Il livello delle applicazioni

18/03/04 2

Internet protocol stack

application:ftp, smtp, http

transport:tcp, udp

network: ip, routing protocols

link: trasferimento dei dati

ppp, ethernet

physical: “ on the wire”

application

transport

network

link

physical

application

18/03/04 3

Applicazioni

Applicazioni di reteInsieme di processi distribuiti: sono in esecuzione su di un host connesso in reteCooperano tramite scambio di messaggie.g., email, file transfer, P2P file sharing, IM, Web

Protocolli del livello delle applicazioniUna componente delle applicazioniDefiniscono la struttura dei msgRichieste di servizio ai livelli inferiori 

applicationtransportnetworkdata linkphysical

applicationtransportnetworkdata linkphysical

applicationtransportnetworkdata linkphysical

18/03/04 4

Protocolli livello applicazioni

Tipo dei msg scambiati

Sintassi dei msg

Semantica header dei msg

Regole di elaborazione

Public­domain protocols:

RFC

InteroperabilityHTTP, SMTP

Proprietary protocols:

 KaZaA

18/03/04 5

Terminologia comune

user agent: interfaccia tra le applicazioni di rete ed i protocolli di comunicazione del livello delle applicazioni.

Web:browser

E­mail: mail reader

Applicazioni audio/video: player

18/03/04 6

Il modello Client ­ Server

Si identificano due componenti: client e server

applicationtransportnetworkdata linkphysical

applicationtransportnetworkdata linkphysical

Client:

Si connette al server (“ speaks first” )

Effettua la richiesta del servizio 

E.g. Web: cliente è il browser; e­mail: cliente è il mail reader

Server:

Fornisce un certo numero di servizi (in risposta alle richieste del cliente)

Web server invia le pagine richieste

request

reply

18/03/04 7

Modello peer­to­peer (p2p)

Due applicazioni su due host diversi sono peer­to­peer se entrambe possono iniziare una conversazione (possono operare sia come client che come server)

 Una componente di una applicazione peer­to­peer (es. Gnutella): si registra sulla rete (on line)

può chiedere informazioni a server specifici (es. Cataloghi)

espone sulla rete i file locali dichiarati pubblici

può servire più richieste allo stesso tempo

permette di accedere i file remoti esposti da un processo peer

18/03/04 8

P2P

ProblematicaAffidabilità e sicurezza (sono applicazioni softstate)

Routing: nozione di cammino ottimo

Numero elevato di messaggi

18/03/04 9

P2P: Esempio

Napster ­ www.napster.com ­ è il nome di un servizio di file sharing con architettura peer­to­peer inventato nel 1999 da Shawn Fanning. 

In agosto 2002 il servizio è stato disattivato su istruzioni della magistratura americana

Napster consentiva di condividere file compressi nel formato MP3, i nomi dei file erano classificati su un server­catalogo

18/03/04 10

Napster

Quando si voleva una canzone:si diveva effettuare una interrogazione al server­catalogo (centralizzato);

il server rispondeva con un elenco di siti

collegamento diretto (peer­to­peer) al sito più conveniente che offriva quella canzone

 L'interfaccia di Napster permetteva di scegliere il sito in funzione della banda disponibile e del tempo di trasferimento

18/03/04 11

P2P: Gnutella

Gnutella è simile a Napster e permette di condividere qualsiasi tipo di file; non usa un server catalogo centralizzato (è più P2P)

www.gnutella.org

www.gnutella.co.uk

Un cliente per Gnutella è Limewire www.limewire.com

18/03/04 12

Altri sistemi P2P

www.musiccity.com

 www.grokster.com

 www.imesh.com/index.cfm

 www.napigator.com

 opennap.sourceforge.net

 www.mojonation.net

 www.swapoo.com

 www.aimster.com

18/03/04 13

User agent universale: browser

Un browser (MS Internet Explorer, Netscape, Opera) è uno user agent per server HTTP, il protocollo del Web, ma permette di accedere anche a servizi diversi da quelli tipici del Web, perché si adatta a usare i relativi protocolli

http://unsitoweb.com 

ftp://unserverftp.com

18/03/04 14

Application Program Interface: API

Network API

Interfaccia tra il livello delle applicazioni e quello del trasporto

socket: Internet APIprocessi delle applicazioni comunicano tramite socket

D: Come avviene la fase di identificazione dei processi?

