Protocolli strato applicazione in Internet

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1 Protocolli strato applicazione in Internet Gruppo Reti TLC Protocolli di strato applicativo - 1

2 Modello client-server Tipica applicazione tra client e server Client: inizia comunicazione verso server chiede servizio al server (WWW, ) Server: fornisce servizio richiesto se disponibile invio pagine Web, application transport network data link physical request reply application transport network data link physical Protocolli di strato applicativo - 2

3 Protocolli strato applicazione Risoluzione indirizzi DNS Posta elettronica SMTP, POP3, IMAP Trasferimento file FTP Condivisione file NFS Emulazione di terminale (accesso remoto) telnet World Wide Web HTTP Newsgroup NTTP Gestione rete SNMP Molti protocolli basati su comandi in caratteri ASCII! Protocolli di strato applicativo - 3

4 DNS: Domain Name System Traduce nomi di host in indirizzi di rete Basato sul concetto di dominio Insieme di host appertenenti allo stesso gestore Spazio dei nomi gerarchico con valori arbitrari associati ad ogni campo Ogni campo è separato dal successivo dal carattere. Protocolli di strato applicativo - 4

5 DNS: Gerarchia dei nomi Domini di primo livello Gerarchia organizzativa (.com,.edu,.gov,.mil,.net,.org) Gerarchia nazionale (.it,.uk,.fr) Domini di secondo livello Ad esempio quelli universitari (stanford, polito) o quelli di organizzazioni di grandi dimensioni (nsf) Ad ogni nome è associato un tipo, che definisce se l'indirizzo è associato ad un host, ad un utente, ad una casella di posta elettronica Protocolli di strato applicativo - 5

6 DNS: Caratteristiche Sono supportati gli alias tra nomi logici ed indirizzi IP e viceversa Per accedere ai servizi si consulta un domain name server Le informazioni sono distribuite nella rete su diversi DNS, Domain Name Server Organizzati ad albero con root DNS e DNS dei vari domini Ogni sottorete (logica) Internet ha un proprio DNS primario, che contiene informazioni locali e può essere interrogato da host che appartengono alla stessa o ad altre sottoreti logiche, nonché da altri DNS Protocolli di strato applicativo - 6

7 DNS: Caratteristiche Importanza di buone politiche di caching per evitare di contattare troppe volte altri DNS al di fuori della sottorete logica. Ogni DNS risponde ad una well known port (53 per UDP e TCP). Si possono utilizzare direttamente gli indirizzi Internet evitando di contattare il name server. Protocolli di strato applicativo - 7

8 Posta elettronica Nei sistemi di posta elettronica si possono identificare (utilizzando terminologia OSI): UA (User Agent) interfaccia con l'utente fornisce servizi di invio e ricezione messaggi, gestione liste di indirizzi, gestione cartelle (folder) MTA (Message Transfer Agent) accetta i messaggi dallo UA e si comporta come un ufficio postale elettronico MS (Message Store) memorizzazione messaggi in transito o destinati ad un determinato MTA Protocolli di strato applicativo - 8

9 Posta elettronica: Internet Gli standard e i protocolli fondamentali sono: il formato dei messaggi di posta (RFC* 822) il formato MIME per la definizione del formato dei dati, che estende il formato dell'rfc 822 il protocollo SMTP (RFC 821) il protocollo POP (RFC 1939) solo per prelevare, da MS a UA il protocollo IMAP (RFC 2060) per leggere e gestire cartelle di posta elettronica su MS * RFC=Request For Comments, gli standard di Internet Protocolli di strato applicativo - 9

10 RFC 822: Standard per il formato Definisce: dei messaggi formato per il trasferimento di messaggi ASCII puri (7 bit) formato degli indirizzi di posta elettronica Divisione solamente concettuale tra busta (envelope) e contenuto (message) Ogni mail contiene una intestazione (envelope) in ASCII e di seguito il messaggio stesso in ASCII (segnalazione in banda) Protocolli di strato applicativo - 10

11 RFC 822: Standard per il formato dei messaggi Ogni campo (riga) dell'intestazione contiene una parola chiave, seguita dal carattere ':' e da un valore. Ad esempio From: andrea@polito.it (Andrea Bianco) Gli indirizzi sono indicati come nome_utente@host.dominio Protocolli di strato applicativo - 11

12 MIME: Multi-purpose Internet Mail Extension Definizione di formato per messaggi multimediali, estensione dei messaggi in formato testo dell'rfc 822 (caratteri ASCII a 7 bit) Struttura messaggio MIME: Intestazione (header) Corpo del messaggio (body) Header e body sono separati da una linea vuota Protocolli di strato applicativo - 12

