Livello Applicazione e DNS

Livello Applicazione

• Il livello applicazione è lo strato superiore di entrambi i modelli, OSI e TCP/IP.
• È lo strato che fornisce i protocolli che rappresentano l'interfaccia tra le applicazioni (end system) che comunicano nella rete.
• Genera i messaggi da trasmettere ed elabora i messaggi ricevuti.
• Esistono molti protocolli di livello applicazione ISO/OSI, e nuovi protocolli sono sempre in fase di sviluppo.

DNS: Domain Name System

• DNS (Domain Name System) è il servizio che converte il nome di un sito Web nel corrispettivo indirizzo IP.
• Il DNS "risolve” i nomi di dominio.
• Quando un utente richiede le pagine di un sito digitando l'URL, i server DNS convertono il nome del dominio in un indirizzo IP, rendendo agile la ricerca in rete.
• Internet dispone di milioni di macchine che vengono aggiornate in continuazione; per questo, non è pensabile avere un unico database in grado di rispondere a tutte le richieste.
• Il DNS usa un sistema distribuito, costituito da centinaia di server, che garantisce efficienza, affidabilità e robustezza grazie a una struttura gerarchica.

Nomi vs. Indirizzi IP

• I nomi associati alle macchine connesse in rete hanno diversi vantaggi, tra cui sono mnemonici e di lunghezza variabile.
• È necessario qualcosa che traduca i nomi dei server usati dagli utenti nei corrispondenti indirizzi IP, che consentono di localizzare una macchina in rete.
• Serve un sistema di risoluzione dei nomi, cioè una procedura che, a fronte di un nome, restituisca un valore che generalmente corrisponde a un indirizzo IP.

Archivio Distribuito

• il sistema DNS (client-server) è organizzato in un grande database distribuito su diversi server dislocati in parti diverse della rete.
• Fornisce uno spazio di nomi strutturato in modo gerarchico, che garantisce che il nome sia unico in Internet.
• Offre un servizio in cui molti sistemi collaborano in rete per rendere disponibile lo spazio dei nomi.
• Ogni server DNS è responsabile solo del suo sottoinsieme (sottodominio).
• Utilizza un protocollo a livello applicazione che si appoggia alla porta 53 di UDP e 53 di TCP per il trasporto dei dati.

Spazio Gerarchico dei Nomi (1)

• Il DNS assegna uno spazio gerarchico dei nomi alle risorse presenti in Internet.
• Questa gerarchia è visualizzata come un albero in cui a ciascun nodo corrisponde un dominio e alle foglie corrispondono i calcolatori, ai quali viene associato un nome.
• Per esempio, il nome di dominio ietf.org è organizzato in modo che "www" rappresenta il nome della macchina (server) che fornisce il servizio Web, situata nel dominio "ietf", contenuto nel dominio "org", discendente dal dominio radice.
• Per il DNS, i domini "www.ietf.org" e "ietf.org." sono equivalenti, poiché il punto finale rappresenta il dominio radice ed è implicito in ogni nome di dominio.

Spazio Gerarchico dei Nomi (2)

• Le etichette dei domini sono scritte da destra verso sinistra.
• Il punto più a destra (sottinteso) è il dominio radice.
• L'etichetta più a destra è il dominio di primo livello (TLD, Top Level Domain).
• Seguono il dominio di secondo livello e così via, fino all'etichetta che rappresenta la macchina fisica.
• Ogni dominio controlla i suoi sottodomini direttamente collegati, quindi per creare un sottodominio bisogna ottenere il permesso dal dominio padre.

Albero dei Domini

• Nell'albero dei domini, dalla radice discendono i diversi domini, e l'estremità di un ramo rappresenta l'host identificando un terminale.
• I domini di primo livello sono classificati in due categorie:
  • Generici (gTLD, generic TLD).
  • Nazionali (ccTLD, country code TLD).