Indirizzo IP

Port number

API: Librerie che permettono di usare servizi sia locali che remoti

Non affronteremo questi aspetti!

18/03/04 15

Quali sono le caratteristiche del trasportoData loss

Alcune app. (e.g., audio) possono tollerare la perdita di datiAltre app. (e.g., file transfer, telnet) richiedono il 100% di affidabilità nella trasmissione dei dati 

TimingApp (e.g., Internet telephony) non possono ammettere dei ritardi nella trasmissione dei dati

BandwidthAlcune app. (e.g., multimedia) richiedono di avere almeno un determinato livello di banda per poter operare

Altre  applicazioni (“ elastic applications” ) non fanno richieste sulla banda di trasmissione

18/03/04 16

Requisiti applicazioni

Time Sensitive

nononoyes, 100’ s msec

yes, few secsyes, 100’ s msecyes and no

Application

file transfere-mail

Web documentsreal-time audio/video

stored audio/videointeractive gamesinstant messaging

Data loss

no lossno lossno lossloss-tolerant

loss-tolerantloss-tolerantno loss

Bandwidth

elasticelasticelasticaudio: 5kbps-1Mbpsvideo:10kbps-5Mbpssame as above few kbps upelastic

18/03/04 17

I servizi di trasporto

TCP:connection­oriented: richiede una fase di inizializzazione

affidabile

controllo del flusso e della congestione

non fornisce: timing,  e un livello minimo di banda

UDP:non affidabile

no controllo del flusso e della congestione 

D: come mai esiste UDP?

18/03/04 18

Applicazioni e trasporto

Application

e­mailremote terminal access

Web file transfer

streaming multimedia

Internet telephony

Applicationlayer protocol

SMTP [RFC 2821]Telnet [RFC 854]HTTP [RFC 2616]FTP [RFC 959]proprietary(e.g. RealNetworks)proprietary(e.g., Dialpad)

Underlyingtransport protocol

TCPTCPTCPTCPTCP or UDP

typically UDP

18/03/04 19

FTP

Il File Transfer Protocol (FTP) è uno dei servizi Internet più basilari (ed ha ispirato HTTP, il protocollo del Web)

Si usa per download/upload, cioè per copiare file (sia testo che binari) da un sito ad un altro sia on line che in batch; inoltre, visualizza il contenuto di interi directory e permette cancellazione o spostamento di archivi se se ne ha il diritto

Per fare ftp si può usare un cliente apposito (es. CuteFTP su Windows, fetch su Mac, ftp su Linux)

 oppure un browser WWW, usando URL speciali: Esempio: ftp://www.pianeta.it/ftp

18/03/04 20

ftp: file transfer protocol

Funzionalità: trasferimento di dati (files) da/per il sistema remoto

Architettura software: client/server

client: il sistema che attiva il trasferimento

server: il sistema remoto

ftp: RFC 959

ftp server: port 21

file transfer FTPserver

FTPuser

interface

FTPclient

File system locale

Sistema remotouser 

18/03/04 21

FTP

FTP è un protocollo definito già nella struttura di ARPANET

Modalità di interazioneInteractive Mode

Batch Mode

18/03/04 22

FTP: autenticazione

Il servizio ftp permette l'autenticazione dell'utente: quando si apre la connessione con il server, vengono chiesti username e password; inoltre viene tenuta traccia (log) di tutte le operazioni

 Nota: molti server permettono login anonimo:ftp unserverftp.host.nation login: anonymous 

password: username@dominio

18/03/04 23

ftp: controllo e datiIl client ftp si connette al server ftp sulla porta 21, indicando TCP come protocollo di trasportoEffetto: vengono aperte due connessioni TCP parallele:

control: scambio dei comandi e delle risposte tra client e server.data: trasferimento effettivo dei dati

ftp: protocollo con statoIl server conserva informazioni di stato: la directory corrente, informazione per la autenticazione dell’ut ente.