13 SMTP: Simple Mail Transfer Protocol Specifica il protocollo per trasportare un messaggio di posta elettronica da una macchina ad un'altra macchina, ovvero tra due MTA Non specifica come il gestore di mail accetta messaggi da parte dell'utente Non specifica il metodo di memorizzazione e la frequenza di tentativi di invio dei messaggi La comunicazione tra un client ed un server SMTP consiste nello scambio di comandi in caratteri ASCII (è quindi leggibile). Protocolli di strato applicativo - 13

14 SMTP I messaggi attendono sempre un riscontro (ACK) Inizialmente si stabilisce una connessione (TCP) tra client e server Il client attende dal server il messaggio 220 READY FOR MAIL Il client risponde con HELO ed identificandosi Il server si identifica con il messaggio 250 Protocolli di strato applicativo - 14

15 SMTP Il client può trasferire più messaggi, chiudere la connessione oppure chiedere di scambiare ruolo tra client e server Il trasferimento di un messaggio inizia con il comando MAIL FROM: Il server risponde con 250 OK Seguono una serie di comandi che identificano i destinatari del messaggio: RCPT TO:, ad ognuno dei quali il server risponde con 250 OK oppure con 550 se si verifica un errore Protocolli di strato applicativo - 15

16 SMTP Il comportamento in caso di errore non è specificato (ma quasi tutti i client inviano il messaggio a tutti gli altri destinatari e riportano l'errore a chi ha inviato il messaggio) Il client inizia la trasmissione dell'intestazione e del messaggio con comando DATA Il server risponde con 354 Start mail input, seguito dalla sequenza di caratteri utilizzata per terminare il messaggio di mail La comunicazione termina con il comando QUIT Protocolli di strato applicativo - 16

17 SMTP: esempio di comunicazione Server: 220 Beta.gov Simple Mail Transfer Service Ready Client: HELO Alpha.edu Server: 250 Beta.gov Client: MAIL Server: 250 OK Client: RCPT Server: 250 OK Client: RCPT Server: 550 No such user Protocolli di strato applicativo - 17

18 SMTP: esempio di comunicazione Client: DATA Server: 354 Start mail input; end with <CR><LF>.<CR><LF> Client: body of the message Client: body of the message Client: <CR><LF>.<CR><LF> Server: 250 OK Client: QUIT Server: 221 Beta.gov Service closing transmission channel Protocolli di strato applicativo - 18

19 POP: Post Office Protocol Non conviene mantenere sempre attivo un sistema di trasporto di messaggi di posta elettronica: un calcolatore potrebbe non avere le risorse computazionali per mantenere attivo un SMTP server un calcolatore potrebbe non essere permanentemente attivo e connesso alla rete È necessario utilizzare uno User Agent Protocolli di strato applicativo - 19

20 POP3 Il protocollo POP3 permette di interrogare un server di posta elettronica Fornisce solo la funzionalità di trasferimento dei messaggi dal MS allo UA Servizio POP 3 fornito dal server sulla porta 110; il protocollo utilizza connessioni TCP Protocolli di strato applicativo - 20

21 WWW (World Wide Web): caratteristiche Introdotto dal Cern nel 1990 e presentato nel 1991 Ha avuto una diffusione enorme ed è stata la causa principale dell'esplosione recente di Internet Permette la consultazione di documenti disponibili su Internet in modalità ipertestuale. Un ipertesto è un testo in cui è possibile associare ad alcuni elementi (ad esempio le parole) un riferimento ad altri documenti. Tali parole sono dette ancore o collegamenti ipertestuali. Protocolli di strato applicativo - 21

22 WWW: caratteristiche Fornisce una interfaccia grafica semplice e intuitiva, che contiene testi, immagini, filmati e che consente di creare interfacce per l'accesso a basi di dati e archivi Permette una compatibilità semplice con i servizi di altro tipo forniti su Internet quali news, ftp, telnet, gopher Protocolli di strato applicativo - 22

23 WWW: caratteristiche Le pagine sono create utilizzando il linguaggio HTML (Hyper Text Markup Language), un linguaggio per la descrizione degli ipertesti Lo scambio di messaggi tra server WWW e client WWW si basa sul protocollo HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), definito negli RFC 1945 (versione 1.0) e RFC 2068 (versione 1.1) Protocolli di strato applicativo - 23

24 WWW: funzionamento L'utente (il client) richiede una risorsa specificandone la URL (Uniform Resource Locator) mediante il browser. La URL non necessariamente si riferisce ad una pagina WWW, ma ad una generica risorsa Internet Il browser interpreta l'url ed inoltra una richiesta al server opportuno utilizzando il protocollo appropriato (FTP, GOPHER, HTTP) Il server fornisce la risorsa richiesta (oppure un messaggio di errore) utilizzando lo stesso protocollo Protocolli di strato applicativo - 24

