Tecnologie di Sviluppo per il Web

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1 Tecnologie di Sviluppo per il Web Architettura e Protocolli versione 1.0 del 11/03/2003 G. Mecca mecca@unibas.it Università della Basilicata Architettura e Protocolli >> Sommario Sommario Introduzione Architettura Server Web Proxy e Caching Browser URI Codifica degli URI Riferimento ad URI Tipi MIME HTTP 1.0 Transazioni Autenticazione Messaggi HTTP 1.1 Connessioni Persist. Host Virtuali Autenticazione HTTPS, SSL cenni Nuove Intestazioni 2

2 Architettura e Protocolli >> Introduzione Introduzione La storia di questo corso comincia nell 89 Tim Berners-Lee al CERN, progetto WWW primi prototipi nel 1991 Idea: definire la tecnologia per un ipertesto multimediale distribuito ( distributed hypermedia ) ipertesto = testo a sviluppo non lineare multimediale = più di un medium 3 Architettura e Protocolli >> Introduzione Introduzione Tre idee fondamentali un protocollo client-server (HTTP) un sistema di indirizzamento (URL) un linguaggio per la compilazione (HTML) Inizialmente pubblicazione di contenuti (documenti) Oggi 80% dei flussi Internet contenuti e servizi (sistemi informativi) sviluppo rapido, metodi non consolidati 4

3 Architettura e Protocolli >> Architettura Architettura Architettura Client-Server richieste (URL) browser HTTP risposte Rete TCP/IP Server protocollo HTTP risorse Applicazione (es: Java) client HTTP 5 Architettura e Protocolli >> Architettura Architettura Risorse contenuti o servizi interattivi Contenuti server: invia documenti ipermediali (pagine) browser: visualizza e consente la navigaz. Servizi Interattivi server: esegue la logica applicativa browser: gestisce l interfaccia con l utente 6

4 Architettura e Protocolli >> Architettura >> Server Web Server Web Server HTTP include autenticazioni e autorizzazioni Gestore del file system contenuti statici salvati come file Server applicativo protocollo di interfaccia tra http e applicazioni (es: CGI) gestore di applicazioni e componenti 7 Architettura e Protocolli >> Architettura >> Server Web Architettura di Riferimento Architettura a 3 livelli Registrazione degli accessi (log) browser HTTP Applicazione (es: Java) client HTTP Rete TCP/IP HTTP Gestore dei Fie Server Web file system Server Applicativo componenti DBMS DB 8

5 Architettura e Protocolli >> Architettura >> Server Web Server Web Apache HTTP Server (httpd.apache.org) open source (deriva da NCSA) server HTTP vari protocolli di interfaccia con server applicativi (es: CGI, PHP) Microsoft Internet Information Services server HTTP integrato con il server applicativo.net 9 Architettura e Protocolli >> Architettura >> Server Web Server Web Apache Tomcat (jakarta.apache.org) server applicativo open source per Servlet e JSP include server HTTP Sun IPlanet, Oracle Application Server, Bea WebLogic ed altri server applicativi commerciali per J2EE includono server HTTP JBoss ( server applicativo open source per J2EE include server HTTP 10

6 Architettura e Protocolli >> Architettura >> Server Web Server Web Apache è il server Web più diffuso 11 Architettura e Protocolli >> Architettura >> Caching e Proxy Caching e Proxy Caching a vari livelli delle risposte Registrazione degli accessi (log) browser Cache del browser Server Proxy Cache del proxy HTTP Gestore dei Fie Cache del server file system Server Applicativo componenti Server Web DBMS DB 12

7 Architettura e Protocolli >> Architettura >> Server Web Server Web In sintesi: Principali servizi del server servizio HTTP verso il client autenticazione e autorizzazione gestione delle risorse sul file system gestione delle applicazioni registrazione degli accessi gestione dei meccanismi di caching 13 Architettura e Protocolli >> Architettura >> Browser Web Browser Web Principali servizi consente di specificare le richieste (URL) implementa il protocollo HTTP visualizza il contenuto delle risposte e consente la navigazione cache locale altri servizi (preferiti, stampa, salva, ecc.) Browser diversi, diverse compatibilità 14