FTPclient

FTPserver

TCP control connectionport 21

TCP data connectionport 20

18/03/04 24

ftp commands, ftp responses

Commands:Inviati in formato ASCII sul canale di controlloUSER username

PASS password

LIST restituisce la lista dei file presenti nella directory corrente

RETR(get) filename STOR (put) filename

Return codesCodici di stato331 Username OK, password required

125 data connection already open; transfer starting

425 Can’t open data connection

452 Error writing file

18/03/04 25

DNS

DNS è una applicazione che permette la gestione dello spazio dei nomi di internet 

Risoluzione dei nomi

18/03/04 26

DNS: Statistiche

18/03/04 27

Domini top­level

Domain Hosts

TOTAL 233101481

net 100751276 Networks com 48688919 Commercial jp 12962065 Japan edu 7576992 Educational arpa 6146841 Mistakes it 5469578 Italy uk 3715752 United Kingdom de 3421455 Germany nl 3419182 Netherlands ca 3210081 Canada br 3163349 Brazil au 2847763 Australia tw 2777085 Taiwan, Province Of China fr 2770836 France us 1757664 United States se 1539917 Sweden dk 1467415 Denmark be 1454350 Belgium mil 1410944 US Military mx 1333406 Mexico org 1332978 Organizations

18/03/04 28

Interrogare il DNS

La funzione nslookup permette di interrogare il DNShost e dig in Linux

Il sito Web www.infobear.com/nslookup.shtml permette di interrogare via Web il DNS 

Il sito www.nic.it/RA/database/database.html accede al registro della Registration Authority italiana

18/03/04 29

Esempio

nslookup ­q=A infouma.di.unipi.it ns1.worldnet.att.netServer:         ns1.worldnet.att.net

Address:        204.127.129.1#53

Non­authoritative answer:

infouma.di.unipi.it     canonical name = compass2.di.unipi.it.

Name:   compass2.di.unipi.it

Address: 131.114.3.27

18/03/04 30

FINGER

Nei sistemi Linux:

il programma finger permette di chiedere alcune informazioni su un utente remoto (se il suo sistema ha un demone finger):

finger scozzari:Login: scozzari                         Name: Francesca Scozzari

Directory: /home/logic/scozzari         Shell: /bin/csh

On since Wed Mar 17 22:07 (CET) on pts/5 from strudel.di.unipi.it

Mail last read Wed Mar 17 22:05 2004 (CET)

18/03/04 31

FINGER

Per motivi di sicurezza il servizio finger non viene abilitato 

Intrusioni dall'esterno 

Privacy delle informazioni

18/03/04 32

PINGIl programma ping trasmette messaggi (verso uno specifico host) e si mette ad aspettare una risposta

ping ­c 10 ms2.di.unipi.itPING ms2.di.unipi.it (131.114.3.12) 56(84) bytes of data.64 bytes from ms2.di.unipi.it (131.114.3.12): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.127 ms64 bytes from ms2.di.unipi.it (131.114.3.12): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.186 ms64 bytes from ms2.di.unipi.it (131.114.3.12): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.133 ms64 bytes from ms2.di.unipi.it (131.114.3.12): icmp_seq=4 ttl=64 time=0.187 ms64 bytes from ms2.di.unipi.it (131.114.3.12): icmp_seq=5 ttl=64 time=0.190 ms64 bytes from ms2.di.unipi.it (131.114.3.12): icmp_seq=6 ttl=64 time=0.191 ms64 bytes from ms2.di.unipi.it (131.114.3.12): icmp_seq=7 ttl=64 time=0.188 ms64 bytes from ms2.di.unipi.it (131.114.3.12): icmp_seq=8 ttl=64 time=0.143 ms64 bytes from ms2.di.unipi.it (131.114.3.12): icmp_seq=9 ttl=64 time=0.195 ms64 bytes from ms2.di.unipi.it (131.114.3.12): icmp_seq=10 ttl=64 time=0.204 ms­­­ ms2.di.unipi.it ping statistics ­­­10 packets transmitted, 10 received, 0% packet loss, time 9050msrtt min/avg/max/mdev = 0.127/0.174/0.204/0.029 ms

18/03/04 33

PING

Il programma ping può essere usato illegalmente per generare attacci DoS (denial of service).

