I protocolli applicativi

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1 Tecnologie dell Informazione e della Comunicazione per la Protezione Civile Protocolli Applicativi Gianpaolo Cugola Dip. di Elettronica e Informazione I protocolli applicativi Telnet FTP SMTP e POP NNTP HTTP e tecnologie per il web G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 2 1

2 SMTP (Simple( Mail Transfer Protocol) Gestisce l invio di messaggi di posta elettronica attraverso la rete La connessione tra i diversi server di posta avviene attraverso una connessione TCP (porta 25) Ogni utente é identificato dall indirizzo: nomeutente@indirizzo_host Il processo di invio é batch G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 3 POP (Post Office Protocol) Protocollo per la lettura della propria posta da un mail server Sfrutta una connessione TCP sulla porta 110 Fornisce comandi per avere la lista dei propri messaggi, scaricare un messaggio dal server al client, cancellare un messaggio dal server L autenticazione è basata su una coppia usernamepassword che viene scambiata in chiaro tra client e server G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 4 2

3 SMTP e POP: il funzionamento della posta su Internet Invio (smtp) Ricezione (pop) Invio (smtp) G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 5 Il world-wide wide-web: web: Sommario Il web: architettura, schema di funzionamento e tecnologie principali Il web come esempio di applicazione c/s Il browser e il server I protocolli http e ssl Proxy e firewall Gli url, il linguaggio html e i css I motori di ricerca per il web Altre tecnologie per il web Tecnologie lato client linguaggi di scripting (javascript, vbscript), applet, tecnologie basate su plugin (flash, vrml,...) Tecnologie lato server cgi-bin, linguaggi di scripting (asp, jsp, php), servlet XML G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 6 3

4 Il WWW: funzionamento L utente richiede una risorsa (solitamente un documento) identificata da un URL Lo user agent (browser) interpreta l URL e inoltra una richiesta al server opportuno (ftp, http, gopher...) Il server fornisce la risorsa richiesta o un messaggio di errore Lo user agent interpreta i contenuti del messaggio di risposta Se il messaggio è un documento HTML il browser si occupa automaticamente di reperire le sottoparti referenziate nel documento (immagini, applet java...) La risorsa viene presentato all utente, eventualmente con l ausilio di programmi esterni (mpeg player, audio player) G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 7 Il www come esempio di applicazione C/S Risposta Richiesta G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 8 4

5 Il web: Architettura generale Browser HTML javascript vbscript applet flash vrml... DB... Application Server LAN WAN Prot. applicativo LAN-WAN WAN Gateway CGI HTTP Firewall HTTP Proxy HTTP Server web URL MIME Cache Log HTML, ASP, JSP, PHP GIF, JPEG Programmi CGI Servlet G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 9 Il browser Gioca il ruolo del client Gestisce l interazione con l utente Interpreta il linguaggio html e presenta i dati a video Generalmente include: un interprete per i principali linguaggi di scripting lato client una JVM per l esecuzione degli applet e la possibilità di invocare plug-in per visualizzare i formati non direttamente supportati Esempi: MS Internet Explorer, NS Mozilla,... G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 10 5

6 Il server web Risponde alle richieste del browser Trasmettendo i dati richiesti (file html, immagini, applet, script flash,...) Invocando i programmi cgi Spesso include: un interprete per i principali linguaggi di scripting lato server una JVM per l esecuzione delle servlet... Esempi: MS Internet Information Server, Netscape Server, Apache G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 11 HTTP Il protocollo per la comunicazione tra browser e server web Sfrutta una connessione TCP sulla porta 80 Usa gli URL come meccanismo di indirizzamento Usa il protocollo MIME per definire il tipo dei dati trasportati Caratteristiche: ogni connessione permette una singola transazione il trasferimento dati è binario G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 12 6

