Lektion 10: Das Internet und seine Anwendungen

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1 Lektion 10: Das Internet und seine Anwendungen Helmar Burkhart Departement Informatik Universität Basel Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Computer-Netzwerk Verbund mehrerer Computer, die mittels bestimmter Protokolle untereinander Daten austauschen können. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-2

2 Netzwerk aus technischer Sicht Datenträger (Kabel, Funk, Licht) Topologie (Bus, Ring, Stern) Ausbreitung (LAN, MAN, WAN) Übertragungsart (analog, digital, paketweise, am Stück) Sicherheit (Fehlererkennung, -korrektur, Verschlüsselung) Zugriffsart (Einwählen, Standleitung) Protokolle... Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-3 OSI Schichtenmodell (1) Open Systems Interconnection reference model. ISO (International Standards Organization), Application Presentation Header Header AH Data Data Application Presentation Session Header PH AH Data Session Transport Header SH PH AH Data Transport Network Data Link Header TH SH PH AH Data Header NH TH SH PH AH Data Tail NT Tail Network Data Link Physical Header DH NH TH SH PH AH Data NT DT Tail Physical Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-4

3 OSI Schichtenmodell (2) Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-5 Internet Sammelbegriff für: Information Highway Weltumspannendes Netzwerk von Computer Allgegenwärtiger, immenser Datenraum Kommunikation, e-business, e-learning, Fun, Frust,... Geschichte: um 1969 geschaffen und von ARPA (Advanced Research Projects Agency) finanziert (ARPAnet). Verbindung zwischen Unis und Forschungsstätten. explosionsartige Ausbreitung ca. 1993; vor allem dank und WWW. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-6

4 Weltweit eindeutige Adressierung Physikalische Adresse (z.b. Ethernet: 00:00:f8:22:1c:4a, weltweit eindeutig!) Netzwerk Adresse: numerisch: symbolisch: sir.ifi.unibas.ch Domain Name System (DNS): Abbildungen von logischen auf numerische Adressen. WHOIS-Datenbanken: Feststellen der Institution bei gegebener Adresse. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-7 SWITCH Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-8

5 IP (Internet Protocol) IP-Adressen sind 4 Byte = 32 Bit lang (IPv4). Beispiel: Klasse A: Klasse B: Klasse C: NetzId HostId NetzId HostId NetzId HostId Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-9 PING "Anstossen" eines Rechners ob er aktiv ist. use Net::Ping; my $p = Net::Ping->new("icmp"); if ($p->ping($argv[0])){print "Server $ARGV[0] aktiv.\n";} else {print "Server $ARGV[0] unbekannt oder inaktiv\n"}; $p->close(); Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-10

6 Zusammenspiel IP- TCP Zu übertragende Information IP unterstützt das Zerlegen und Versenden einzelner Pakete. Sender TCP unterstützt das Kontrollieren der Ankunft aller Pakete (zuverlässiger Dienst). Empfänger Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Rechnerverbindungen Protokoll: telnet Stellt eine bidirektionale TCP-Verbindung zwischen zwei Prozessen her. Ermöglicht kommandozeilenorientierten Zugriff auf entfernte Rechner. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-12

7 Dateitransfer Protokoll: file transfer protocol (ftp) Direkte Verbindung zum Zielrechner Transfer von Dateien zwischen Rechnern (upload/download) Vorwiegend als anonymer Dienst verwendet (anonymous ftp) Übertragungsmodus Text (ASCII) oder Daten (binary) Heute auch im Web Browser integriert Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Elektronische Post ( ) MUA MTA Sender (Mailklient) Sender (Mailserver) SMTP Empfänger (POP3 Mailklient) Empfänger (Mailserver) Empfänger (Mailserver) Empfänger (IMAP Mailklient) Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-14

8 IETF: Internet Engineering Task Force RFC: Request for Comments - RFC 821 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) - RFC 822 Format of Electronic Mail Messages STD: Standards Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Adressformate user@mail-domain Beispiel: Helmar.Burkhart@unibas.ch (XXX) Kommentare sind erlaubt Helmar Burkhart <XXX> "Burkhart Helmar" <XXX> XXX (Ihr Professor) Helmar.(Ihr Professor)Burkhart@... Klein-Grossschreibung bei user wesentlich;meistens ignoriert. Zeichensatz: Subset von 7bit ASCII Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-16

