Università degli Studi di Trento Facoltà di Ingegneria Corso di Fondamenti di Informatica Anno Accademico 2001/2002. Dispensa su Internet

Transcript

1 Università degli Studi di Trento Facoltà di Ingegneria Corso di Fondamenti di Informatica Anno Accademico 2001/2002 Dispensa su Internet Vincenzo D'Andrea Ottobre 2001

2 Indice 1. INTRODUZIONE DEFINIZIONE DI INTERNET CLIENT-SERVER SERVIZI PROTOCOLLO TCP/IP GLI ELEMENTI COSTITUTIVI DEL PROTOCOLLO FORMATO DEI PACCHETTI NOMI E INDIRIZZI DOMINI I DOMINI DI ALTO LIVELLO ATTUALI I NUOVI DOMINI DI ALTO LIVELLO TRASMISSIONE FILES CON FTP LA POSTA ELETTRONICA STRUTTURA DI UN MESSAGGIO MIME ED ATTACHMENTS LE FUNZIONALITÀ DI UN SISTEMA DI GESTIONE BIBLIOGRAFIA... 9 APPENDICE 1: BIT & BYTES APPENDICE 2: IL SISTEMA BINARIO Indice

3 1. Introduzione Questa dispensa raccoglie gli appunti relativi alle lezioni su Internet del corso di Fondamenti di Informatica, preparati da alcuni studenti (Francesco Franceschini e Matteo Frisinghelli nell anno accademico ; Roberto Lodola, Luca Mantovani e Emiliano Tamè nell anno accademico ), rivisti ed integrati da Vincenzo D Andrea. La presente versione viene messa a disposizione degli studenti per fornire materiale di studio. Il merito di aver raccolto negli appunti il materiale presentato a lezione va sicuramente agli studenti che si sono fatti carico di questo lavoro, mentre la responsabilità dei contenuti e le eventuali imprecisioni sono responsabilità del docente. Eventuali commenti o segnalazioni di errori possono essere inviate a <dandrea@ing.unitn.it>. 2. Definizione di Internet La rete Internet è un insieme di calcolatori collegati fra loro: nei collegamenti le informazioni viaggiano come segnali elettrici attraverso reti telefoniche o altri canali di comunicazione. La definizione più generale di Internet si basa su due aspetti: il protocollo e la configurazione. Il protocollo è l insieme di definizioni che regolano lo scambio di informazioni tra computer in rete. Tutti i computer collegati alla rete Internet devono essere in grado di scambiare informazioni con altri computer utilizzando il protocollo TCP/IP (presentato nel successivo punto 4), sia direttamente che indirettamente per mezzo di opportuni punti di traduzione tra protocolli diversi (gateway). Un computer collegato alla rete Internet è detto host. Dal punto di vista della configurazione, Internet è una rete di reti. Ciascuna rete gode di autonomia sia dal punto di vista tecnico (quali modalità di connessione utilizzare, quali sistemi operativi,...) che dal punto di vista della gestione. A livello centrale vengono gestiti gli aspetti legati al regolare le risorse comuni (i nomi dei computer connessi alla rete, i nuovi servizi e protocolli,...). Anche dal punto di vista dei costi del collegamento è utilizzata una struttura gerarchica che fraziona i costi fino agli utenti finali. Una maniera più legata alle funzionalità definisce Internet in base ai servizi forniti, quindi è parte di Internet un host che può accedere ai servizi della rete o fornirne. 2.1 Client-Server La modalità di funzionamento della maggior parte delle attività svolte con Internet si basa sul paradigma client-server. Il server mette a disposizione di altri computer della rete un servizio (ad esempio, accesso a informazioni) - nel computer server è presente un applicazione che gestisce l erogazione del servizio. Un altro computer della rete ha il ruolo di client: gli utenti di tale computer possono utilizzare uno specifico programma per accedere al servizio fornito dal server. Lo scambio di dati avviene tra il programma client ed il programma server. Pagina 2 di 10

