Introduzione al livello delle applicazioni

Il livello delle applicazioni

In questa lezione impareremo...
- il concetto di applicazione di rete
- le tipologie di applicazione
- le architetture client-server e P2P

​Prof.ssa De Bellis

Introduzione al livello delle applicazioni

• Il livello delle applicazioni fornisce servizi diversi agli utenti di Internet.

• Implementa le applicazioni di rete utilizzate dagli utenti finali.

• È flessibile e permette l'aggiunta di nuovi protocolli.

• Principali protocolli: SNMP, HTTP, SMTP, DNS, FTP, Telnet.

Le applicazioni di rete

 Il livello delle applicazioni (Application layer)
fornisce servizi diversi agli utenti di Internet

 il livello delle applicazioni si occupa di
implementare le applicazioni di rete che
vengono utilizzate dall’utente finale

 E' flessibile e permette di aggiungere nuovi

protocolli

. . . Moltissimi protocolli esistenti, ne vengono
aggiunti costantemente di nuovi

Principali protocolli livello applicazioni

 SNMP: Simple Network Management Protocol

 HTTP: HyperText Transfer Protocol

 SMTP: Simple Mail Transfer Protocol

 DNS: Domain Name System

 FTP: File Transfer Protocol

 Telnet

Open Ended

Che cosa è un host?

Host

 Un’applicazione di rete è costituita da un insieme di
programmi che vengono eseguiti contemporaneamente
su due o più host

 Un host è qualsiasi dispositivo appartenente alla rete,
individuabile mediante indirizzo ip.

 Gli host interagiscono usando risorse comuni e
accedono concorrentemente ai database attraverso la
rete di comunicazione

Host

 L’identificazione univoca di un host avviene
conoscendo sia l’indirizzo IP sia il numero di porta
associato al processo in esecuzione su un host

 Tale associazione (indirizzo IP + porta) prende il
nome di socket

Esempio di Host: gestione numeri di porta

 Su di un server sono disponibili alcuni servizi:
per richiederli è necessario specificare
l’indirizzo dell’host e il tipo di servizio
desiderato:
• Servizio email: protocollo applicativo SMTP,
messaggio codificato alla porta TCP 25 del server

• Sito web: utilizza HTTP, che invia un messaggio di
richiesta alla porta TCP 80 del server

• Servizio DNS: conversione da nome pc nell'IP
address si ottiene con richiesta alla porta UTP 53

Match

Abbina i seguenti protocolli alla funzione corrispondente

• SMTP

• HTTP

• SNMP

• FTP

• DNS

invio mail

trasferimento dati ipertestuali

gestione dei dispositivi di rete

trasferimento file

risoluzione degli indirizzi IP

• invio mail

• trasferimento dati ipertestuali

• gestione dei dispositivi di rete

• trasferimento file

• risoluzione degli indirizzi IP

Architettura delle applicazioni di rete

 Primo passo per progettare una applicazione di rete è
la scelta della architettura dell’applicazione

 Principali architetture utilizzate:

• Client/server
• Peer-to-peer (P2P)
• ibride (client/server e P2P)

Architettura client/server

 Prevede la presenza di un server sempre
attivo che offra un servizio, restando in
attesa che uno o più client si connettano a
esso per poter rispondere alle richieste
che gli vengono effettuate

 Tipico esempio è il www: i server (al limite
uno per ogni sito pubblicato) possiedono
le pagine che saranno inviate ai client che
ne fanno richiesta tramite i browser

Architettura client/server

 Il server deve possedere un indirizzo IP (statico) che
sia raggiungibile dagli host client (il client è
generalmente dinamico)

 Un client non è in grado di comunicare con gli altri

client ma solo con il server

 Più client possono invece comunicare
contemporaneamente con lo stesso server

Architettura client/server

 Un server con grande affluenza di visite
potrebbe non essere in grado di soddisfare
tutte le richieste (stato di congestione)
• Virtualizzazione della risorsa (ad es. con server
farm): server con un unico hostname ma con più
indirizzi IP, trasparenti rispetto al client, sui quali
vengono dirottate le richieste di connessione

Architettura Peer-to-peer

 Formato da un insieme di entità autonome
(peers), capaci di auto-organizzarsi, che
condividono un insieme di risorse
distribuite presenti all’interno di una rete

 Il sistema utilizza tali risorse per fornire
una determinata funzionalità in modo
completamente o parzialmente
decentralizzato

Architettura Peer-to-peer

 Coppie di host (chiamate peer) che dialogano
direttamente tra loro

 Nei sistemi P2P gli host possono essere visti come
una comunità che collabora con il binomio dare e
ricevere

 Ogni peer fornisce una risorsa e ottiene in cambio altre
risorse

Applicazioni Peer-to-peer

 Esempi eMule e LimeWire

Peer-to-peer (P2P) decentralizzato

 Nella architettura completamente

decentralizzata un peer ha sia funzionalità
di client che di server (servent)

 E' impossibile localizzare una risorsa
mediante un indirizzo IP statico: vengono
effettuati nuovi meccanismi di
indirizzamento, definiti a livello superiore
rispetto al livello IP

Peer-to-peer (P2P) decentralizzato

 Le risorse che i peer condividono sono i
dati, la memoria, la banda ecc.

