2: attività di laboratorio Esperienza di laboratorio n Esperienza di laboratorio n Esperienza di laboratorio n Esperienza di laboratorio n Esperienza di laboratorio n Esperienza di laboratorio n Esperienza di laboratorio n

3 1. Introduzione La mia esperienza didattica nella classe di concorso A042 è stata limitata ad un solo anno e ad un programma già preimpostato e predefinito dall insegnante che mi sono trovata a sostituire, motivo per cui l unità didattica sul DNS è stata trattata durante il corso in modo da adeguarmi a quelle che erano le indicazioni fornite dal docente curricolare che mi ha preceduto. Alla luce dei corsi seguiti durante i PAS modificherei alcuni aspetti della mia didattica ed adotterei metodologie e strategie didattiche innovative, supportando le lezioni attraverso il contributo delle nuove tecnologie con le quali le scuole si stanno via via attrezzando. 2. Contesto scolastico 2.1. Classe In base alle Linee Guida ministeriali vigenti l unità didattica è stata affrontata nella classe 4 a dell articolazione Sistemi informativi Aziendali di un Istituto Tecnico Commerciale (ex Mercurio), in cui sono previste 5 ore settimanali di informatica delle quali 2 di laboratorio. Il modulo è stato svolto in 5 ore di lezione, comprese le esercitazioni di laboratorio Composizione della classe La classe è composta da 24 alunni Modulo di appartenenza e contenuto dell unità didattica La programmazione annuale è stata suddivisa nei seguenti cinque moduli: Modulo 1 Progettazione di database; Modulo 2 Database management system (DBMS) locali e di rete e il linguaggio SQL; Modulo 3 Il linguaggio PHP; Modulo 4 Reti di computer; Modulo 5 Programmazione statica del web; Ogni modulo è suddiviso in unità didattiche. In particolare, il Modulo 4, relativo alle Reti di Computer, si articola nelle seguenti unità didattiche: UD1 UD2 UD3 Proprietà delle reti, tipi fondamentali e prestazioni; Protocolli e stratificazioni e schema di indirizzamento MAC e IP; Instradamento (Routing); 3

4 UD4 Il DNS (Domain Name System) Lezione 1 Definizione, funzioni e struttura gerarchica del database e attività di laboratorio; Lezione 2. La gerarchia del Namespace; Lezione 3. Tipi di DNS server; Lezione 4. Risoluzione iterativa e ricorsiva dei nomi; Lezione 5. Tecniche di caching e attività di laboratorio; UD5 Sicurezza delle reti Metodologie didattiche L unità didattica è stata svolta attraverso lezioni frontali, utilizzando come supporto delle slides, e attraverso attività di laboratorio che prevedono l uso del prompt dei comandi del sistema operativo; le attività di laboratorio sono state diversificate in attività individuali e di gruppo, soprattutto nel caso in cui il laboratorio di informatica a disposizione non aveva un numero di postazioni correttamente funzionanti tali da permettere un rapporto 1 a 1 tra studenti e computer. 3. Unità didattica sul DNS 3.1. Prerequisiti Conoscenza del concetto di rete, host, url, architettura client-server, browser, protocollo, indirizzamenti MAC e IP, modello OSI, routing, dispositivi di rete, basi di Java Obiettivi didattici Acquisire definizione e funzioni del DNS, struttura gerarchica del namespace, dei server DNS; distinguere tra la risoluzione iterativa e ricorsiva dei nomi; recepire l importanza delle tecniche di caching adottate dai DNS Lezioni frontali Le lezioni frontali sono state svolte con l ausilio di una presentazione realizzata con Power Point. Dopo aver ripreso l identificazione degli host mediante gli indirizzi IP ed i comuni nomi simbolici, ho esposto la funzione principale del DNS, cioè quella di convertire hostname in indirizzi IP e viceversa, usando l analogia tra host di internet e le persone: le persone sono identificate con un nome proprio, oppure col codice fiscale o il numero di carta di identità o di 4