8 Architettura e Protocolli >> Architettura >> Browser Web Browser Web Microsoft Internet Explorer gratuito, arrivato alla versione 6 (prima 2, 3, 4, 5) leader di mercato Netscape gratuito, arrivato alla versione 6.2 (Gecko e Mozilla) prima: Netscape Navigator (2, 3, 4 fino a 4.78) Opera adware, arrivato alla versione 6 (5 per Linux) Lynx browser esclusivamente testuale, arrivato alla v Architettura e Protocolli >> Architettura >> Browser Web Browser Web Altri browser Amaya, browser di del consorzio W3C Konqueror, browser di KDE Galeon, browser di Gnome Browser per disabili es: IBM Home Page Reader Browser per dispositivi mobili es: Eudora Web per Palm es: Pocket Internet Explorer per Pocket PC 16

9 Architettura e Protocolli >> Architettura >> Browser Web Browser Web: Statistiche Browser Fonte 1 Fonte 2 Fonte 3 IE5 (<) 56% 58% 40% IE6 (>) 32% 32% 31% IE4 (<) NN4 (<) Opera (>) NN3 IE3 Altri 3.7% 4.6% 0.7% 0.05% 0.05% 1.5% 2.7% 5.0% Gecko (>) 1.1% 1.1% 13% 0.15% 1.4% 0.05% 0.1% 1.8% 5.8% 0.55% 0.05% 0.2% 7.4% Fonte: aprile Architettura e Protocolli >> URI Uniform Resource Identifiers (URI) Sistema di Indirizzamento su Web stringhe di caratteri ASCII identificatori le risorse Standard IETF (RFC 2396) Internet Engineering Task Force Uniform Resource Identifiers (URI) UniformResource Locators (URL) UniformResource Names (URN) 18

10 Architettura e Protocolli >> URI Uniform Resource Identifiers (URI) URL la risorsa è fisicamente accessibile la stringa descrive il metodo (primario) per accedere alla risorsa URN la stringa non descrive il metodo d accesso la risorsa può non essere fisicamente accessibile (es: namespace) Ci concentreremo sugli URL 19 Architettura e Protocolli >> URI URI Forma generale <protocollo>:<parte-dipendente-dal-protocollo> Esempi: ftp://lab.unibas.it/pub mailto:mecca@unibas.it gopher://spinaltap.micro.umn.edu/00/ news:comp.infosystems. telnet://melvyl.ucop.edu/ 20

11 Architettura e Protocolli >> URI URI basati su HTTP Organizzazione gerarchica delle risorse file system virtuale vista sul file system reale del server Directory radice / es: f:\sito\ Sottodirectory es: f:\sito\immagini\ >> /immagini/ File es: f:\sito\immagini\icon.gif >> /immagini/icon.gif 21 Architettura e Protocolli >> URI URI basati su HTTP Alias percorsi corrisponenti a punti di montaggio E possibile montare: altre porzioni del file system es: e:\utenti >> /users/ e:\utenti\gmecca\ >> /users/gmecca/ e:\utenti\index.html >> /users/index.html oppure applicazioni (>>) 22

12 Architettura e Protocolli >> URI URI basati su HTTP f:\ e:\ File system reale Programmi sito dati utenti immagini pagine gmecca icon.gif index.html File system virtuale / immagini pagine users icon.gif index.html gmecca 23 Architettura e Protocolli >> URI URI basati su HTTP Forma generale Server e Porta nome o indirizzo IP del server e porta TCP su cui il servizio ascolta (standard:80) Percorso percorso nel file system virtuale Query lista di coppie nome=valore separate da & nel caso la risorsa sia un applicazione, parametri per l esecuzione 24

13 Architettura e Protocolli >> URI >> Codifica dell URI Codifica dell URI ( URI Encoding ) Caratteri riservati nella sintassi ";" "/" "?" ":" "@" "&" "=" "+" "$" "," Caratteri esclusi dalla sintassi "<" ">" "#" "%" <"> "{" "}" " " "\" "^" "[" "]" "`" Questi caratteri devono essere codificati %<hex><hex> es: %20 <hex><hex>: codifica hex del codice ASCII 25 Architettura e Protocolli >> URI >> Codifica dell URI Codifica dell URI Esempi