9 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) HELO (EHLO): MAIL: RCPT: DATA: QUIT: VRFY: existiert EXPN: VERB: RSET; NOOP: Identifizierung des Klienten Absender des Umschlags: From: Empfänger des Umschlags: To: Nachricht. Text wird durch Zeile mit. beendet. Verbindung beenden Bestätigung dass Benutzer Expandieren von Adressen Server "kommentiert" Urzustand; keine Operation Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Beispiel: SMTP-Sitzung telnet sir smtp Trying Connected to sir. Escape character is '^]'. 220 sir.ifi.unibas.ch Sendmail NX5.67g/NX3.0M ready at Wed, 5 Nov :00: HELO laptop 250 sir.ifi.unibas.ch Hello laptop (eudora), pleased to meet you MAIL From:<burkhart> 250 <burkhart>... Sender ok RCPT To:<Helmar.Burkhart@unibas.ch> 250 <Helmar.Burkhart@unibas.ch>... Recipient ok DATA 354 Enter mail, end with "." on a line by itself Hallo hb Gruss burkhart. 250 Ok QUIT 221 sir.ifi.unibas.ch closing connection Connection closed by foreign host. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-18

10 Multipurpose Internet Mail Extensions (MIME) Ermöglicht Dateianhänge, so dass auch Nichttextinformation geschickt werden kann. Muss von MUA und MTA unterstützt werden. Der empfangende MUA kann Attachment speichern bzw. darstellen. Trennzeichen zwischen den verschiedenen MIMEs definiert Ausgabe für nicht darstellbare MIME Mails Kompatibel zu SMTP, da MIME Header im Data Block als textuelle Repräsentation übermittelt wird. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Multipurpose Internet Mail Extensions (2) Nachrichtenkörper besteht i.a. aus mehreren Teilen (multi-part). Jeder Teil enthält führende Information wie der Inhalt dekodiert werden kann. MIME message header MIME part headers. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-20

11 Content-Type Identifiziert die Daten innerhalb der Mail: text image audio video application multipart message image/jpeg application/ msword multipart/ mixed message/ rfc822 JPG-Bild Word- Dokument Verschieden e Typen Mail innerhalb einer Mail Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Content-Transfer-Encoding Identifiziert die Kodierung der Daten innerhalb der Mail: 7bit: 8bit: Kodierung für 7bit US ASCII. Einziger Datentyp der garantiert durchs Internet transportiert wird. 8bit ASCII binary: binäre Daten quoted-printable: Text plus Formatierung base64: Spezielle Kodierung Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-22

12 Base64 Kodierung (1) Binärinformation wird als textuelle Repräsentation übertragen. Es wird ein Zeichencode von 64 = 2 6 Zeichen verwendet. Wert Char Wert Char Wert Char Wert Char Wert Char 0 A 13 N 26 a 39 n B 14 O 27 b 40 o C 15 P 28 c 41 p D 16 Q 29 d 42 q E 17 R 30 e 43 r F 18 S 31 f 44 s G 19 T 32 g 45 t H 20 U 33 h 46 u I 21 V 34 i 47 v J 22 W 35 j 48 w K 23 X 36 k 49 x L 24 Y 37 l 50 y 63 / 12 M 25 Z 38 m 51 z Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Base64 Kodierung (2) Zeichenkette: Hexziffernfolge: Binärfolge: Aufspalten in 6Bit: Ergänzen auf 8 Bit: Auslesen aus Tabelle: Ergänzen Padding: GIF89 Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-24

13 Base64 in Perl use MIME::Base64; my $enc = encode_base64("gif89"); print "$enc\n"; ebenso: decode_base64 Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Beispiel eines Mim s MIME-version: 1.0 Content-type: multipart/mixed; boundary="boundary_(id_ag3xrf4avba28ftcwhjshq)" This message is in MIME format. --Boundary_(ID_Ag3XrF4avba28FtcwHJShQ) Content-type: text/plain; charset=iso Content-transfer-encoding: 8BIT Könnten wir dieses Bild verwenden. hb --Boundary_(ID_Ag3XrF4avba28FtcwHJShQ) Content-type: image/gif; name=mailbox.gif Content-transfer-encoding: base64 Content-disposition: attachment; filename=mailbox.gif R0lGODlhXwCCAPZDAAICAlqCSjFCKabGlnpCAq6KckhiOVoCAh4iGXqoaktKSN7OvoOCgDxSMGJi... YFnRPPCEExJIIMURrXQxIYXREIJDGxvEIERzH4aoYndnrQhJIAAh/jAoYykyMDAxIEFuaW1hdGlv bibgywn0b3j5ic0gd3d3lmfuaw1mywn0b3j5lmnvbqaaow== --Boundary_(ID_Ag3XrF4avba28FtcwHJShQ) Content-type: application/msword; name="aufgaben .doc" Content-transfer-encoding: base64 Content-disposition: attachment; filename="aufgaben .doc" 0M8R4KGxGuEAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAPgADAP7/CQAGAAAAAAAAAAAAAAABAAAAQAAAAAAAAAAA EAAAQgAAAAEAAAD+////AAAAAD8AAAD/////////////////////////////////////////////... AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA --Boundary_(ID_Ag3XrF4avba28FtcwHJShQ Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-26