5 patente; allo stesso modo un host può essere identificato da un nome simbolico, mnemonico, o da un indirizzo IP, più facili da gestire per i router. Da qui ho definito il Domain Name System, ho spiegato cosa significa l acronimo DNS e le altre funzioni di questo database; ho parlato della struttura gerarchica degli host facendo il parallelo con la gerarchia dei numeri di telefono (prefisso internazionale, nazionale, locale e numero) o degli indirizzi postali. Ho elencato i vari tipi di DNS server e delle autorità che li gestiscono. Poiché i concetti di iterazione e ricorsione solitamente risultano essere più ostici, nell esposizione della risoluzione iterativa e ricorsiva dei nomi, oltre ad elencare le caratteristiche delle due metodologie e ad analizzarne vantaggi e svantaggi, ho presentato un opportuna animazione che mettesse in evidenza come nel caso di risoluzione iterativa della query il controllo ritorna al DNS locale mentre nel caso di risoluzione ricorsiva sono i vari DNS che si passano la richiesta. Infine ho evidenziato come le tecniche di caching consentano di migliorare il tempo di risposta ad una richiesta di risoluzione di un nome simbolico. L esposizione dettagliata dell unità didattica è riportata nell Allegato Attività di laboratorio Nell attività di laboratorio sono stati utilizzati i tool nslookup per interrogare un server DNS generico o specifico, richiedere l indirizzo IP corrispondente ad un host e i nomi dei server di competenza per un certo dominio (esperienza di laboratorio n 1, riportata nell Allegato2); ipcongif per mostrare la configurazione TCP/IP corrente, i server DNS e le interfacce di rete (esperienza di laboratorio n 2, riportata nell Allegato 2). 3.5.Valutazione dell apprendimento Sono state effettuate delle domande orali per valutare la capacità espositiva e di ragionamento, una verifica sommativa della durata di 1 ora strutturata a risposte multiple, risposte vero/falso, risposte brevi ed infine una prova pratica basata sulle esperienze di laboratorio. Sono stati valutati la conoscenza dei contenuti, la comprensione del testo, la coerenza delle risposte, l uso del linguaggio tecnico specifico e le competenze pratiche nelle esperienze di laboratorio. 5

6 3.6. Punti di forza e debolezza dell attività sperimentata Nel corso della didattica frontale un gruppetto di ragazzi si è dimostrato poco interessato alla lezione, causando continui e ripetuti disturbi. Durante l attività di laboratorio, invece, soltanto un ragazzo non ha partecipato, mentre tutti gli altri si sono incuriositi ed impegnati. Alcuni studenti hanno inizialmente provato inconsapevolmente qualche comando, ma poi hanno chiesto spiegazioni, cosa che solitamente non facevano nel corso della didattica frontale. I risultati delle valutazioni nelle prove di laboratorio sono stati di gran lunga migliori di quelli delle verifiche sommative. Gli accorpamenti di più ragazzi in gruppi di due o tre, inizialmente non intenzionali, ma dovuti a disfunzioni dei pc di alcune postazioni, si sono rivelati proficui, soprattutto nel caso di gruppi eterogenei. Dopo questa esperienza, nel corso delle attività di laboratorio successive ho preferito suddividere la classe in gruppi di due: questo ha permesso sia di velocizzare i tempi di svolgimento delle esercitazioni di laboratorio, in quanto i ragazzi collaboravano meglio, sia di responsabilizzare anche quel gruppetto di demotivati i quali, riuscendo meglio nelle attività pratiche, sono stati invitati ad aiutare i compagni in difficoltà (peer education). 4. Proposte future di miglioramento 4.1. Metodologie didattiche Dopo l esperienza dei PAS e l esperienza didattica degli ultimi anni, proporrei l unità sul DNS anziché con una didattica frontale, asimmetrica, con una didattica di tipo laboratoriale, che non è necessariamente svolta soltanto in laboratorio, ma è quella in cui si parte da un problema e lo si affronta in un ottica di ricerca e cooperazione tra studenti ed insegnanti alla pari (Peer Education): si procede per problema (problem posing) e per ricerca; è un tipo di apprendimento attivo e significativo centrato sullo studente; è un fare insieme per imparare; si basa sulla co-costruzione delle conoscenze (elaborazione in comune); segue fasi di lavoro specifiche, quali posizione del problema, ricerca e discussione, presentazione di ipotesi di soluzione, messa in comune delle ipotesi, generalizzazione e formalizzazione finale. Gli elementi caratterizzanti un tale tipo di approccio si possono riassumere nei seguenti punti: La progettazione, che è contestualizzata (si parte da un problema reale, quello magari di dover registrare un top level domain di tipo.it ), partecipata, in quanto gli allievi sono 6