TLD ed Esempi

• I domini gTLD si suddividono in STLD (sponsored TLD) e UTLD (unsponsored TLD).
• com è per le organizzazioni commerciali
• net è per le infrastrutture di rete
• org è per le organizzazioni
• I domini ccTLD si riferiscono ai diversi Paesi e corrispondono alle abbreviazioni definite dalla norma ISO 3166.
• it è per Italia
• uk è per Regno Unito
• fr è per Francia

Componenti del DNS

• Il DNS è composto da tre componenti fondamentali:
• Domain Name Server: specifica la struttura ad albero dei nomi di dominio, organizzata in domini radice/di primo livello (TLD), domini intermedi (con sottodomini) e domini foglia (senza sottodomini).
• Name Server: è un processo server che contiene informazioni su alcune parti del namespace (zone) e puntatori ad altri Name Server utili per ricavare informazioni su altre zone.
• Resolver: è un processo client che ottiene le informazioni dal Name Server.

Interrogazione DNS (1) (2) (3)

• L'utente inserisce un URL come "www.ovhcloud.com" in un browser.
• La richiesta viene inviata dal modem-router al resolver DNS, che si occupa della risoluzione del dominio.
• Il resolver DNS riceve la richiesta e la invia al server root del DNS.
• Il server root risponde indicando il server corrispondente all'estensione di dominio TLD (top-level domain), in questo caso .com.
• Il resolver DNS invia la richiesta al server DNS dei domini .com.
• Il server .com risponde indicando il server DNS responsabile del dominio cercato, ovhcloud.com.
• Il resolver DNS invia la richiesta al server DNS dei domini ovhcloud.com.
• Il server ovhcloud.com consulta gli indirizzi IP e fornisce quello corrispondente al server Web associato al dominio "ovhcloud.com".
• L'indirizzo IP del server viene comunicato al browser ed è memorizzato in cache DNS per essere consultato più rapidamente in futuro.

HTTP: HyperText Transport Protocol

• HyperText Transport Protocol (HTTP): protocollo per trasferire gli ipertesti

Ipertesto

• Un ipertesto (hypertext) è un insieme di documenti messi in relazione tra loro tramite collegamenti monodirezionali (hyperlink o link).
• Può essere visto come una rete (grafo) dove i documenti sono i nodi.
• I link permettono di passare da un punto di un documento a un altro qualunque.
• La lettura può svolgersi in maniera non lineare.
• Nell'ipertesto sono possibili percorsi di lettura praticamente infiniti.
• Se si usano anche elementi multimediali (immagini, suoni, video) si parla di ipermedia.

Elementi Costitutivi del Web

• Per realizzare l'ipertesto planetario (Web) servono tre elementi concettuali:
  • Un meccanismo per localizzare un documento.
  • Un protocollo per accedere alle risorse che costituiscono il documento e trasferirle al client.
  • Un linguaggio per descrivere i documenti ipertestuali (usato per costruire le pagine).
• Servono anche due elementi fisici:
  • Un server in grado di erogare le risorse costituenti i documenti.
  • Un client in grado di rappresentare/visualizzare i documenti e consentire la navigazione da un documento all'altro.

Elementi Costitutivi del Web: Osservazioni

• Il Web segue un modello client/server.
• I client attivi (Web browser) seguono questo modello:
  • Utilizzano il protocollo HTTP per connettersi ai server (modello a cliente attivo).
  • Usano URL per identificare le risorse.
  • Richiedono pagine Web ai server e ne visualizzano il contenuto in codice HTML.
• Il server passivo (Web o HTTP server) segue queste caratteristiche:
  • Rimane in ascolto di eventuali connessioni di nuovi client (modello a server passivo).
  • Utilizza il protocollo HTTP per interagire con i client.
  • Fornisce ai client le pagine Web che questi richiedono.

La Formula del Web

• La formula del web è WWW = URL + HTTP + HTML.
  • Consente di indirizzare risorse disponibili sui server.
  • Consente il trasferimento di risorse.
  • Consente la rappresentazione di documenti ipertestuali.

Uniform Resource Locator

• Un URL (Uniform Resource Locator) identifica univocamente l'indirizzo Web di una risorsa (pagina HTML, file, immagine).
• Gli URL fanno riferimento al protocollo HTTP e contengono le risposte alle domande: come?, a chi?, che cosa?.
• Tre parti dell'URL:
  • Protocollo usato per la richiesta (come?).
  • Nome dell'host a cui fare la richiesta (a chi?).
  • Nome del file richiesto (che cosa?).

Protocollo HTTP

• HTTP (HyperText Transfer Protocol) e HTTPS (versione sicura) costituiscono il fondamento della comunicazione del Web.
• È un protocollo del livello applicazione che definisce le regole per lo scambio di messaggi tra client e server Web.
• Trasferisce tipi di dati diversi.