14 MIME::Lite Modul aus CPAN ( use MIME::Lite; my $msg = MIME::Lite->new( From =>"Helmar.Burkhart\@unibas.ch", To =>"Karl.Napf\@brot-suppe.ch", Subject =>"Zertifikat", Data =>"Sie sind der Erfinder!"); my $str = $msg-> as_string; print "$str\n"; Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen POP3 vs. IMAP Post Office Protocol Version 3 RFC 1081, Nov Unterverzeichnisse beim Klienten Klient hat exklusiven Zugriff auf eine Mailbox Kennt keine Markierung von Mails Internet Message Access Protocol 4 RFC 2060, Dez Unterverzeichnisse in Mailbox auf Server paralleler Zugriff Markierung von Mails ( Flags ) Suche innerhalb der Mailbox Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-28

15 Netiquette Netzetikette = Der Knigge fürs Internet. Es gibt Gründe warum heute schon gehasst wird. Halten Sie sich kurz. Seien Sie prägnant. Überlegen Sie sich cc:-empfänger gut. Schlampigkeit in der Rechtschreibung sollte nicht sein. Das Subjekt-Feld darf niemals leer sein. Verwenden Sie eine Signatur. Reagieren Sie entsprechend dem Zeitaufwand. Verwenden Sie Ordner. Man muss nicht auf alles antworten. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen World Wide Web (www) CERN 1991: Tim Berners-Lee entwickelt Prototyp. Erlaubt einfachen Zugriff auf Texte, Grafiken und multimediale Elemente. Rasante und dynamische Entwicklung. Protokolle: HTTP (HyperText Transfer Protocol) HTTPS (HTTP Secure) Beschreibungssprachen HTML (HyperText Markup Language) XML (extended Markup Language) Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-30

16 Der globale Informationsverbund bla bla S 1 bla bla R 1 Browser R 0 Internet R i = Router S i = Server alb alb R 2 alb alb Client Server S 2 Modell Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen W3C World-Wide-Web Konsortium ( Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-32

17 Identifikation von Information Zugriff über URI (Uniform Resource Identifier) URL (Uniform Resource Locator) URN (Uniform Resource Name) Allgemeines Format für URL: <Protokoll>://<Server>/<Pfad> course/lekt_8/index.htm ftp://ftp.ifi.unibas.ch telnet://maser.unibas.ch Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen HTTP-Protokoll Definiert Zusammenspiel von Web-Client und -Server. Zustandsloses Protokoll: Klient macht Verbindung und stellt Anfrage. Server gibt Antwort und schliesst Verbindung. HTTP_method identifier HTTP_Version GET: HEAD: POST: Information holen, bzw. übergeben. Kopfinformation holen Information senden Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-34

18 Aufbau eines HTML-Dokuments Ein HTML- Dokument ist eine strukturierte ASCII-Textdatei. Steuerbefehle (tags) stehen in Spitzklammern: <... >. Viele Steuerbefehle als Paar: Anfang: <...> Ende: </...>. Kopf besteht aus Titel und Meta-Information. Körper ist der eigentliche Inhalt. <html> <head>... </head> <body>... </body> </html> HTML- Dokument Kopf Körper Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Web Server Ein Webserver ist ein am Internet angeschlossener Rechner, der via HTTP- Protokoll u.a. HTML-Inhalte liefert. Web Server HTTP Internet HTTP Installation auf localhost: möglich. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-36

19 Apache Webserver Der Apache HTTP Webserver ist ein Opensource- Projekt mit Unterstützung für Unix und Windows Web Server htdocs cgi-bin Es werden u.a. HTML, SSI und Perl-Skripts unterstützt. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Common Gateway Interface Common Gateway Interface (CGI) ist eine Technik um auf externe Programme zuzugreifen und Webseiten dynamisch zu erzeugen. Web Server CGI Datenbank Anwendung Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-38

20 Perl und CGI Mit Hilfe des Moduls CGI.pm ist eine unkomplizierte Verwendung möglich. #!c:/perl/bin/perl.exe # /usr/bin/perl use CGI qw( :standard ); print( header()); print(start_html("test Script")); print(h1( "Dies ist ein dynamisch erzeugtes Perl Dokument!" )); print(end_html() ); Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Beispiel: Umgebungsvariable anzeigen foreach $variable ( sort( keys( %ENV ) ) ) { print( Tr( td( { style => "background-color: #11bbff" }, $variable ), td( { style => "font-size: 12pt" }, $ENV{ $variable } ) ) ); Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-40

21 Webanwendung: Formulare Formulare sind meist die Benutzerschnittstelle mit Hilfe derer Eingaben an einen Server gemacht werden. Buchungen aller Art (Hotel, Reise, Karten). Elektronischer Handel Konferenzgutachten Einschreibung an Universität Gebrauchtwagenverkauf Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Formulare Formulare sind eine benutzerfreundliche Methode für eine Dateneingabe, die auf einem Server ausgewertet werden soll. Formulareingabe Formularauswertung Antwort Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-42