7 coprotagonisti della lezione e della preparazione alla stessa, ed emergente, nel senso che gli obiettivi emergono durante il processo di apprendimento e si fanno sempre più dettagliati. l uso delle nuove tecnologie: LIM, piattaforme di apprendimento interattive, sempre più diffuse nelle scuole e molto apprezzate dai nativi digitali. visita didattica presso il CNR, visto che l Istituto di Informatica e Telematica del CNR di Pisa si occupa della registrazione dei TLD.it : in tal modo i ragazzi possono informarsi direttamente sulle modalità di registrazione di tali domini La progettazione ed uso delle nuove tecnologie Le varie fasi, da svolgere in 15 ore di lezione, si possono riassumere nelle seguenti: per favorire la socializzazione e la riflessione di gruppo ed individuale vengono create nelle aule isole di lavoro composte da 4 posti ciascuna. La logistica delle aule, così modificata, si adegua più facilmente ad attività laboratoriali in cui il docente assume necessariamente il ruolo di facilitatore e di tutor. Una simile disposizione l ho sperimentata nel corrente anno scolastico durante l insegnamento di matematica, svolto presso l IPSIA Fascetti di Pisa all interno del progetto di scuola digitale Scuol@ 2.0. Tale progetto si basa sull'adozione di nuove forme di condivisione e di apprendimento e su un organizzazione della didattica articolata sull'uso combinato di una piattaforma online (fascetti.edu20.org) e della tecnologia da utilizzare nelle classi digitali. Sicuramente tale tipo di logistica non favorisce la classica lezione frontale, ma agevola di gran lunga la cooperazione di gruppo; in una prima fase di brainstorming di circa 10 minuti vengono raccolte quelle che sono le idee che gli studenti già hanno intorno all argomento DNS; il tempo dei 10 minuti deriva da alcuni studi secondo i quali dopo 10 minuti le idee si farebbero ripetitive; utilizzando la LIM, viene proposto l argomento attraverso il video al link e la presentazione al seguente link la classe viene suddivisa in 6 gruppi eterogenei di 4 ragazzi (cooperative learning); a 5 gruppi viene chiesto di sviluppare uno degli argomenti delle 5 lezioni sul DNS; ad un gruppo viene chiesto di occuparsi della registrazione dei domini di tipo.it ; all interno di ogni gruppo viene individuato un responsabile; 7

8 vengono indicati dei testi di riferimento e i ragazzi vengono invitati a cercare altro materiale sul web, compresa l esistenza di sistemi tutoriali intelligenti (ITS), ambienti interattivi di apprendimento (ILE) o di agenti pedagogici per l informatica; viene suggerito di ricercare siti che traducano un nome simbolico di un server in un indirizzo IP, come ad esempio un modo molto semplice per far diventare più reale la rete e localizzare un server. ogni gruppo redige una sequenza degli argomenti da trattare dopo aver preso visione del materiale; per eventuali problemi riceve il supporto dell insegnante, il cui ruolo diventa quello di guida all'apprendimento che affianca lo studente; ogni gruppo deve creare questionari da somministrare agli altri gruppi attraverso programmi tipo WinAsks Professional, che prevedono anche l attribuzione di un punteggio, in modo da fare una competizione tra gruppi; ovviamente ogni gruppo dovrà rispondere ai questionari di tutti gli altri gruppi; i componenti del gruppo che consegue un punteggio maggiore ricevono come premio un bonus di due punti da aggiungere al voto della verifica che verrà effettuata sull unità didattica (l aspetto ludico e competitivo contribuisce ad aumentare la motivazione degli allievi); ogni gruppo prepara una relazione ed una presentazione (con modalità diverse: orale su scaletta, scritta, in forma di Power point, ecc.) per esporre il proprio argomento; il supporto della LIM consente ad ogni gruppo di avere sempre a disposizione lo storico e la registrazione delle fasi del lavoro svolto e costituisce un ottimo incentivo alla riflessione, nonché una facilitazione per gli alunni. Viene suggerito di usare delle animazioni e gli strumenti di cattura-schermate per rendere attive e vive anche le risorse visive. I lavori dei gruppi vengono caricati sulla piattaforma e-learning in modo da essere condivisi; in quest ultima fase, importantissima è la riflessione metacognitiva prima individuale, poi in comune con domande stimolo del tipo Che cosa ho fatto? Che cosa ho imparato di nuovo? Che cosa mi è piaciuto? Che cosa mi ha annoiato? Che cosa ho trovato particolarmente difficile? ; viene proposta anche una verifica individuale scritta, la valutazione della quale completa la valutazione già fatta dall insegnante del lavoro di gruppo (processo e prodotto) sulla base di griglie di osservazione; come attività di laboratorio, oltre all uso dei tools nslookup e ipconfig, vengono proposte esercitazioni aggiuntive da svolgere nel contesto scolastico oppure attraverso piattaforme 8