14 Architettura e Protocolli >> URI >> Riferimento ad URI Riferimento ad URI URI Reference riferimenti utilizzati nei collegamenti ipertestuali Può essere assoluto relativo Assoluto URI completo 27 Architettura e Protocolli >> URI >> Riferimento ad URI Riferimento ad URI Riferimento relativo contiene solo <percorso>[?<query>] relativo ad un URI base di riferimento viene automaticamente espanso dal browser Esempio lauree/informatica.html >> >> 28

15 Architettura e Protocolli >> URI >> Riferimento ad URI Riferimento ad URI File indice standard URI il cui percorso termina con una cartella; es: viene servito un file standard se è presente; es: index.html Frammenti è possibile fare riferimento ad un frammento di una pagina (ormai poco usati) #<identificatore-del-frammento> 29 Architettura e Protocolli >> Tipi MIME Tipi MIME ( MIME Types ) Il contenuto corrispondente ad un URI diversi formati (es: testo, HTML, gif, jpeg ) Il server specifica al browser il tipo MIME tipo del contenuto ( Contenty-Type ) Multipurpose Internet Mail Extension Identificatori standard per vari tipi di file Standard IETF (RFC 2045, RFC 2046) mantenuti da IANA 30

16 Architettura e Protocolli >> Tipi MIME Tipi di Contenuto ( Content-Types ) text text/plain text/html text/xml image image/gif image/jpeg image/png application application/pdf application/zip application/msword application/x- video video/mpeg audio multipart multipart/form-data message model 31 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 HTTP 1.0 Standard IETF (RFC 1945) >> HTTP 1.1 Protocollo di applicazione Browser Web HTTP TCP IP applicazione trasporto rete Server Web HTTP TCP IP collegamento Fisico fisico Fisico 32

17 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Transazioni HTTP 1.0: Transazioni Filosofia protocollo non orientato alle connessioni protocollo privo di stato Transazione scambio di messaggi tra server e client il client apre una connessione TCP con il server il client invia la richiesta sulla connessione il server invia la risposta sulla connessione la connessione viene chiusa 33 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Transazioni HTTP 1.0: Transazioni connect() browser connect() connessione (IP, porta) es: ACK richiesta (URI) es: /index.html risposta connessione (IP, porta) es: ACK richiesta (URI) /icons/dot.gif risposta accept() Server Web accept() 34

18 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Autenticazione HTTP 1.0: Autenticazione Utenti, password e autorizzazioni Reami ( Realms ) gruppi di risorse che condividono le stesse autorizzazioni; nome di reame Autenticazione di tipo elementare ( Basic ) il server chiede al client di autenticarsi per il reame il client chiede nome utente e password all utente il client invia nome utente e password in chiaro al server (codificati come base64) il browser ricorda le autorizzazioni ricevute 35 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Autenticazione HTTP 1.0: Autenticazione browser nome utente password connect() connect() connessione (IP, porta) es: ACK richiesta (URI) es: /privato/index.html richiesta di autenticazione (reame) es: Area Privata connessione (IP, porta) es: ACK risposta nome utente e password es: Pinco, segreto accept() accept() Server Web non è necessario digitare nome utente e password per altre risorse del reame 36

19 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Formato dei Messaggi HTTP 1.0: Formato dei Messaggi Struttura generale dei messaggi <linea iniziale> [<intestazione 1 >: <valore 1 >] [ ] [<intestazione n >: <valore n >] <linea vuota> [<corpo del messaggio>] 37 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Formato dei Messaggi HTTP 1.0: Richiesta Linea iniziale della richiesta <metodo> <URI> HTTP/1.0 Metodo GET, HEAD, POST Metodo GET metodo standard, URI, corpo vuoto GET /index.html HTTP/1.0 GET /users/gmecca/index.html HTTP/1.0 GET /bollo.cgi?targa=ab123de HTTP/1.0 38