7 SSL: Secure Socket Layer Protocollo per la comunicazione sicura tra due partner Originariamente sviluppato dalla Netscape è oggi uno standard accettato dalla IETF Nasce per risolvere i problemi di sicurezza nella comunicazione tra client e server web ma definisce un protocollo generale indipendente dall applicazione Si utilizzano url del tipo per indicare comunicazione basata su SSL È stato pensato per essere facilmente estensibile e configurabile Caratteristiche: Protocollo con connessione (client e server mantengono diverse informazioni relativi alla sessione a partire dalla chiave crittografica) Basato su TCP/IP (porta 443) Comunicazione crittografata Possibilità di mutua autenticazione tra client e server basata su certificati Caching dei parametri della comunicazione per un efficiente ripristino di comunicazioni interrotte G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 13 Proxy e Firewall Proxy Si pone come intermediario tra client e server Effettua il caching delle pagine web in maniera da migliorare le prestazioni percepite dall utente... Riducendo il traffico di rete Firewall Filtra le comunicazioni per aumentare la sicurezza In base al protocollo e/o agli indirizzi sorgente e destinazione Generalmente: blocca tutte le comunicazioni provenienti dall esterno lascia passare le comunicazioni provenienti dall interno G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 14 7

8 Uniform Resource Locator Gli URL definiscono una sintassi e una semantica per l identificazione e l accesso a risorse su Internet Un URL definisce: quale protocollo (schema) usare per accedere alla risorsa (cioè quale server contattare) una coppia <username,password> opzionali (da usare ad esempio nel caso di FTP) il nome del server e la porta presso cui è disponibile il servizio il path della risorsa il nome della risorsa eventuali parametri da passare alla risorsa Esempio: G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 15 URL: protocolli supportati http Hypertext Transfer Protocol ftp File Transfer Protocol gopher Gopher Protocol mailto Indirizzo di posta elettronica news Usenet news nntp Usenet news con solo accesso locale telnet, rlogin, tn3270 Riferimento a sessioni interattive wais Wide Area Information Server G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 16 8

9 Esempi di URL ar.gz;type=i prog.tcl/pathinfo?mychoice=yes&options=rrf telnet://ipese3.elet.polimi.it news:comp.os.linux G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 17 Il linguaggio HTML HyperText Markup Language permette di creare semplici documenti ipertestuali platform-independent Versione corrente: 4 Un documento HTML è costituito da testo e da un insieme di TAG I TAG HTML specificano: il formato del testo (grassetto, titolo, ecc.) connessioni ipertestuali con altri documenti tabelle, applet,... G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 18 9

10 Elementi base dei TAG <H1 ALIGN=center>La verità</h1> Start-tag Attributo Carattere codificato End-tag A volte è possibile omettere gli end-tag (ad es. <P>) A volte è possibile omettere i valori degli attributi I tag e i nomi degli attributi sono case-insensitive Alcuni caratteri speciali (<,>,&,,à) vanno codificati con una sequenza di escape &#xxx; G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 19 Struttura di un documento HTML Un documento HTML è delimitato dal tag HTML ed è composto da: Head: delimitato dal tag HEAD contiene le metainformazioni del documento: come minimo il titolo (tag TITLE) Body: delimitato dal tag BODY contiene il corpo del testo G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 20 10

11 Head: Elementi fondamentali TITLE definisce il titolo del documento e viene usato dal browser come nome di riferimento del documento all interno dei bookmark BASE definisce un URL di riferimento per gli URL relativi (attributo HREF) G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 21 Body: Elementi fondamentali Il body contiene il testo della pagina formattato utilizzando i diversi tag disponibili Tra questi vi sono (HTML 4) Commenti: <!-- commento --> Heading: H1,, Hn Markup Liste Immagini Link ipertestuali Applet Forms Tabelle Frames G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 22 11

