Anwendungsschicht. Nik Klever

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1 Anwendungsschicht Nik Klever HS Augsburg Fakultät für Informatik Studiengang Wirtschaftsinformatik WWW: Diese Vorlesung ist dem Buch Computernetze von Kurose und Ross sowie dem Buch Computernetzwerke von Tanenbaum im Verlag Pearson-Studium angepaßt bzw. teilweise entnommen. 1

2 Client/ServerInteraktion Client: Anfrage (Request) Server: Antwort (Response) 2

3 Internet-Anwendungen Anw endung Remote-Login Web Filetransfer Remote File-Server Streaming Multimedia Internet-Telefonie Protokoll Telnet HTTP SMTP FTP NFS RTSP u.a. SIP u.a. Standard RFC 854 RFC 2616 RFC 821/2821 RFC 959 RFC 3530 RFC 2326 RFC 3261 Transportprotokoll TCP TCP TCP TCP TCP/UDP TCP/UDP UDP 3

4 Internet Benamung DNS (Domain Name Service) hierarchischer Namensbaum: stufenweise Delegierung für die Namenseindeutigkeit root uk de com fh-augsburg uni-erlangen uni-bayreuth dfn multimedia Rechnername: klever.multimedia.fh-augsburg.de aufsteigende Hierarchie klever 4

5 Teil des Namensraums der Internetdomänen 5

6 Suche nach einem Internetnamen Ein Prozess auf dem Rechner flits.cs.vu.nl sucht nach dem Rechner linda.cs.yale.edu 6

7 Remote-Login: Telnet Erste Telnet-Implementierungen 1973 Telnet Port anfänglich 1, später 27 dann erst 23 RFC 854 Terminal-Standard meist VT100 NVT (Network Virtual Terminal) Telnet-Protokoll ist ein symmetrisches Protokoll Client und Server können Optionen und Befehle in gleicher Weise einsetzen 7

8 Telnet Protokoll Austausch von Zeichen zwischen Client und Server Definition eines virtuellen Terminals als verbindlichem Standard, was Zeichen und Zeichensätze angeht VAX-Rechner, IBM-Mainframes, Sun-Workstations, Amigas, Ataris, PCs, Macs,... einheitlicher Standard NVT (Network Virtual Terminal) Definition von Steuercodes mit besonderer Bedeutung z.b. Backspace, DEL, clear (Clear Screen) Aushandeln und Einstellen von Verbindungsoptionen Blockmode vs. Single-Character-Mode 8

9 Web 9

10 Web-Modell 10

11 HTTP-Protokoll HTTP Anfrage/Antwort Verhalten 11

12 HTTP Hypertext Transfer Protocol (RFC 2068) Unterschied zu allen anderen Protokollen Die Verbindung zwischen Server und Client bleibt nicht erhalten (stateless protocol) deswegen auch die Session-Problematik Methoden (Client-Befehle) GET URL HTTP/1.0 HEAD URL HTTP/1.1 POST URL HTTP/0.9 Header-Felder (Client-Attribute) Host: URL Authorization: Basic Base64-coded-Username:Password-String... 12

13 13

14 14

15 HTTP Rückgabecodes Informelle 100 Continue 101 Switching Protocols Client-Anforderung erfolgreich 200 ok 201 Created 202 Accepted 203 Non-Authoritative Info. 204 No Content 205 Reset Content 206 Partial Content Client-Anforderung redirigiert 300 Multiple Choices 301 Moved Permanently 302 Moved Temporarily 303 See Other 304 Not Modified 305 Use Proxy Client Fehler Server-Fehler 400 Bad Request 500 Internal Server Error 401 Unauthorized 501 Not Implemented 402 Payment Required 502 Bad Gateway 403 Forbidden 503 Service Unavailable 404 Not Found 504 Gateway Time Out 405 Method Not Allowed 505 HTTP Version not supported 406 Not Acceptable 407 Proxy Authentication Required 408 Request Time-Out 409 Conflict 410 Gone 411 Length Required 412 Precondition Failed 413 Request Entity Too Large 414 Request-URI Too Large 415 Unsupported Media Type 15

16 HTTP Header-Felder allgemeine Form der Header-Felder: Feldname1: Wert11 [,Wert12,...] Feldname2: Wert21 [,Wert22,...] Allgemeine Header Connection: Keep-Alive Date:... - Via:... Anforderungs-Header (nur von Clients) Accept: text/plain - Accept-Charset:... Authorization:... - Host:... - If-Modified-Since:... - If-Match:... Range:... - Referer:... - User-Agent:... - Authorization:... Antwort-Header (nur von Servern) Age:... - Retry-After:... Server:... - Warning:... - WWW-Authenticate:... Entitäten-Header Content-Encoding:... - Content-Type:... Content-Length:... - Last-Modified:... 16

17 Uniform Resource Locators RFC 1738: Uniform Resource Locators (URL) RFC 2396: Uniform Resource Identifiers (URI): Generic Syntax "URL Syntax" beschriebt die Syntax und die Semantik für eine kompakte String-Repräsentierung einer Resource, die über das Internet erreichbar ist <scheme>:<scheme-specific-part> Schemes (kleine Auswahl): ftp http mailto news File Transfer protocol Hypertext Transfer Protocol Electronic mail address USENET news Beispiel: 17

18 Beispiele für Schemes 18

19 Webformate Dokumente + Layout Beispiel: FH Augsburg Webseite Trennung von Inhalt und Layout : Titel Paragraph Logo (Backlink) Titel Kapitel Inhaltsverzeichnis Paragraph 19