20 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Formato dei Messaggi HTTP 1.0: Richiesta Metodo HEAD chiede in risposta solo le intestazioni, corpo vuoto HEAD /index.html HTTP/1.0 HEAD /bollo.cgi?targa=ab123de HTTP/1.0 Metodo POST query al server nel corpo del messaggio invece che nell URI (dati privati o di una certa lunghezza) POST /bollo.cgi HTTP/1.0 (in questo caso la query è nel corpo) 39 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Formato dei Messaggi HTTP 1.0: Risposta Linea iniziale della risposta HTTP/1.0 <codice numerico> <descrizione> Codice numerico 1xx: messaggio informativo 2xx: successo 3xx: c è stata una redirezione 4xx: errore sul lato del client 5xx: errore sul lato del server 40

21 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Formato dei Messaggi HTTP 1.0: Risposta Esempi: HTTP/ OK risorsa nel corpo del messaggio HTTP/ Moved Permanently HTTP/ Moved Temporarily nuovo URI nel corpo del messaggio HTTP/ Not Found HTTP/ Unauthorized HTTP/ Server Error 41 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Formato dei Messaggi HTTP 1.0: Intestazioni Intestazioni dei messaggi ( Entity header ) Content-Type es: Content-Type: text/html Content-Encoding es: Content-Encoding: x-zip Content-Length es: Content-Length: 650 Last-Modified es: Last-Modified Thu, 01 Apr :00:00 GMT Expires es: Expires: Thu, 01 Apr :00:00 GMT Allow es: Allow: GET, HEAD 42

22 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Formato dei Messaggi HTTP 1.0: Intestazioni Intestazioni generali ( General header ) Date es: Date: Thu, 01 Apr :00:00 GMT Pragma es: Pragma: no-cache Intestazioni della risposta ( Response h. ) Server es: Server: Apache Location es: Location: WWW-Authenticate es: WWW-Authenticate: Basic realm= Area Privata 43 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Formato dei Messaggi HTTP 1.0: Intestazioni Intestazioni della richiesta ( Request h. ) User-Agent es. User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; Q312461) User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-us; rv:0.9.4) Gecko/ Netscape6/6.2 From es. From: mecca@unibas.it If-Modified-Since es. If-Modified-Since: Thu, 01 Apr :00:00 GMT Authorization es. Authorization: Basic QWxhZGRpbjpvcGVuIHNl== Referer es. Referer: 44

23 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Formato dei Messaggi HTTP 1.0: Un Esempio di GET Richiesta GET /news/index.html HTTP/1.0 User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.0; Windows XP) Opera 6.0 [en] Referer: <linea vuota> Risposta HTTP/ OK Date: Thu, 01 Apr :00:00 GMT Content-Type: text/html Content-Length: 1534 <html> <head> </html> 45 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.0 >> Formato dei Messaggi HTTP 1.0: Un Esempio di POST Richiesta POST /bollo.asp HTTP/1.0 User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.0; Windows XP) Opera 6.0 [en] targa=ab123de&utente=mario% 20Rossi Risposta HTTP/ OK Date: Thu, 01 Apr :00:00 GMT Content-Type: text/html Content-Length: 2384 Pragma: no-cache <html> </html> 46

24 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 HTTP 1.1 Standard IETF (RFC 2616) Principali obiettivi migliorare le prestazioni di HTTP 1.0 rendere il protocollo più flessibile Problemi di HTTP 1.0 lentezza e congestione nelle connessioni ( hack ) limitatezza nel numero di IP limiti del meccanismo di autorizzazione limiti nel controllo dei meccanismi di caching 47 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 HTTP 1.1 Novità connessioni persistenti host virtuali autenticazione crittografata ( digest ) nuovi metodi chunked encoding miglioramento dei meccanismi di caching 48

25 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 >> Connessioni Persistenti HTTP 1.1: Connessioni Persistenti Modalità standard di HTTP/1.1 più di una transazione si può svolgere lungo la stessa connessione TCP nuova intestazione del client Connection: close (per i client HTTP/1.0) nuovo messaggio del server HTTP/ Continue il server può chiudere la connessione unilateralmente dopo un certo timeout 49 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 >> Connessioni Persistenti HTTP 1.1: Connessioni Persistenti connect() browser connessione (IP, porta) es: ACK richiesta (URI) es: /index.html risposta richiesta (URI) /icons/dot.gif Connection: close risposta accept() Server Web 50