12 Pregi e difetti di HTML Pregi Semplice Standard Indipendente dalla piattaforma (un file html è un file di puro testo) Difetti All interno di una pagina html è impossibile mantenere separati gli aspetti di contenuto da quelli di formattazione E quasi impossibile ottenere pagine che siano contemporaneamente facili da consultare a video e su carta Soluzione: i CSS G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 23 I cascading style sheet I CSS permettono una agevole separazione tra forma e contenuto Per ogni pagina html è possibile specificare le caratteristiche di formattazione di ogni tag Ad esempio è possibile dire che il tag H1 deve apparire in bold, 20pt, blu Tale specifica può essere inserita nello header della pagina o può apparire in un file distinto In tal modo è possibile centralizzare in un unico punto gli aspetti di formattazione relativi a tutte le pagine di un certo sito Il meccanismo del cascading permette di differenziare in maniera agevole tra caratteristiche generali e caratteristiche specifiche di una singola pagina E possibile associare stili diversi a diversi supporti (video, carta, ecc.) G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 24 12

13 I motori di ricerca per il WWW Directory based: Mantengono un data base di URL organizzati attraverso un indice di argomenti Esempio: Text based: Mantengono un data base di URL indicizzati attraverso un insieme di parole chiave automaticamente estratte dal documento a cui l URL punta Esempio: Archivi universali: Permettono ricerche su più motori in parallelo Esempio: G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 25 Linguaggi di scripting lato client E possibile inserire piccoli programmi all interno del codice html (tag <script>) Tali programmi vengono interpretati dal browser Attraverso tali linguaggi è possibile definire pagine web dinamiche Il cui aspetto e contenuto cambia in risposta a eventi compiuti dall utente (es. click del mouse,...) Principali linguaggi: Javascript: simile a Java, standard (ECMA script), utilizzabile con tutti i principali browser VBscript: derivato dal Visual Basic, proprietario (MS), direttamente utilizzabile con il solo Internet Explorer G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 26 13

14 Javascript: : Esempio <html> <head> <script language="javascript"> function red_blue(data) { if(data.style.color=="red") data.style.color="blue"; else data.style.color="red"; } </script> </head> <body bgcolor="#ffffff"> <h1 onclick="red_blue(this);">prova di javascript</h1> Cliccare sul titolo per cambiare colore. </body> </html> G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 27 Applet E possibile specificare (tag <applet>) che in un certo punto di una pagina web deve essere inserita una applicazione Java Il file.class dell applicazione viene scaricato dal server ed eseguito dal browser (che integra una JVM) Attraverso gli applet è possibile eseguire applicazioni di ogni tipo sul client scaricandole dinamicamente dal server Si tratta d un esempio di mobilità di codice Esempi di applet: Bottoni animati, banner pubblicitari, giochi, client per chat e altre applicazioni distribuite,... G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 28 14

15 Plugin Plugin: Programmi esterni che si integrano con l interfaccia del browser per gestire formati proprietari I browser più avanzati sono capaci di invocare plugin per gestire i formati che non vengono supportati direttamente Esempio: Macromedia flash player, plugin vrml,... G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 29 Flash Linguaggio definito da Macromedia per descrivere pagine multimediali animate Integra funzionalità di descrizione di pagina (orientate a pagine grafiche) con un linguaggio di scripting per la gestione delle animazioni e degli eventi utente Particolarmente indicato per pagine con grafica animata G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 30 15

16 VRML: Virtual Reality Modeling Language Si tratta di un linguaggio per la descrizione di ambienti ( mondi ) 3D contenenti hyperlink ad altri mondi o a pagine 2D in HTML Nell ultima versione supporta effetti complessi come luci di vario tipo, texture, effetto nebbia, meccanismi di collision detection, suoni e si integra con Java e Javascript per la gestione dinamica dei mondi Non è un estensione di HTML, bensì ne è un complemento, pertanto richiede browser o plug-in dedicati I mondi VRML possono essere creati a mano, ma solitamente vengono costruiti attraverso appositi editor grafici G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 31 CGI: Common Gateway Interface Si tratta di uno standard per interfacciare applicazioni esterne con server HTTP Esempi di utilizzo: generazione automatica di documenti prelevando dati da DB, interpretazione di dati provenienti da form, comunicazione con server applicativi di tipo diverso,... A fronte di una richiesta da parte del client viene eseguito sul server un programma che riceve come parametri i valori specificati nella richiesta Il programma produce una risposta che viene impacchettata dal server e instradata al client G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 32 16