 Il sistema P2P è capace di adattarsi a un
continuo cambiamento dei nodi
partecipanti (churn) mantenendo
connettività e prestazioni accettabili senza
richiedere l’intervento di alcuna entità
centralizzata (come ad es. un un server)

Peer-to-peer (P2P) centralizzato

 Compromesso tra il determinismo del modello

client/server e la scalabilità del sistema puro

 Server centrale (directory server) che conserva informazioni sui peer (index, cioè il mapping delle risorse dei peer) e risponde alle richieste su quelle
informazioni effettuando quindi la ricerca in modalità centralizzata

Peer-to-peer (P2P) centralizzato

 I peer conservano i dati, informano il server del
contenuto dei file che intendono condividere e di
permettere ai peer che lo richiedono di scaricare le
risorse condivise

 Un noto P2P centralizzato era Napster (fino al 2001 poi
chiuso) dove gli utenti si connettevano a un server
centrale per pubblicare file da condividere

Hotspot

Individua l'architettura peer to peer centralizzata

Hotspot

Individua l'architettura peer to peer decentralizzata

Hotspot

Individua l'architettura client - server

Servizi offerti dallo strato di trasporto alle
applicazioni

 Le applicazioni di rete richiedono allo

strato di trasporto servizi e protocolli
per trasferire dei messaggi da un punto
a un altro della rete che devono
garantire:
• trasferimento dati affidabile
• ampiezza di banda
• temporizzazione
• sicurezza

Trasferimento dati affidabile

 Il livello di trasporto mette a disposizione
due protocolli per garantire consegna
corretta dei dati:
• UDP: protocollo di trasporto senza connessione
da utilizzarsi quando la perdita di dati è un fatto
accettabile

• TCP: protocollo orientato alla connessione da
utilizzarsi quando la perdita di dati è un evento
inaccettabile, ovvero quando il trasferimento deve
essere affidabile

Ampiezza di banda (bandwidth) o
throughput

 Alcune applicazioni (ad es. multimediali) necessitano

larghezza di banda minima con throughput garantito
di R bit/s (ad es. evento streaming live o Web-TV)

 Altre applicazioni utilizzano in modo elastico l’ampiezza
di banda che si rende disponibile: tipici esempi sono la
posta elettronica o i sistemi FTP

Ricordiamo la differenza tra bandwidth e
throughput

 La larghezza di banda (Bandwidth)delle reti è la

quantità massima di informazioni (in genere bit) che
possono essere trasmesse in una rete nel periodo di
tempo

 Il throughput invece è la quantità effettiva di bit
trasmessi (in estrema sintesi)

Temporizzazione

 Alcune applicazioni (ad es. VoIP, i giochi
interattivi, gli ambienti virtuali) per essere
realistici non ammettono ritardi

 Lo strato di trasporto non è in grado di
garantire i tempi di risposta

 Il protocollo TCP garantisce la consegna del
pacchetto, ma non il tempo che ci impiega e
neppure il protocollo UDP è affidabile dal
punto di vista temporale

Sicurezza

 Un'applicazione può richiedere allo strato di trasporto
anche la cifratura dei dati per garantire la riservatezza

 È quindi possibile che vengano richiesti dei servizi di
sicurezza da applicare per garantire l’integrità dei dati e
l’autenticazione end-to-end

Multiple Choice

Quali sono i principali protocolli utilizzati nel livello delle applicazioni di rete?

• SNMP, HTTP, SMTP, DNS, FTP, Telnet

• TCP, UDP, IP, ARP, ICMP

• POP3, IMAP, SSH, SSL, TLS

• HTML, CSS, JavaScript, PHP, SQL

Multiple Choice

Quali sono le tre principali architetture di rete menzionate nel testo?

• Client/server, P2P centralizzata, P2P decentralizzata

• Server/client, P2P, Architettura mista

• Client/server, P2P, Architettura mista

• Client/server, P2P, Architettura distribuita

Multiple Choice

Quali sono i meccanismi di indirizzamento utilizzati nell'architettura decentralizzata descritta nel testo?

• IP

• Nuovi meccanismi a livello superiore all'IP

• P2P decentralizzato

• P2P centralizzato

Multiple Choice

Quali sono i due protocolli offerti dal livello di trasporto per garantire la consegna corretta dei dati?

• UDP e TCP

• HTTP e FTP

• SMTP e POP3

• SSH e Telnet