26 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 >> Host Virtuali HTTP 1.1: Host Virtuali Ad uno stesso Ip possono corrispondere nomi diversi e server diversi requisito importante per i provider IP e porta non bastano più ad identificare il server Nuova intestazione del client Host: serve a specificare il nome del server es: Host: 51 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 HTTP 1.1: Hosts Virtuali Indirizzo IP con due host: >> /news/index.html Richiesta al sito 1: GET /news/index.html HTTP/1.1 Host: Richiesta al sito 2: GET /news/index.html HTTP/1.1 Host: 52

27 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 >> Autenticazione HTTP 1.1: Autenticazione Digest Le password non vengono trasmesse Il server invia al browser una stringa ( nonce ) Il browser risponde con nome utente un valore crittografato basato su: nome utente, password, URI e nonce (algoritmo MD5, sunto di 128 bit in formato ASCII) il browser ricorda l autorizzazione 53 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 >> Autenticazione HTTP 1.1: Autenticazione Digest Esempio: Richiesta GET /privato/index.htm HTTP/1.1 Risposta HTTP/ Unauthorized WWW-Authenticate: Digest realm= Area Privata", nonce="dcd98b7102dd2f0 Il browser richiede nome utente e password all utente Nuova Richiesta GET /privato/index.htm HTTP/1.1 Authorization: Digest username= Pinco", realm= Area Privata", nonce=" dcd98b7102dd2f0", uri="/privato/index.htm", response="6629fae49393a c4ef1 Nuova Risposta (2xx oppure 4xx) 54

28 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 >> HTTPS, SSL cenni HTTPS: Cenni Anche il sistema Digest ha difetti HTTPS: HTTP over SSL (RFC 2818) soluzione considerata più sicura SSL: Secure Socket Layer protocollo di trasporto tutti i messaggi sono crittografati crittografia a chiave pubblica (certificato) trasparente per lo sviluppatore 55 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 HTTP 1.1: Nuovi Metodi Aggiornamenti delle risorse sul server PUT: salvare risorse sul file system del server DELETE: eliminare risorse dal file system del server poco utilizzati per motivi di sicurezza Diagnostica della rete OPTIONS TRACE UPGRADE 56

29 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 HTTP 1.1: Altre Novità Chunked-Encoding la risposta può essere inviata al client a pezzi, anche prima di conoscerne la lunghezza totale Miglioramento dei meccanismi di caching gestione molto più sofisticata delle cache più accuratezza nella specifica di validità algoritmi standard di verifica della validità 57 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 >> Nuove Intestazioni HTTP 1.1: Nuove Intestazioni Intestazioni Generali Date Pragma Cache-Control Connection Trailer Transfer-Encoding Upgrade Via Warning Intestazioni di Entità Allow Content-Encoding Content-Length Content-Type Expires Last-Modified Content-Language Content-Location Content-MD5 Content-Range 58

30 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 >> Nuove Intestazioni HTTP 1.1: Nuove Intestazioni Int. di Richiesta Authorization From If-Modified-Since Referer User-Agent Accept Accept-Charset Accept-Encoding Accept-Language Expect Host If-Match If-None-Match If-Range If-Unmodified-Since Max-Forwards Proxy-Authorization Range TE 59 Architettura e Protocolli >> HTTP 1.1 >> Nuove Intestazioni HTTP 1.1: Nuove Intestazioni Intestazioni di Risposta Location Server WWW-Authenticate Age ETag Retry-After Vary 60

31 Architettura e Protocolli >> Sommario Sommario Introduzione Architettura Server Web Proxy e Caching Browser URI Codifica degli URI Riferimento ad URI Tipi MIME HTTP 1.0 Transazioni Autenticazione Formato dei Messaggi HTTP 1.1 Connessioni Persist. Host Virtuali Autenticazione HTTPS, SSL cenni Nuove Intestazioni 61