22 Formularbeispiel Texteingabe Wechselknopf Auswahlmenü Abschickknopf Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Formulardefinition <form>...</form> ergibt die Formulardefinition. action: definiert URL des Empfängers. method: definiert Sendeformat. enctype: optionales Kodierungsformat. Dialogsteuerung erfolgt mittels <input>, <select>, <option> und <textarea> Angaben. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-44

23 Formularbeispiel in HTML <form method=post action=" Name: <input type=text name=name size=32 maxlength=80><p> Geschlecht: <input type=radio name=geschlecht value=m>männlich <input type=radio name=geschlecht value=w>weiblich<p> Einkommen: <select name=einkommen size=1> <option>unter 10'000 Sfr. <option>unter 30'000 Sfr. <option>30'000 Sfr. und mehr </select> <p> <input type=submit> </form> Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Dialogelemente (1) In der <input>-sektion werden die Elemente der Dialogsteuerung definiert: type =... legt Dialogelement fest. name = bezeichner definiert Bezeichner. value definiert Anfangswert. size definiert Grösse des Elements. maxlength definiert maximale Länge. checked definiert Vorabaktivierung. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-46

24 Dialogelemente (2) Die folgenden Dialogmöglichkeiten kommen häufig vor: text: Einzeiliges Textfeld. radio: Optionsfeld. checkbox: Kontrollkästchen. submit: Schaltfläche für Formular schicken. reset: Schaltfläche für Formular initialisieren. button: Schaltfläche mit Schriftzug. Weitere Elemente: password,file,hidden,image. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Auswahldialog (select) Mittels <select...> </select> kann ein Auswahldialog definiert werden. Mittels <option> werden die verschiedenen Elemente aufgelistet. Ihr Urlaubsziel: <select name=orte size=1> <option>beinwil <option>hinwil <option>oberwil <option>williwil </select> Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-48

25 Client-Server Zusammenspiel Mit method wird definiert wie die Übertragung erfolgt: Get: Einstufig indem die Formulardaten direkt übermittelt werden. Post: Zweistufig, indem erst geprüft wird, ob Server bereit ist. enctype legt Codierung fest: Defaultcodierung verwenden. multipart/form-data falls type=file verwendet wird. Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Formulare im Modul CGI Formular kann per HTML oder Perl-Skript generiert werden. Auf die Formularfelder kann mittels param zugegrifen werden my $name=param("name"); my $geschlecht=param("geschlecht"); my $gehalt=param("einkommen"); Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-50

26 Server Side Includes Server Side Includes (SSI) sind eine Möglichkeit dynamische HTML-Seiten mittels Aufruf von Umgebungsvariablen bzw. Aufruf von Programmen zu erzeugen. <html><head><title>using SSI</title></head> <body> The Greenwich Mean Time is <span style = "color: blue"> <!--#ECHO VAR="DATE_GMT" -->. </span><br /> Besucher Nummer: <!--#EXEC CGI="/cgi-bin/counter.pl" --><br /> Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Webzugriffszähler open( COUNTREAD, "counter.dat" ); $data = <COUNTREAD>; $data++; close( COUNTREAD ); open( COUNTWRITE, ">counter.dat" ); print( COUNTWRITE $data ); close( COUNTWRITE ); print( header()); print( "You are visitor number: $data"); Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-52

27 HTML-Werkzeuge HTML-Editor: Erstellen eines Dokuments im (quasi-) WYSIWYG Modus. HTML Konverter: Konvertieren nach HTML von anderen Formaten. HTML-Prüfer und Korrigierer: Prüfen von Syntax und Struktur eines Dokuments (z.b. Schachtelung von Tags), sowie Gültigkeit externer Links Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Texteditor oder HTML-Editor? Allgemeiner Texteditor + universell + Spracherweiterungen schnell einsetzbar mühsam: Erlernen einer Sprache HTML-Editor evtl. einschränkend hinkt evtl. Entwicklung nach + benutzerfreundlich Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-54

28 Beispiel 1: Netscape Composer HTML-Editor mit graphischer Benutzeroberfläche. Links Bilder Tabellen Farbe Listen Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen Beispiel 2: Frontpage-Express HTML-Editor mit graphischer Benutzeroberfläche. Dialogelemente Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-56

29 Automatisch generieren? Beispiele für Konverter dlatex: LaTeX nach HTML WORD nach HTML PowerPoint nach HTML + Dokumentverwaltung im reiferen System Unterschiedliche Ausgabeanforderungen Ineffizienzen möglich Helmar Burkhart Werkzeuge der Informatik Lektion 10: Internet und Anwendungen 10-57