4 3. Servizi Nella rete Internet vi sono numerosi servizi attivi. Alcuni servizi sono standard ma pressoché chiunque potrebbe definire, realizzare e mettere a disposizione un nuovo servizio. I principali servizi standard disponibili in Internet sono quelli sotto elencati. WWW (World Wide Web) Il servizio WWW ha lo scopo di permettere un efficace scambio di informazione. Il servizio si basa sul concetto di ipertesto, un testo che può essere letto seguendo più percorsi di lettura e che può essere frammentato in più documenti. Nell accezione data al termine in ambito Web, i documenti dell ipertesto possono essere ovunque nella rete Internet. Il servizio WWW domina oggi l uso di Internet, al punto che questo servizio viene spesso confuso con l intera Internet. FTP (File Transfer Protocol) Il servizio FTP viene utilizzato per il trasferimento di file da un computer ad un altro. In pratica, un file presente sul disco di un computer remoto può essere trasferito sul proprio PC e viceversa. Sistema di posta elettronica utilizzato dagli utenti della rete per scambiare messaggi. Oltre a messaggi di semplice testo, è possibile allegare ai messaggi di posta elettronica anche file di vario tipo (Audio, software, grafica,...). News Si tratta di gruppi di discussione e di scambio di materiale informatico. La modalità di funzionamento è analoga a quella di una bacheca, o meglio alle bacheche elettroniche dei BBS (Bulletin Board System). Ciascun utente può appendere il proprio messaggio e/o leggere tutti o parte dei messaggi. I Newsgroup (le bacheche) sono organizzati in una gerarchia a seconda degli argomenti trattati. Il nome di un newsgroup è composto da una serie di informazioni che permettono di identificarne il contenuto. Ad esempio, comp.os.win95.bugs. La parte comp è comune a tutti i newsgroup che trattano di informatica; la parte OS ne identifica un sottoinsieme, quelli che trattano di sistemi operativi; la parte WIN95 restringe il campo al sistema Windows 95; infine la parte BUGS indica quale particolare aspetto del sistema W95 viene trattato nel newsgroup. Telnet Il protocollo Telnet è il principale tra quelli che permettono il cosiddetto login remoto" cioè la possibilità di operare con un sistema remoto. Inizialmente progettato come sistema di collegamento di una rete di terminali ad un computer remoto che elabora e distribuisce le informazioni, Telnet utilizza principalmente sistemi Linux o Unix (sistemi operativi che permettono la multiutenza). Quando si utilizza Telnet, le operazioni svolte vengono eseguite sulla macchina remota mentre l input e output avvengono con la macchina locale Comunicazione interattiva Attraverso la rete Internet è possibile dialogare con altri utenti (purché questi siano contemporaneamente collegati alla rete) attraverso chat line, gestite da appositi programmi (IRC e simili). Attraverso l utilizzo di programmi tipo NetMeeting, con gli opportuni dispositivi hardware, è inoltre possibile effettuare un collegamento audio e/o video (per esempio videoconferenze) in tempo reale e a bassi costi. Una Pagina 3 di 10