17 CGI: Funzionamento Un URL può referenziare un programma Il server viene configurato in modo da tradurre particolari path (solitamente.../cgi-bin) in invocazioni di programmi in particolari directory (ad es. /www/scripts) Directory CGI Programma Informazioni Extra Query data G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 33 Programmi CGI e comunicazione server-gateway I programmi CGI possono essere scritti in qualunque linguaggio di programmazione C, C++, Tcl, Perl, Bourne shell,... Esistono diverse librerie per l implementazione di programmi CGI Per estrarre i dati provenienti dal client e per generare la risposta La comunicazione tra server e gateway sfrutta speciali variabili d ambiente e/o lo standard input per i dati in ingresso mentre i risultati sono prodotti dal gateway sullo standard output Una volta che il programma CGI ha generato una risposta, il server vi aggiunge tutti i campi necessari alla gestione del protocollo HTTP (codice di stato, autenticazione etc.) e la spedisce al client G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 34 17

18 Linguaggi di scripting lato server Invocare programmi esterni per generare pagine web al volo è molto costoso in termini prestazionali Per ottenere lo stesso risultato si possono usare script inseriti all interno della pagina html interpretati dal server per generare la pagina finale vera e propria Principali linguaggi oggi in uso: VBscript (ASP - Active Server Pages), Javascript (JSP - Java Server Pages), PHP (opensource) G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 35 Servlet Programmi del tutto equivalenti ai programmi CGI ma scritti in Java, compilati, ed eseguiti in una JVM integrata nel server Usate per generare pagine al volo accedendo a DBMS esterni o comunicando con server applicativi di tipo diverso Più efficente rispetto alle tecnologie interpretate (si esegue codice Java compilato ) e anche rispetto al protocollo CGI (la JVM nella quale le servlet eseguono è integrata nel server web) G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 36 18

19 XML: un linguaggio a markup estensibile L Extensible Markup Language (XML) è uno standard del W3C nato nel febbraio del 1998 Si tratta di un linguaggio a markup estensibile Un sottoinsieme di SGML Con il quale è possibile creare nuovi tag Tale linguaggio può essere usato per descrivere, in forma testuale, informazioni strutturate Es. Descrivere un prodotto avente un codice, un colore, una descrizione testuale Descrivere un prodotto composto da parti ognuna delle quali caratterizzata da informazioni specifiche Il suo ambito naturale di utilizzo è quindi nel supporto alle attività di business-to-business G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 37 XML: un linguaggio a markup estensibile Come tutte le specifiche W3C, XML è uno standard aperto e indipendente dalla piattaforma Un documento XML è un documento di puro testo composto da dati e tag In tal senso un documento XML assomiglia ad un documento HTML L intero linguaggio HTML può essere definito usando XML G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 38 19

20 XML: un esempio <?xml version="1.0" standalone="yes"?> <person> <name> <title>ing.</title> <first-name>mario</first-name> <last-name>rossi</last-name> </name> <address type= work > <street>p.zza Leonardo da Vinci</street> <number>1</number> <city>milano</city> <country>italia</country> <zipcode>20133</zipcode> </address> </person> G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 39 XML vs. HTML HTML è un linguaggio di descrizione di pagina I tag HTML permettono di descrivere come certe informazioni dovranno apparire a video HTML fornisce informazioni legate all aspetto dei dati XML è un linguaggio di descrizione di dati I tag XML nascono per definire informazioni riguardanti il tipo del dato, come esso sia strutturato e cosa le diverse parti rappresentino I tag HTML sono predefiniti Nuove versioni di HTML aggiungono sempre nuovi tag XML permette la definizione di nuovi tag G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 40 20