Protocollo HTTP (2)

• HTTP è un protocollo di tipo request-response.
• Lo scambio di informazioni avviene tramite messaggi di richiesta dal client e risposte dal server.
• Usa TCP a livello di trasporto.
• Schema:
  • Il server resta in ascolto.
  • Il client chiede al server di stabilire una connessione (TCP).
  • Il server accetta la connessione (TCP), la quale si stabilisce.
  • Il client manda la richiesta di una risorsa (request HTTP).
  • Il server risponde e invia la risorsa richiesta (response HTTP).

Come avviene la Richiesta HTTP

• Una richiesta può essere espressa in più modi:
  • Digitando un URL nella barra degli indirizzi di un browser.
  • Cliccando su un link di una pagina Web.
  • Questo caso l'URL è contenuto nel tag HREF presente nella pagina HTML.
  • Inserendo dati in un form, dove l'URL è il valore dell'attributo "Action" del tag FORM di HTML.

Versioni di HTTP

• HTTP 1.0
• HTTP 1.1
• HTTP 1.1 con pipelining

Differenze tra le versioni di HTTP

• HTTP 1.0 non è persistente: ogni connessione include una sola richiesta e risposta, senza mantenere memoria delle richieste precedenti.
• HTTP 1.1 è persistente: permette più richieste nella stessa connessione, ma a ogni richiesta deve corrispondere una risposta prima di effettuare la successiva.
• HTTP 1.1 con pipelining consente di effettuare più richieste prima di ottenere le risposte (nell'ordine delle richieste).
• Negli ultimi due casi, la connessione si chiude su richiesta del client o in assenza di scambio di informazioni per un certo periodo.

Struttura di un Messaggio HTTP

• Un messaggio HTTP ha due strutture:
  • HEADER: contiene le informazioni necessarie per identificare e caratterizzare il messaggio (data, tipo di codifica, versione del web server, tipologia di contenuto).
  • BODY: contiene i dati trasportati dal messaggio.
• Se il messaggio è di tipo RESPONSE, il body corrisponde alla risorsa richiesta.
• Se il messaggio è di tipo REQUEST, il body corrisponde agli eventuali parametri che il client invierà per ottenere la risorsa richiesta.

Request HTTP: Esempio

• La request line contiene i comandi (GET, POST...), l'oggetto e la versione di protocollo.
• Le header lines contengono ulteriori informazioni sulla richiesta.
• Il body può essere vuoto se non ci sono parametri (es. richiesta di una pagina statica).
• Chiude la connessione al termine della richiesta.

Richiesta di Tipo GET

• Il metodo GET si usa tipicamente quando si clicca su un link in una pagina web o si specifica un determinato URL nella barra degli indirizzi del browser.
• Gli eventuali parametri vengono accodati di seguito all'URL di richiesta della pagina.
• Il numero di parametri è limitato.

Richiesta di Tipo POST

• Il metodo POST si usa quando un utente interagisce con una pagina web compilando una FORM HTML.
• A differenza del metodo GET, i dati corrispondono a parametri vengono passati all'interno del corpo del messaggio (per questo si possono passare parametri di qualsiasi lunghezza).

Protocolli E-mail

• POP3, Post Office Protocol
• IMAP, Internet Message Access Protocol
• SMTP, Simple Mail Transfer Protocol

Introduzione alla posta elettronica

• La posta elettronica è un mezzo di comunicazione asincrono.
• Permette una comunicazione anche se mittente e destinatario non sono contemporaneamente connessi.
• Il sistema di posta elettronica è costituito da due entità:
  • Mail User Agent (agenti utente).
  • Mail Transfer Agent (agenti di trasferimento).

Mail User Agent

• I client di posta si occupano della composizione, trasmissione e ricezione dei messaggi che passano tra il computer dell'utente e il server in cui risiede la casella di posta (mail-box).
• Offrono tutti i servizi necessari a gestire la propria posta: composizione, cancellazione, visualizzazione.
• Alcuni tra i più noti programmi sono Microsoft Outlook, IBM Lotus Notes, Mozilla Thunderbird, Apple Mail.