5 potenzialità ancora poco sfruttata ma con enormi potenzialità è l interoperabilità tra la comunicazione vocale su Internet ed il telefono standard. Collaborazione Oltre alla semplice comunicazione tra utenti, è possibile utilizzare la rete come supporto alla vera e propria collaborazione nell ambito di un gruppo di lavoro. Ad esempio, sono disponibili applicativi che permettono la condivisione di applicazioni (la schermata di un programma qualsiasi viene mostrata a due utenti connessi alla rete, gli utenti possono prendere a turno il controllo dell applicazione), l utilizzo di lavagne trasparenti (nel caso dell applicazione condivisa, una lavagna è una sorta di foglio trasparente sovrapposto alla finestra dell applicazione, sul quale gli utenti possono fare annotazioni, schizzi, etc.), l accesso controllato a database di informazioni, etc... Altro... Altri servizi hanno a che fare con il reperimento di files (archie), le informazioni su utenti di utenti di un sistema (finger), archivi di file di testo (gopher), database di informazioni indicizzate (wais), giochi di ruolo (muds),... I programmi client utilizzati per accedere ai vari servizi possono essere specifici per accedere ad un singolo servizio (ad es. un programma per la posta elettronica) oppure possono operare con più servizi (ad es. un browser web). 4. Protocollo TCP/IP 4.1 Gli elementi costitutivi del protocollo Per gestire la comunicazione tra più elaboratori in rete è indispensabile utilizzare in tutti gli elaboratori un unico sistema di trasmissione dei dati (chiamato protocollo). sistema trasmettente Sistema ricevente APPLICAZIONE FRAMMENTAZIONE INDIRIZZO TCP (trasmissione) IP (rete) APPLICAZIONE RICOSTRUZIONE INDIRIZZO FISICO FISICO Nella rete Internet viene utilizzato il protocollo TCP/IP (Trasmission Control Protocol / Internet Protocol), formato da vari protocolli di trasmissione e di gestione della comunicazione in rete. Proprio per sottolineare il fatto che è costituito da numerosi protocolli specifici, il TCP/IP viene definito una protocol suite. Il protocollo TCP/IP Pagina 4 di 10

6 è basato su una struttura a strati (layer). Nello schema viene presentata la struttura logica degli strati del protocollo TCP/IP. Lo strato di applicazione è quello in cui i dati da trasmettere vengono preparati prima della trasmissione e dove vengono interpretati ed utilizzati dopo la ricezione. Il successivo strato (generalmente detto di trasporto ) ha il compito di ricevere i dati dall applicazione e gestirne la frammentazione in pacchetti durante la trasmissione e la ricostruzione in ricezione. Oltre alla funzione di frammentazione/ricostruzione il TCP si incarica anche di garantire la trasmissione dei dati: se l applicazione non riceve una segnalazione di errore, i dati sono stati certamente recapitati al destinatario. Un altro protocollo di gestione dello strato di trasmissione è UDP (User Datagram Protocol). Questo è utilizzato dalle applicazioni che non necessitano delle caratteristiche di garanzia di trasmissione date da TCP e devono accedere il più semplicemente possibile allo strato di rete (IP). In particolare UDP viene utilizzato spesso in reti locali e per applicazioni in cui la verifica dell integrità dei dati trasmessi/ricevuti viene comunque svolta a più alto livello (ad es. condivisione di dischi). Lo strato inferiore (generalmente detto di rete ) gestisce gli indirizzi di rete dei due computer coinvolti nello scambio di dati e la consegna di quanto ricevuto al protocollo dello strato superiore (ad es. TCP o UDP). Lo strato fisico, infine, gestisce l inoltro dei dati da trasmettere ai dispositivi elettronici di collegamento alla rete vera e propria. 4.2 Formato dei pacchetti Ciascuno degli strati attraverso cui passano i dati da trasmettere aggiunge ai dati una intestazione (header) contenente alcune informazioni gestite dai protocolli dello strato. Lo schema sotto riportato presenta un pacchetto di informazioni pronto ad essere trasmesso in rete. header IP header TCP DATI Destinatario Mittente Protocollo N ordine Applicazione Tra le informazioni che il TCP inserisce nel proprio header vi sono un numero d ordine progressivo (che permette di ricostruire i dati frammentati) e un indicazione di quali siano le applicazioni che trasmettono e ricevono i dati (il codice usato è detto numero di porta ). Il protocollo IP inserisce nel proprio header varie informazioni tra cui gli indirizzi del sistema di provenienza (mittente) e di destinazione (destinatario) e il codice del protocollo dello strato di trasporto (TCP o UDP). 5. Nomi e Indirizzi Un nome di un host Internet è formato da una sequenza di caratteri il cui significato è descritto nella successiva parte 6. Il nome è utilizzato per la facilità di memorizzarlo e per la possibilità di assegnare un significato evidente agli occhi degli utenti di Internet. Pagina 5 di 10