21 Possibili utilizzi di XML In generale XML facilita lo scambio di dati tra applicazioni Per applicazioni di business-to-business Per permettere l interoperabilità tra applicazioni diverse Es. Database Per creare formati standard che superino i vincoli dei formati proprietari (es. file word vs. XML) Miglioramento delle tecnologie di ricerca Es. ricerca di informazioni commerciali (prezzo migliore per un certo tipo di prodotto) Scambio di informazioni tra agenti o tra agenti e siti Se HTML è il linguaggio per il rendering di informazioni sotto forma di pagine web, XML è il linguaggio per lo scambio dati su web G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 41 Caratteristiche di un documento XML Ogni documento XML inizia con una dichiarazione nella forma: <?xml version="1.0" standalone="yes"?> Un documento XML può essere: Ben formato Valido Un documento ben formato soddisfa le regole generali di XML Per ogni tag aperto ne esiste uno chiuso Vengono rispettate le regole di inclusione... Un documento valido è un documento ben formato al quale è associato un document type definition (DTD) Il DTD definisce quali tag possano essere utilizzati e come G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 42 21

22 Documenti ben formati Un documento XML è ben formato se: Ha uno ed un solo elemento radice Che non è contenuto all interno di nessun altro elemento Viene rispettata la regola di corretto annidamento tra elementi Per ogni start-tag interno ad un elemento X esiste un end-tag posto prima della fine di X Vengono rispettate le regole sulla sintassi dei tag Uso di soli caratteri alfanumerici nel nome del tag, Un documento ben formato può essere utilizzato per descrivere un qualsiasi tipo di dato Ad esso non è esplicitamente associato alcun descrittore del tipo G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 43 I DTD Un DTD definisce le regole che un documento XML deve soddisfare per essere considerato valido rispetto a quel DTD Tali regole definiscono nome e tipo del contenuto di ogni elemento che può apparire nel documento Nonché le regole che definiscono dove tale elemento può o deve apparire all interno del documento Un DTD rappresenta la definizione della grammatica di un linguaggio Il linguaggio che deve essere usato per definire tutti i documenti validi rispetto a quel DTD G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 44 22

23 I DTD: Un esempio <!ELEMENT MEMO (TO,FROM,SUBJECT,BODY,SIGN)> <!ATTLIST MEMO importance (HIGH MEDIUM LOW) "LOW"> <!ELEMENT TO (#PCDATA)> <!ELEMENT FROM (#PCDATA)> <!ELEMENT SUBJECT (#PCDATA)> <!ELEMENT BODY (P+)> <!ELEMENT P (#PCDATA)> <!ELEMENT SIGN (#PCDATA)> <!ATTLIST SIGN signaturefile CDATA #IMPLIED CDATA #REQUIRED> G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 45 Documenti validi Un documento XML è valido se: E ben formato Ha un DTD associato E conforme al DTD associato Rispetta le regole sintattiche ivi definite Un documento XML valido inizia con la dichiarazione: <?xml version="1.0" standalone= no"?> L associazione documento XML DTD si ottiene tramite l uso del tag DOCTYPE nel documento XML: <!DOCTYPE MEMO SYSTEM "memo.dtd"> oppure <!DOCTYPE MEMO [ ] G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 46 23

24 XML: un insieme di tecnologie CSS XSL XSLT XPath DOM G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 47 XML: Quali strumenti Strumenti di editing Browser Strumenti per la verifica di correttezza Verifica che un documento sia ben formato Verifica che un documento sia valido Strumenti per il parsing Creano un albero di oggetti che descrive il documento XML Tipicamente disponibili per Java e C++ Generalmente consentono anche il passaggio inverso G. Cugola - Tecnologie dell'informazione e della comunicazione per la protezione civile 48 24