Funzioni e Servizi di Posta

• Principali funzioni e servizi di posta elettronica:
  • Composizione del messaggio e il suo trasferimento
  • Notifica al mittente
  • Visualizzazione/cancellazione dei messaggi
• Ulteriori servizi:
  • Caselle di posta elettronica (mail-box)
  • Mailing list
  • Copia carbone (CC) / Copia carbone nascosta (CCN)
• Servizi aggiuntivi alle funzioni principali
  • Visualizzazione della sola intestazione del messaggio
  • Visualizzazione dell'intero messaggio
  • Risposta al messaggio/ inoltro
  • Posta inviata e in uscita
• La sicurezza viene sempre al primo posto
  • Alta priorità e sicurezza dei messaggi
  • Crittografia di tutti i messaggi e gli allegati

Mail Transfer Agent

• I Mail Transfer Agent trasferiscono messaggi tra server di posta, ricevono e inoltrano messaggi, memorizzandoli nelle mailbox degli utenti.
• Un utente crea un messaggio di posta e lo invia alla sua mail-box tramite un agente utente.
• Il messaggio viene trasferito dalla mailbox del mittente alla mailbox del destinatario tramite gli agenti di trasferimento.
• Il destinatario, quando lo desidera (comunicazione asincrona), scarica i messaggi dalla sua mailbox al computer tramite un agente utente.

Osservazioni sulla posta elettronica

• Ogni utente può avere una o più caselle di posta elettronica, accessibili autenticandosi.
• Ogni casella di posta possiede un indirizzo univoco con due parti:
  • Una parte locale: corrisponde al nome dell'utente ed è unica solo all'interno del server di posta locale.
  • L'altra parte globale: è il nome del calcolatore hosting, identificato in Internet, in modo univoco.
• Le due parti sono separate dal carattere @, formando nome mailbox @ nome server; es. [email protected]

Store and Forward

• Nel tragitto dal mittente al destinatario, un messaggio subisce ritardi in quanto la posta elettronica applica le metodologie di "store and forward".
• Il messaggio di posta viene memorizzato su disco (store), finché non è inoltrato (forward) al server di destinazione, dove rimane in memoria fino a che il destinatario non si collega e lo scarica.

Iter di Trasferimento

• Il messaggio Alice spedisce a Bob usa il protocollo SMTP.
• Il server locale individua l'indirizzo del server remoto servendosi del servizio DNS.
• Il messaggio è inoltrato al server dove risiede la casella postale di Bob, dove viene memorizzato.
• Bob si connette tramite POP3/IMAP alla propria casella di posta e scarica il messaggio.

Protocollo SMTP: Simple Mail Transfer Protocol

• Viene utilizzato per il trasferimento di e-mail dal 1982 (RFC 882, RFC 5321).
• Si occupa di stabilire una connessione tra una macchina mittente e una di destinazione e di trasferire il messaggio.
• È un protocollo client/server che lavora sulla porta 25 e usa protocollo TCP per il trasporto
• Il client invia il messaggio al server dopo che viene stabilita la connessione.
• Il server inserisce il messaggio nella casella di posta dell'utente e poi lo inoltra al server del destinatario.

Protocollo POP3: Post Office Protocol 3

• POP3 salva i messaggi di posta nel server di destinazione,in uno spazio di memoria a esso riservato.
• Il destinatario deve collegarsi al server se vuole accedere alla sua casella di posta (mail-box).
• Il protocollo POP3 è descritto in RFC: 1734, 1939, 1957, 2449.
• Utilizza la porta 110 di TCP.
• Client e server comunicano scambiandosi comandi.
• Download-and-delete: il messaggio scaricato sul client viene cancellato dal server.

IMAP: Internet Mail Access Protocol

• IMAP viene usato in quanto, sempre più spesso, si lavora con più dispositivi mobili e in luoghi diversi.
• È in aumento l'utilizzo i servizi di Webmail.
• Tale protocollo fornisce il servizio di gestire i messaggi nella mailbox in modo da poterli leggere, cancellare, spostare in altre cartelle.
• IMAP può creare delle nuove cartelle, visualizzate da tutti gli utenti.
• Può inoltre leggere solo l'intestazione del messaggio, senza necessariamente fare il download dei file.

POP3 vs IMAP

• IMAP effettua la gestione della posta e delle cartelle online.
• POP3 effettua il semplice download della posta in locale.