9 interattive; in particolare viene inizialmente mostrato come interrogare il DNS con un linguaggio ad alto livello, ad esempio Java, oltre che col tool nslookup, successivamente vengono proposte ai gruppi esperienze di laboratorio diverse (vedere Allegato 2): ad alcuni gruppi viene chiesto di usare un linguaggio ad alto livello ad altri il comando nslookup per le query al DNS, con lo scopo di far emergere che nel primo caso vengono evidenziate eventuali situazioni anomale, cosa che non avviene con la nslookup. A tutti i gruppi, invece, viene assegnata l esperienza di laboratorio n 7 esposta nell Allegato 2, con valori del ttl diversificati, allo scopo di attivare o meno del caching: in questo modo i ragazzi hanno la possibilità di confrontare i diversi tempi di risposta del DNS ed evidenziare che aumentando il numero di secondi in cui una entrata nella cache rimane valida diminuisce il tempo di risoluzione di un nome simbolico. vengono offerti dei percorsi di apprendimento personalizzati ed individualizzati per gli studenti più deboli e per quelli più abili, realizzati sia con l importantissimo contributo dell ITP, in compresenza col docente durante le ore di laboratorio, sia attraverso la piattaforma e-learning, che può essere trasformata in una vera e propria comunità di apprendimento. L esperienza di utilizzo di una piattaforma digitale, effettuata durante l insegnamento di matematica, si è rivelata proficua e la applicherei anche per la trattazione di questa unità didattica. In particolare, la piattaforma potrebbe essere usata come luogo di deposito di prodotti multimediali realizzati sia dal docente che dagli alunni. Potrebbero essere inserite delle video lezioni da youtube ed altri video sulle attività didattiche potrebbero essere prodotti in modo da consentire agli assenti di recuperare le lezioni stesse e ai presenti di rivedere particolari passaggi meno immediati. I lavori di gruppo o individuali degli alunni, prevedono la prosecuzione anche oltre il termine delle lezioni scolastiche. E' in questa fase che la piattaforma assume un ruolo chiave. A casa gli studenti vengono sollecitati a continuare a lavorare, sia individualmente che in gruppo, attraverso l accesso ad un sottogruppo di studio creato appositamente, avendo come riferimento tracce e materiali predisposti dal docente e funzionalità quali chat, forum, wiki. Il canale di comunicazione alternativo tra alunni e docenti attuato sia attraverso le funzionalità suddette, sia attraverso la messaggistica interna, consente di avere a disposizione il docente stesso come tutor on line per eventuali problemi. Sappiamo che è tradizionalmente difficile sollecitare l'impegno 9

10 autonomo per lo studio domestico, specialmente per gli alunni dell ultima generazione. Ebbene, il software consente una verifica puntuale delle attività svolte e del tempo loro dedicato. Con tale approccio si persegue l obiettivo di stimolare la motivazione intrinseca di tutti gli allievi, favorendo il successo individuale e quindi l autostima attraverso la proposta di compiti fattibili, eventualmente svolti col supporto cooperativo del gruppo; viene favorita una conoscenza teorica in altri casi tralasciata o curata solo in parte (gli studenti amano poco studiare la teoria ) e vengono coinvolti eventuali studenti poco interessati o poco motivati con l attribuzione strategica di ruoli attivi di coordinamento tra i gruppi. Le strategie cooperative, oltre a sostenere nel tempo la motivazione lasciano una traccia delle esperienze svolte evitando o riducendo la frammentazione e l episodicità di contenuti e di azioni, incoraggiano di per sé l ascolto, il coinvolgimento, l empatia dando a ciascuno una parte essenziale da giocare nell attività di apprendimento. 4.2.Valutazione dell apprendimento L apprendimento dei ragazzi sarà valutato anche tenendo conto dei due atteggiamenti riassunti in griglie di osservazione: a. atteggiamento di attenzione/partecipazione/coinvolgimento attivo: - partecipano spontaneamente; - fanno domande; - collaborano nel gruppo; - spiegano le procedure adottate o da adottare; - provano con consapevolezza derivante dalla preparazione teorica; - accesso alla piattaforma ed utilizzo di risorse per l apprendimento; b. atteggiamento di stanchezza/distrazione/passività: - intervengono solo su richiesta; - intervengono a sproposito; - non fanno domande; - fanno confusione in gruppo; - provano a caso, senza la consapevolezza derivante da un approfondimento teorico; - non accedono mai alla piattaforma. 4.3.Verifiche 10