7 Ad esempio, il nome indica l host che gestisce il servizio WWW per l Università di Trento. I programmi ed i sistemi che permettono agli utenti di operare con la rete utilizzano una rappresentazione diversa per individuare gli host della rete. Viene utilizzato un indirizzo numerico, contenuto in 32 bit. La conversione tra indirizzi numerici e nomi viene effettuata da appositi server detti Name Server. 6. Domini Il sistema di nomi di host in Internet si basa su una suddivisione gerarchica. Più nomi di macchine fanno riferimento ad un dominio, più nomi di domini fanno riferimento ad un dominio di alto livello ( top level domain ). Un indirizzo Internet (ad es. oppure aleph.italy.xyz.com) può essere letto a tre livelli diversi: Un dominio di alto livello. Nell esempio:.it oppure.com Un dominio (insieme di computer gestiti da una organizzazione o parte di essa). Nell esempio: unitn nel top level domani.it (l Università di Trento) oppure italy.mbs ne top level domain.com (il dipartimento che si occupa dell Italia nella ditta MBS) Un calcolatore oppure un servizio della rete. Nell esempio: www nel dominio unitn.it oppure aleph nel dominio italy.mbs.com. 6.1 I domini di alto livello attuali I domini di alto livello sono suddivisi in sette domini funzionali. Uno di questi è ulteriormente suddiviso in tutti i nomi abbreviati di nazioni. I principali domini di alto livello sono:.com.edu.gov.mil.net.org.con per organizzazioni a carattere commerciale per organizzazioni di ricerca, educative e culturali americane per enti del governo americano (esclusi quelli militari) per enti delle forze militari statunitensi per organizzazioni che forniscono servizi di rete per altre organizzazioni (ad es., non commerciali) nome fittizio per i top level domain di connotazione geografica. Viene sostituito dalla specifica abbreviazione di un Paese. Esempi:.it Italia.uk Inghilterra.ar Argentina.ca Canada.fr Francia.mn Mongolia.hk Hong Kong.ir Iran.de Germania.my Malesia.tr Turchia.cg Congo 6.2 I nuovi domini di alto livello In seguito all esplosione nell uso di Internet, la richiesta di domini è notevolmente incrementata e la stessa definizione dei domini di alto livello è attualmente ritenuta inadeguata all uso di Internet (specialmente in riferimento alle attività di carattere commerciale). Nel novembre del 2000, sono stati definiti sette nuovi domini di top Pagina 6 di 10

8 level, al momento non del tutto operativi, che si aggiungeranno a quelli attualmente utilizzati. I nuovi domini sono:.biz.info.name.aero.coop.museum per attività di business ( per scopi vari ( per gli individui ( per l industria aerospaziale ( per società cooperative ( per musei ( per professionisti ( Per i primi tre domini top level (biz, info e name) l attivazione è imminente ed è possibile registrare un dominio (ottobre 2001). 7. Trasmissione files con FTP Il servizio FTP è dedicato al trasferimento di files tra host di Internet. Ci sono due modalità di utilizzo di FTP: utilizzando sistemi in cui si ha a disposizione un accesso (username e password) oppure utilizzando sistemi ad accesso libero (utilizzando come username ftp, e come password il proprio indirizzo di posta elettronica. Il programma client, attraverso cui accedere al servizio, può presentare all utente un interfaccia a caratteri (il programma ftp per Unix) oppure grafica (il programma fetch per Macintosh oppure winftp per Windows). Le principali funzionalità che sono previste dal protocollo sono le seguenti (in maiuscolo il nome del comando previsto dal protocollo): GET: trasferimento di file dal sistema remoto al sistema locale PUT: l inverso CD: il cambiamento di directory di lavoro sul sistema remoto LCD: idem, sul sistema locale DIR, LS: elenco dei file contenuti nella directory di lavoro nel sistema remoto (con più o meno dettagli sui file) ASCII: predispone la trasmissione di file di testo standard (non formattato) BINARY: predispone la trasmissione di file non testuali MGET, MPUT: analoghi a GET e PUT, per trasferire più file con un solo comando, 8. La posta elettronica Per potersi avvicinare all'utilizzo della posta elettronica ( ) è necessario conoscere come è strutturato un indirizzo: nel caso più generale, un indirizzo di E- mail è strutturato in due parti, separate dal Le due parti indicano l utente e l'host (macchina collegata alla rete, comprensivo di nome del dominio). Ad esempio, Pagina 7 di 10