25 WWW: funzionamento Il browser interpreta i contenuti del messaggio di risposta ed agisce di conseguenza Se la risorsa è una pagina WWW, ovvero un documento HTML, il browser automaticamente inoltra la richiesta delle informazioni (filmati, immagini, applet java, ) cui si fa riferimento nella pagina HTML Il browser interpreta la risorsa ricevuta e la presenta sullo schermo eventualmente con l'ausilio di programmi esterni per la presentazione di filmati o di audio di qualità; tali programmi sono detti plugin Protocolli di strato applicativo - 25

26 WWW: funzionamento I client WWW, i browser, sono quindi programmi che interpretano il linguaggio HTML e presentano sullo schermo le pagine WWW e che utilizzano per il trasferimento delle informazioni il protocollo HTTP e il formato di indirizzamento proprio delle URL I browser sono anche in grado di utilizzare altri protocolli per fornire interfaccia con i servizi più tradizionali disponibili su Internet Protocolli di strato applicativo - 26

27 Formati e protocolli per il WWW Formato MIME definizione del formato dei dati, estensione del formato dei messaggi di posta elettronica definiti nell'rfc 822 Formato URL (RFC 2396) definizione del formato utilizzato per identificare le risorse Protocollo HTTP (RFC 2068) trasmissione delle informazioni tra client e server WWW Protocolli di strato applicativo - 27

28 Formati e protocolli per il WWW Linguaggio HTML descrizione dei documenti ipertestuali Interfaccia CGI per potere dialogare con altre applicazioni non appartenenti al mondo WWW (ad esempio, per ottenere accesso alle basi dati) Protocolli di strato applicativo - 28

29 URL: Uniform Resource Locator Per identificare una risorsa su Internet si utilizza una forma di indirizzamento definita in modo formale mediante una sintassi La risorsa è denominata URL (Uniform Resource Locator) oppure URI (Uniform Resource Identifier). Il formato è definito nell'rfc Protocolli di strato applicativo - 29

30 URL: Uniform Resource Locator Una URL definisce: un protocollo (servizio) per accedere alla risorsa opzionalmente, una coppia <nome_utente, password>, ad esempio per il servizio ftp il nome del server (un indirizzo IP simbolico o numerico) presso cui il servizio è disponibile ed opzionalmente la porta TCP a cui tale servizio viene fornito il direttorio (path) che contiene la risorsa il nome della risorsa (nome file che la contiene) eventuali parametri che si intende passare alla risorsa Protocolli di strato applicativo - 30

31 Ad esempio, la URL URL: Esempio identifica: protocollo http server miosito.pippo.it path pagine/diario come il direttorio in cui trovare la risorsa necessaria sabato.html come risorsa da prelevare Protocolli di strato applicativo - 31

32 URL: protocolli supportati Protocollo http ftp gopher mailto news telnet Servizio Pagine WWW File Gopher Posta elettronica Usenet news Sessioni interattive Esempio gopher://services.csp.it:70/11/teletext/rai/notizie news: telnet://pol88a.polito.it Protocolli di strato applicativo - 32

33 Il protocollo HTTP Il protocollo HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) è definito nell'rfc 1945 per la versione 1.0 e nell'rfc 2068 per la versione 1.1 Utilizzato per il trasferimento delle informazioni tra client e server WWW Basato sull'invio di richieste da parte del client risposte da parte del server Stateless (privo di memoria) Protocolli di strato applicativo - 33

34 HTTP: formato messaggi Un messaggio HTTP permette di trasferire entità (entity) mediante richieste inviate da client WWW e/o risposte inviate da server WWW Indipendentemente dal fatto che sia una richiesta o una risposta, un messaggio HTTP è formato da una intestazione (header) e, opzionalmente, da un corpo del messaggio (message body), separati mediante una linea vuota. Protocolli di strato applicativo - 34

35 Messaggio richiesta http Messaggi di richiesta: ASCII (leggibili dagli umani) Linea di richiesta (GET, POST, HEAD commands) Linee di header Carriage return, line feed indica fine messaggio GET /somedir/page.html HTTP/1.1 Connection: close User-agent: Mozilla/4.0 Accept: text/html, image/gif,image/jpeg Accept-language:fr (extra carriage return, line feed) Protocolli di strato applicativo - 35

36 Richiesta http: formato generale Protocolli di strato applicativo - 36

37 Messaggio di risposta http Linea di stato (protocollo codice di stato commento) header lines HTTP/ OK Connection: close Date: Thu, 06 Aug :00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun Content-Length: 6821 Content-Type: text/html data data data data data... dati, ad esempio file HTML Protocolli di strato applicativo - 37

38 HTTP: formati delle risposte Nell'intestazione di una risposta HTTP inviata da un server WWW si specificano: nella prima riga la versione del protocollo HTTP utilizzata un codice che specifica il tipo di esito associato alla richiesta un testo di diagnostica i campi delle intestazioni di risposta Protocolli di strato applicativo - 38