11 Sono previste anche delle verifiche Vero/Falso, a risposta multipla o a domande aperte da svolgere attraverso la piattaforma in un determinato tempo. 5. Conclusioni I corsi seguiti ai PAS si sono rivelati estremamente utili ed istruttivi per riesaminare in maniera critica la mia metodologia di insegnamento, rapportandola a quella di insegnanti di maggiore esperienza ed arricchendola con esperienze di laboratorio utili a realizzare un approccio più pratico anche per argomenti più prettamente teorici. Non solo, gli insegnanti dei PAS ci hanno trasmesso la passione per il loro lavoro, che è un requisito fondamentale per coinvolgere gli allievi. Durante l esperienza di insegnamento, limitatamente alla parte delle reti, i ragazzi non risultavano molto coinvolti dalla parte teorica e dai pochi esempi pratici: questo, insieme alla didattica frontale, costituivano i punti di maggiore debolezza della mia attività di insegnamento. I punti di forza erano costituiti dall attività di laboratorio, che avevo sviluppato in modo non approfondito e non opportunamente articolato. Con un approccio didattico di tipo diverso, laboratoriale, con un maggior numero di esercitazioni pratiche diversificate, all insegna del Cooperative learning e della Peer Education, sicuramente si riesce a motivare e coinvolgere attivamente i ragazzi nel processo di apprendimento. Tutto questo ed il supporto derivante dalle nuove tecnologie possono effettivamente fare la differenza: è possibile creare ambienti di apprendimento collaborativi in un contesto facilmente accessibile, stimolante ed efficace per tutti (docenti e digital natives); for all, inclusivi degli studenti meno favoriti che presentano situazioni di svantaggio culturale o ritenuti tradizionalmente (ed erroneamente) meno capaci, diversificati ed individualizzati, pianificando strategie e metodi che consentano un innalzamento dei livelli di apprendimento degli allievi deboli e il conseguimento di alte prestazioni degli allievi più dotati; la possibilità di creare una classe virtuale può contribuire al superamento delle difficoltà relative al confronto de visu con i compagni e con l insegnante, confronto che genera insicurezza e disagio in quegli studenti che non sono culturalmente attrezzati come il resto della classe e sentono di non essere all altezza dei compiti assegnati. In tal senso, la classe virtuale rappresenta una sorta di ambiente protetto in cui lo studente agisce ed interagisce con l insegnante e i compagni, al riparo dal confronto diretto che potrebbe 11

12 coglierlo impreparato. Ad esempio, di fronte alla soluzione di un problema, che sia la comprensione di un testo o la produzione di un elaborato, lo studente con i suoi tempi e nel suo spazio (fisico ed emotivo) può confrontare il proprio lavoro con quello dei compagni; ricorrendo privatamente all insegnante o alle risorse della rete può trovare, senza esporsi, le risposte e il supporto necessario a superare carenze cognitive od operative; la collaborazione in aula virtuale, infine, risulta essere propedeutica ai momenti di confronto nell aula fisica, in quanto attiva quelle interazioni che consentiranno il superamento di timidezze o difficoltà di approccio. L uso contestualizzato delle tecnologie può contribuire a destrutturare la routine rituale della triade lezione-studio-interrogazione, in cui prevale l autorevole trasmissione verticale ed asimmetrica della conoscenza, e favorire una circolazione orizzontale (alla pari) del sapere a più voci. Pensare a procedure o strategie didattiche che prendano in carico lo studente nella sua totalità e diversità, incluse le componenti emotive, le difficoltà relazionali, lo svantaggio socio-culturale oltreché quello cognitivo, implica una forte responsabilizzazione ed una riflessione sul senso del nostro ruolo di educatori. Modificare il metodo di trasmissione dei saperi, infatti, significa in questo contesto operare una reale innovazione a favore della formazione della persona. La didattica dovrebbe essere di tipo inclusivo e, per tale ragione, prevedere che lo svantaggio di tipo cognitivo, emotivo, o sociale, alla stregua di altri bisogni educativi speciali, sia degnato della dovuta attenzione in modo da mettere in atto strategie didattiche adattative e funzionali ai singoli bisogni per garantire il successo scolastico di tutti. Le nuove tecnologie, in tal senso, aprono nuovi orizzonti. 12

13 BIBLIOGRAFIA 1. DOUGLAS COMER, Internet e reti di calcolatori, Addison Wesley (2000); 2. LARRY L. PETERSON, BRUCE S. DAVIE, Reti di calcolatori, Apogeo (2004); 3. NICOLA BLEFARI MELAZZI, Internet :architettura, principali protocolli e linee evolutive, McGraw Hill (2006); 4. KUROSE, ROSS, Reti di calcolatori e Internet: un approccio top-down, Pearson,Addison Wesley (2008); 13