9 nell indirizzo la stringa dandrea indica l utente e ing.unitn.it l host. I protocolli usati nel trasferimento di posta elettronica sono: SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): per la spedizione di un messaggio e per il trasferimento di un messaggio tra due host; POP (Post Office Protocol): per ricevere sul proprio PC un messaggio depositato su un server di posta elettronica. 8.1 Struttura di un messaggio Una messaggio di è diviso in due parti: una parte di intestazione (header) e una parte di messaggio vero e proprio (body). Nel header sono presenti numerose informazioni, contenute in campi. Il contenuto di alcuni campi viente inserito dall utente: l'indirizzo del destinatario (To), l oggetto del messaggio (Subject), eventuali indirizzi di persone che riceveranno copia del messaggio stesso (Cc), eventuali indirizzi di persone che riceveranno copia del messaggio all insaputa degli altri destinatari (Bcc). Altri campi vengono compilati automaticamente dal sistema di gestione della l'indirizzo del mittente (From), la data di spedizione (Date), un numero di riconscimento del messaggio (Message-Id). La seconda parte della è formata dal body: corpo del messaggio in cui l utente inserisce il testo da inviare. Il messaggio standard può contenere solo caratteri alfanumerici standard (niente lettere accentate). 8.2 MIME ed Attachments Il protocollo MIME definisce delle estensioni allo standard e consente di allegare ad un messaggio anche immagini, suoni, documenti formattati, fogli elettronici, programmi. Dato che il protocollo per lo scambio di posta elettronica è definito per il solo testo senza formato, tutti questi tipi di documenti vengono codificati dal gestore dei messaggi. La codifica degli allegati consiste in una traduzione del contenuto in caratteri alfanumerici che vengono poi inseriti nel messaggio di posta elettronica. Il file che viene inserito in forma codificata nel messaggio viene chiamato Attachment o Allegato. Il MIME è quindi lo standard che permette di identificare, all interno di un messaggio, il testo fittizio (allegato codificato) distinguendolo dal vero e proprio testo. 8.3 Le funzionalità di un sistema di gestione Nella gestione della posta elettronica sono coinvolti sia i programmi che hanno a che fare con la trasmissione dei messaggi (detti genericamente MTA - Mail Transport Agent) che i programmi con cui interagiscono gli utenti per inviare o ricevere i messaggi (detti genericamente MUA - Mail User Agent). Le funzionalità qui descritte sono quelle di un generico MUA. Le due principali funzionalità di un MUA sono: invio di messaggi: all utente viene richiesto di specificare i campi To, Subject, etc. e di costruire il contenuto del messaggio (con un editor di testo oppure incorporando un file preparato precedentemente) Pagina 8 di 10

10 la ricezione di messaggi: l utente può leggere i messaggi ed in seguito richiederne la cancellazione o la memorizzazione in contenitori diversi da quello utilizzato per la posta in arrivo Dopo aver ricevuto un messaggio, questo può essere utilizzato per una delle seguenti operazioni: risposta (reply): vengono predisposti dal MUA il campo To, in base al From del messaggio a cui si risponde, e il campo Subject, che riprende il Subject del messaggio a cui si fanno precedere i caratteri RE: per indicare che si tratta di risposta. In genere è possibile istruire il MUA in modo che il messaggio a cui si risponde venga incluso in quello di risposta in modo da poterne citare delle parti (le righe di testo del messaggio originale vengono precedute da un carattere che li distingue, in genere > ). inoltro (forward): il messaggio viene rispedito ad altro indirizzo, il messaggio originale viene inserito in quello che si inoltra, con opportuni segnalatori di inizio e fine, per distinguerlo da eventuali parti scritte da parte di chi inoltra. rispedizione (bounce, redirect): il messaggio viene rispedito ad altro indirizzo, non viene data la possibilità di modificarne il contenuto, se chi riceve l inoltro attiva un messaggio di risposta, tale messaggio verrà indirizzato al mittente iniziale (non a chi ha inoltrato). Bibliografia Un testo, reperibile in biblioteca, che fornisce una buona panoramica di Internet e dei principali servizi è: Calvo, Ciotti - Internet 2000:Manuale per l'uso della rete Laterza Una introduzione alle problematiche relative alla privacy in Internet: Una storia di Internet sintetica ma molto completa ed autorevole (è scritta dai principali attori della nascita e dello sviluppo della rete) si trova in: Quasi tutti gli standard Internet vengono proposti e diffusi mediante documenti chiamati RFC (Request For Comments). Gli RFC sono disponibili on-line, un sito dove si trovano tutti i più recenti è: Una descrizione (molto tecnica) della suite di protocolli TCP/IP si trova in: Uyless Black, Il manuale TCP/IP, McGraw Hill, 1995 Pagina 9 di 10