18/03/04 34

PING

ICMP echo request/reply 

Source sends ICMP echo request message to the destination address 

Echo request packet contains sequence number and timestamp 

Destination replies with an ICMP echo reply message containing the data in the original echo request message 

Source can calculate round trip time (RTT) of packets 

If no echo reply comes back then the destination is unreachable

18/03/04 35

PING

A BR2 R3R1

Echo request

Echo reply

Tim

e

18/03/04 36

Ping e P2P

Il tempo di ping è rilevante per i servizi P2P perché fa capire quanto lontano è il file che cerchiamo di scaricare

18/03/04 37

Tracciare il percorso dei datagram

Traceroute traccia il percorso di un pacchetto IP dal proprio computer a qualsiasi host Internet, mostrando i salti intermedi che compie il pacchetto lungo le reti che attraversa 

In Windows 95 si invoca tracert selezionando Start­>Run..., e poi digitando tracert seguito dal nome di dominio dello host che si vuole interrogare

18/03/04 38

Traceroute www.kernel.orgtraceroute to zeus­pub.kernel.org (204.152.189.116), 30 hops max, 38 byte packets 1  di­gw (131.114.3.2)  0.557 ms  1.302 ms  1.883 ms 2  131.114.191.126 (131.114.191.126)  1.597 ms  1.541 ms  0.749 ms 3  fib­ser.unipi.it (131.114.191.49)  1.425 ms  1.918 ms  1.108 ms 4  rtg­unipi.pi.garr.net (193.206.136.13)  0.845 ms  1.337 ms  1.400 ms 5  mi2­pi­g.garr.net (193.206.134.73)  4.884 ms  4.641 ms  4.809 ms 6  213.248.71.161 (213.248.71.161)  4.655 ms  4.565 ms  4.664 ms 7  ffm­bb1­pos0­3­0.telia.net (213.248.69.109)  13.555 ms  13.474 ms  13.559 ms 8  213.248.65.54 (213.248.65.54)  13.864 ms  15.661 ms  14.292 ms 9  de­cix.fra.above.net (80.81.192.226)  13.659 ms  13.547 ms  13.713 ms10  so­0­1­0.cr1.fra1.de.mfnx.net (216.200.116.213)  13.965 ms  14.114 ms  13.923 ms11  pos1­0.mpr1.fra2.de.above.net (216.200.115.254)  16.192 ms  14.318 ms  13.824 ms12  so­4­2­0.cr1.lhr3.uk.above.net (64.125.29.77)  74.202 ms  30.295 ms  29.930 ms13  so­7­0­0.cr1.dca2.us.above.net (64.125.31.186)  145.187 ms  138.760 ms  139.579 ms14  64.125.29.122.available.above.net (64.125.29.122)  139.041 ms  138.911 ms  141.325 ms15  64.125.28.70.available.above.net (64.125.28.70)  166.913 ms  167.214 ms  167.625 ms16  so­0­0­0.cr1.dfw2.us.above.net (64.125.28.209)  167.185 ms  211.275 ms  302.412 ms17  so­3­1­0.mpr4.sjc2.us.above.net (64.125.29.49)  213.982 ms  211.423 ms  211.320 ms18  64.125.29.125.available.above.net (64.125.29.125)  211.778 ms  212.041 ms  211.844 ms19  64.125.29.181.available.above.net (64.125.29.181)  212.486 ms  213.150 ms  211.860 ms20  isc­above­oc3.pao.isc.org (216.200.0.10)  186.213 ms  186.312 ms  187.055 ms21  r8­pao1.r3.sfo2.isc.org (192.5.4.233)  186.919 ms  186.210 ms  186.455 ms22  zeus­pub.kernel.org (204.152.189.116)  186.924 ms  186.878 ms  187.195 ms

18/03/04 39

Traceroute

Traceroute records the route that packets take 

A clever use of the TTL field 

When a router receives a packet, it decrements TTL 

If TTL=0, it sends an ICMP time exceeded message back to the sender 

To determine the route, progressively increase TTL Every time an ICMP time exceeded message is received, record the sender's (router's) address 

Repeat until the destination host is reached or an error message occurs

18/03/04 40

TRACEROUTE

A BR2 R3R1

TTL=1

TTL=2

Tim

e

TTL=3

TTL=4