14 ALLEGATO 1: unità didattica sul DNS Prerequisiti Conoscenza del concetto di rete, host, url, architettura client-server, browser, protocollo, indirizzamenti MAC e IP, modello OSI, routing, dispositivi di rete, basi di Java. Obiettivi didattici Acquisire definizione e funzioni del DNS, struttura gerarchica del namespace, dei server DNS; distinguere tra la risoluzione iterativa e ricorsiva dei nomi; recepire l importanza delle techiche di caching adottate dai DNS. Definizione e funzioni del DNS Identificare gli host mediante i loro indirizzi IP è un metodo adatto all elaborazione svolta dai router, ma non molto vicino agli utenti umani, in quanto tali indirizzi non sono facilmente memorizzabili. Per questa ragione ad ogni host di rete viene assegnato un nome univoco simbolico. Mentre gli indirizzi IP hanno lunghezza fissa, sono di più semplice elaborazione per i router e contengono a volte al proprio interno informazioni di instradamento, i nomi degli host hanno lunghezza variabile, sono facilmente memorizzabili e non contengono informazioni che aiutino la rete a localizzare gli host. Per conciliare queste diversi modi di identificare un host occorre un servizio che tratti archivi di nomi per converte gli hostname in indirizzi IP. Questo è il compito principale del Sistema dei Nomi di Dominio (DNS, Domain Name System), un database distribuito implementato in una gerarchia di server dei nomi e un protocollo dello strato di applicazione che consente agli host di comunicare con i server dei nomi in modo da fornirne la traduzione. E basato sul paradigma client/server ed è utilizzato da altri protocolli per la risoluzione dei nomi simbolici: è pertanto un servizio di base di internet. Non si usa un singolo server centralizzato per non avere un namespace piatto, un single point of failure, un volume di traffico eccessivo e per evitare la scalabilità limitata. Funzioni principali del DNS, oltre a stabilire la corrispondenza tra nomi di host ed indirizzi IP sono: - la gestione degli alias in quanto è possibile definire più nomi simbolici per lo stesso host; - il bilanciamento del carico tra le repliche di un server, soprattutto nel caso di siti affollati; per distribuire il carico, ad ogni hostname canonico è associato un gruppo di indirizzi IP, il cui ordine viene ruotato all interno di ciascuna risposta. 14

15 Se, ad esempio un browser web richiede un file su di un server web, viene interrogato il lato client del DNS, che manda la richiesta al server DNS, il quale dopo un tempo dell ordine dei millisecondi fornisce la corrispondenza richiesta. Figura1. Esempio di utilizzo del DNS Struttura gerarchica del database I server dei nomi che implementano il server distribuito del DNS immagazzinano record di risorse (RR, Resource Record ) contenenti la corrispondenza tra i nomi simbolici e gli indirizzi IP. Quando il DNS invia una risposta, questa contiene uno o più RR. Ogni RR specifica le proprietà di una particolare risorsa del dominio a cui si riferisce, come ad esempio l indirizzo IP di un nome appartenente al dominio, l indirizzo IP del Mail Service che è responsabile per il dominio, il database DNS che contiene la mappa nomi di dominio-rr. Un RR contiene i seguenti campi: nome del dominio, TTL (Time to live), classe, tipo, valore. In particolare, il TTL è il tempo di vita di una risorsa e determina il momento in cui una risorsa dovrà essere rimossa dalla cache perché considerata ormai obsoleta. La gerarchia del NAMESPACE Uno spazio per i nomi (name space) definisce l insieme dei nomi possibili. Per risolvere il problema della scalabilità il DNS usa un gran numero di server dei nomi, organizzati gerarchicamente ad albero: ogni livello dell albero è gestito da un entità amministrativa potenzialmente indipendente e ogni sotto-albero rappresenta un dominio. Il namespace gerarchico è simile all indirizzamento usato in altri campi, ad esempio nella rete telefonica oppure nella rete postale. La root rappresenta tutta la rete internet. 15