11 Appendice 1: bit & bytes In un calcolatore l informazione viene rappresentata in mediante segnali elettrici. La maniera più semplice ed efficiente per trattare segnali elettrici è verificare la presenza o assenza di segnale. Di conseguenza, per codificare l informazione si possono utilizzare due valori, corrispondenti a presenza/assenza. I due simboli utilizzati per rappresentare i valori sono 0 e 1. Un bit è la più piccola unità di informazione trattabile da un calcolatore, ovvero un valore 0 o 1. Avendo a disposizione due soli simboli, si possono rappresentare i numeri con il sistema binario (Appendice 2). Un gruppo di 8 bit viene definito byte. Un byte è quindi un numero binario di 8 cifre, che può assumere 256 valori diversi: i numeri interi da 0 a 255. I multipli utilizzati sono calcolati a fattori di 1024 (2^10) e sono: Kilobyte (1024 Byte), Megabyte (1024 Kilobyte), Gigabyte (1024 Megabyte), etc. Per rappresentare i numeri negativi si utilizza il bit più significativo per indicare il segno. Di conseguenza, a parità di bit utilizzati, il numero di valori positivi rappresentabili si dimezza (ad esempio, per un byte rimangono 7 bit utili, con i quali rappresentare i valori positivi da 0 a 127 e i valori negativi da -1 a -128). Per rappresentare i numeri reali si utilizza la cosiddetta rappresentazione in virgola mobile. I numeri vengono riportati ad una forma normale, i cui tutte le cifre significative appaiono dopo la virgola ( diventa x1000). Vengono poi immagazzinati separatamente, in numero opportuno di byte, il valore della parte frazionaria (detta mantissa, nell esempio) e il valore della potenza di dieci che la moltiplica (detto esponente, 3 nell esempio). Per rappresentare i caratteri alfanumerici e di punteggiatura si utilizza generalmente il codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange) che fa corrispondere 7 bit ad un carattere. Ad esempio: A =65, B =66, ( =40, ) =41, etc. Appendice 2: il sistema binario Come premessa è bene ricordare che il sistema numerico che utilizziamo normalmente è basato su una rappresentazione posizionale dei numeri. Ogni cifra ha un peso che dipende dalla posizione nella sequenza di valori. Il peso viene assegnato con potenze crescenti di un valore detto base. Ad esempio nel numero 3251 le cifre, lette da destra verso sinistra, valgono: 1 unità (peso 10^0=1), 5 decine (peso 10^1=10), 2 centinaia (peso 10^2=100), 3 migliaia (peso 10^3=1000). Il numero di simboli usati per rappresentare le cifre è pari alla base utilizzata. Nel caso usuale, si utilizzano 10 simboli: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Il sistema binario è un sistema numerico posizionale a base 2. In tale sistema si utilizzano due simboli: 0 e 1. Il peso delle posizioni è dato da potenze crescenti di due. Ad esempio nel numero binario le cifre, lette da destra verso sinistra, valgono: 1x2^0, 1x2^1, 0x2^2, 0x2^3, 1x2^4 (ovvero 19 in base 10). Pagina 10 di 10