16 Tipi di DNS server Server dei nomi radice (root name server):quando un server dei nomi locale non può soddisfare immediatamente la richiesta di un host, il server dei nomi locali si comporta come un client DNS e invia la richiesta ad un server dei nomi radice; se quest ultimo ha la registrazione dell host name la invia al DNS locale, diversamente invia la richiesta ad un altro server dei nomi assoluto. Di root name server ne esiste un numero limitato su tutta la rete; ciascuno è realizzato come un cluster di servers replicati e tutti mantengono il database dei RR che contengono gli indirizzi dei Name Server reponsabili dei TLD (domini di alto livello). TDL server ( top level domain server). Sono dei server responsabili dei domini di alto livello, come.com.i domini di primo livello sono suddivisi o per appartenenza geografica (.it,.eu.uk) oppure per tipologia di utilizzo del dominio(.gov,.org,.com,.edu per le università americane ). Server dei nomi assoluto ( authoritative name server): ciascun host viene registrato con un server dei nomi assoluto. In effetti, per ciascun host è richiesta la presenza almeno su due server di nomi assoluti. Un server dei nomi è assoluto se ha sempre un record DNS che traduce il nome simbolico dell host in indirizzo IP. Quando un server dei nomi assoluto riceve una richiesta da un server dei nomi di radice, esso dà una risposta che contiene la correlazione richiesta. Il server radice allora invia la correlazione al server dei nomi locale, che a sua volta la gira all host che l ha richiesta. Server dei nomi locali (local name server): il suo indirizzo IP è solitamente inserito a mano in un host e non appartiene strettamente alla gerarchia. Riceve direttamente dall host il messaggio di richiesta; se non riesce a risolvere il nome, inoltra la richiesta ad un root name server: Se il root name server risolve il nome lo inoltra all host, se no lo invia ad un altro name server che possiede il mapping o l indirizzo IP di un altro DNS in grado di stabilire la corrispondenza. Lo spazio di root, cioè l autorità che crea nuovi TLD e decide chi li gestisce, è comandato da ICANN. I TLD (Top Level Domain) sono amministrati da Network Information Center (NIC) dei vari paesi, mentre i domini di secondo livello, solitamente dati in gestione all ente che ne registra il nome presso il TLD. Figura 3. Amministrazione del Name Space 16

17 Risoluzione iterativa e ricorsiva dei nomi Un meccanismo di risoluzione è una procedura che, quando viene invocata con un nome, restituisce il valore corrispondente. Si ha una risoluzione iterativa della query se ad ogni passo il controllo ritorna al DNS locale e ogni server contattato risponde con il nome di un altro server da contattare; si ha una risoluzione ricorsiva della query quando sono i vari DNS che si passano la richiesta, e ognuno risponde al DNS che lo ha interrogato. Il metodo iterativo è più controllato, ma il DNS locale ha più carico. Figura4. Risoluzione iterativa Figura 5. Risoluzione ricorsiva Tecniche di caching Il caching è ampiamente utilizzato nel DNS per migliorare il tempo di risposta ad una richiesta di risoluzione di un nome simbolico e per diminuire il numero di messaggi spediti sulla rete. Quando un DNS riceve un mapping nome simbolico-indirizzo IP, lo deposita nella memoria locale (cache); se in seguito riceve la richiesta per lo stesso nome simbolico, può fornire l indirizzo IP senza propagare la query. Per gestire gli host effimeri, una registrazione nella cache viene eliminata tipicamente dopo due giorni. 17

18 ALLEGATO 2: attività di laboratorio Esperienza di laboratorio n 1 In questo laboratorio si fa uso del tool nslookup, disponibile nella maggior parte delle piattaforme Linux/Unix e Microsoft. Per eseguire nslookup su Linux/Unix o Windows è sufficiente aprire il Prompt dei comandi. Nella sua forma più semplice, nslookup consente di interrogare un qualunque server DNS: un server radice, un server di dominio top-level, un server di competenza o un server DNS intermedio. Più in dettaglio, nslookup invia una query DNS al server DNS specificato, riceve una risposta dal server e visualizza il risultato. Mostriamo il risultato di tre comandi indipendenti nslookup. Quando si esegue nslookup, se non viene specificato alcun DNS, allora la query viene inviata al server di default. Il primo comando nslookup richiede l'indirizzo IP dell'host La risposta di questo comando contiene due informazioni differenti: il nome e indirizzo IP del server DNS che fornisce la risposta; e la risposta vera e propria, ovvero il nome dell'host e l'indirizzo IP di Il secondo comando nslookup type=ns google.it fornisce l'opzione -type=ns e il dominio google.it. Questo istruisce nslookup a mandare una interrogazione per record di tipo NS verso il server DNS locale: la query chiede i nomi dei server DNS di competenza per il dominio google.it. La risposta indica il server DNS che sta fornendo la risposta (che è il server DNS locale di default) assieme a quattro nameserver. Nslookup indica anche che questa risposta è 18

19 non-autorevole, il che significa che è venuta dalla cache di qualche. Infine, il terzo comando nslookup ns1.google.com indica che vogliamo mandare la query al server DNS ns1.google.com. La sintassi è nslookup -opzione1 -opzione2 host-da-cercare server-dns. In generale, nslookup può essere eseguito con zero, una, due o più opzioni. In aula informatica non è possibile interrogare un server DNS a scelta. I firewall presenti nella rete consentono solo di interrogare il server DNS locale. Esperienza di laboratorio n 2 ipconfig (per Windows) e ifconfig (per Linux/Unix) sono piccoli tool molto utili. ipconfig può essere usato per mostrare la configurazione TCP/IP corrente, i server DNS, le interfacce di rete, e così via. Per esempio, se si vuole vedere la configurazione delle interfacce di rete sul proprio host occorre digitare ipconfig /all nel prompt dei comandi.per vedere i record DNS contenuti nella cache, basta dare il comando ipconfig /displaydns. Per cancellare la cache, dare il comando ipconfig /flushdns. Sui sistemi Linux/Unit l'analogo di ipconfig si chiama ifconfig, ma esso funziona in maniera diversa. Il comando ifconfig visualizza un elenco delle periferiche di rete e della loro configurazione, in modo analogo a ipconfig. Linux/Unix non usa di default una cache DNS, sebbene sia possibile installare un software apposito come nscd (Name Server Cache Daemon) o dnsmasq. Per sapere quali sono i server DNS locali su Linux, quando nessun software di cache DNS è installato, si può usare il comando cat /etc/resolv.conf e controllare le righe che iniziano con server. Esperienza di laboratorio n 3 La getbyname è un metodo della classe InetAddress che consente di interrogare il DNS e di fornire un indirizzo IP corrispondente ad un nome simbolico; in particolare, tale metodo restituisce un Inetaddress, cioè un record di due campi in cui è contenuta la corrispondenza suddetta. import java.net.* import java.io public static void main (string [ ] args) { try { InetAddress address = InetAddress.getByName( ); System.out.println (address); } 19

20 } catch (UnKnownHostException e) {System.out.println ( Non riesco a risolvere il nome ); } Esperienza di laboratorio n 4 Se come argomento della getbyname si mette args [0] si può dare il nome simbolico dalla linea di comando. Esperienza di laboratorio n 5 Provare a disconnettersi dalla rete per verificare che tali metodi danno delle eccezioni. Esperienza di laboratorio n 6 Implementazione della utility di Unix Nslookup, che consente di tradurre nomi di host in indirizzi IP e viceversa: import java.net.*; import java.io.*; public class HostLookUp { public static void main (String [ ] args} { if (args.length > 0) { for (int i=0; i<args.length; i++) { System.out.println (lookup(args[i])) ; } } else {System.out.println( Error ); } Esperienza di laboratorio n 7 Il programma ha lo scopo di attivare o meno del caching a livello della Java Virtual Machine. La proprietà networkaddress.cache.ttl della classe java.security.security.setproperty consente di impostare il numero di secondi in cui una entrata nella cache rimane valida: si prova ad inserire un valore pari a 1000 ms e poi pari a zero. Con un valore della networkaddress.cache.ttl pari a 1000 ms, si setta un ttl della cache pari ad 1 s, cioè la cache viene ripulita ogni secondo. Il metodo System.currentTimeMillis della classe System di Java permette di leggere l orologio di sistema, attraverso la variabile start_time, in cui si memorizza l ora espressa in ms; per 1000 volte viene risolto il nome google.it con il metodo getbyname della classe InetAddress, che consente di interrogare il DNS da Java; viene ripreso il tempo di sistema e memorizzato nella variabile end-time; viene infine stampata la differenza tra l end time e lo start time. La try ed la catch consentono di gestire le eccezioni, utilizzando la superclasse Exception. 20

21 un valore della networkaddress.cache.ttl pari a zero comporta non avere cache, perché questa viene ripulita contiunuamente. Si riscontra che con un ttl pari a zero il tempo di risoluzione di un nome simbolico aumenta di un ordine di grandezza. import java.net.*; public class CachingDNS { public static void main (String[] args) {long start_time = System.currentTimeMillis(); java.security.security.setproperty("networkaddress.cache.ttl","1000"); for (int i=0; i<1000; i++) try{ {InetAddress ia =InetAddress.getByName(" } catch (Exception e){system.out.println(e);}; long end_time = System.currentTimeMillis(); long difference = end_time-start_time; System.out.println ("la differenza e'"+difference);}} 21