20 Entwicklung von HTML Rasante Entwicklung von HTML seit den ersten Ideen von Berners-Lee (CERN) 1989 bis zur aktuellen Version 4.01 aus dem Jahr 1999 trotzdem immer noch Unzulänglichkeiten, insbesondere die starre Struktur HTML baut auf SGML (Standardized General Markup Language) auf, die seit 1986 als ISO Standard existiert (erste Ideen für SGML wurden 1969 von Goldfarb et.al. (IBM) entwickelt) SGML ist im Publishing Bereich relativ bekannt, aber wegen seiner Mächtigkeit (Spezifikation mit 500 Seiten) und Komplexität nicht einfach anwendbar, aber dafür natürlich sehr flexibel. 20

21 Häufig verwendete HTML-Tags 21

22 Formulare Formulare erlauben dem User bestimmte Felder zu füllen und dem Server zurückzuschicken. Diese Felder werden dem CGI-Skript vom Webserver bei der Methode GET über die Umgebungsvariable und bei der Methode POST über STDIN übergeben. 22

23 HTML Formular Beispiel 23

24 Formatiertes HTML-Formular 24

25 Formularantwort an den Webserver 25

26 CGI-Schnittstelle (Common Gateway Interface) Browser OS Browser CGISkript Server Browser DB Browser HTTP CGI CGI Standard: 26

27 Verarbeitung eines HTML-Formulars 27

28 Umgebungsvariablen Wenn der HTTPD-Prozeß (der Webserver) ein CGI-Skript aufruft, setzt er einige Umgebungsvariablen. Diese Umgebungsvariablen werden an das CGI-Skript vererbt und können somit angesprochen werden. 28

29 XML 1996 kam die Idee auf, den Bekanntheitsgrad und den Erfolg des starren HTML mit der Flexibilität von SGML zu verknüpfen und eine für das Web optimierte Extended Markup Language (XML) zu definieren. Im Februar 1998 wurde XML 1.0 zum W3CStandard erhoben: XML ist wesentlich einfacher als SGML und speziell für das Internet definiert XML Dokumente können schneller erstellt werden als SGML Dokumente Es ist einfacher Anwendungen zu schreiben, die XML Dokumente interpretieren als Anwendungen, die SGML Dokumente interpretieren. 29

30 XML ist SGML! XML ist voll kompatibel zu SGML Beide unterstützen eine breite Palette von Anwendungen Beide benutzen Style Sheets um den Inhalt zu formatieren Dokumente beider Sprachen können relativ einfach gelesen und verstanden werden Dokumente beider Sprachen benutzen kurze und prägnante Strukturen. XML-Dokumente können von SGMLAnwendungen relativ einfach verarbeitet werden 30

31 XML in 10 Punkten XML in 10 Points (http://www.w3c.de/misc/xml-in-10-points.html) 1. XML steht für strukturierte Daten 2. XML sieht ein wenig wie HTML aus 3. XML ist Text, aber nicht zum Lesen 4. XML ist vom Design her ausführlich 5. XML ist eine Familie von Techniken 6. XML ist neu, aber nicht so neu 7. XML überführt HTML in XHTML 8. XML ist modular 9. XML ist die Basis für RDF und das Semantic Web 10. XML ist lizenzfrei, plattformunabhängig und gut unterstützt. 31

32 DTD XML Document Type Definition Die DTD beschreibt das Dokument und seinen strukturellen Aufbau Eine DTD wird innerhalb einer <!DOCTYPE> Declaration definiert Diese Declaration ist abgeleitet von und kompatibel mit SGML 32

33 HTML <html> <head> <title> </title> </head> <body> <table> <tr><th>empfänger<td>henning Stoyke</td></th></tr> <tr><th>absender<td>nik Klever </td></th></tr> <tr><th>thema<td>wie war dein Urlaub? </td></th></tr> <tr><th>nachricht<td> <pre> Hallo Henning, ich hoffe, du hattest einen tollen Urlaub? Bis bald, Nik </pre> </td></th></tr> </ table> </body> </html> 33

34 Formatierte Webseite 34

35 -DTD <!ELEMENT (empfänger+, absender, datum?, thema?, nachricht?)> <!ELEMENT empfänger (#PCDATA)> <!ELEMENT absender (#PCDATA)> <!ELEMENT datum (#PCDATA)> <!ELEMENT thema (#PCDATA)> <!ELEMENT nachricht (#PCDATA)> 35

36 -Dokument <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <!DOCTYPE SYSTEM .dtd > < > <empfänger>henning Stoyke</empfänger> <absender>nik Klever</absender> <datum> </datum> <thema>aus dem Urlaub zurück?</thema> <nachricht> Hallo Henning, ich hoffe, Du bist gesund aus dem Urlaub zurück und kannst mit frischem Wind unser Projekt beginnen! Bis bald, Nik </nachricht> </ > 36

37 Nicht formatierte XML 37

38 XML mit Layout Cascading Stylesheets (CSS): empfänger { display: block; background-color: rgb(230,230,230); font-style: italic; font-weight: bolder; display: inline; color: black; } absender { display: block; padding: 0.1cm; textalign: right; } thema { display: block; border-color: blue; border-style: solid; padding: 0.1cm; color: red; margin-top: 30px; } nachricht { background-color: rgb(230,230,230); display: block; color: green; padding: 0.5cm; margin-top: 30px; } 38

39 Mit CSS formatierte XML 39

40 XML-Schema Die XML Schema Sprache bietet eine Obermenge der Möglichkeiten aus den XML 1.0 Dokument Typ Definitionen (DTDs) da sie sowohl die bisherige Dokumenten-Beschreibung (text- bzw. dokumenten-orientiert) als auch die Beschreibung beliebiger Datenstrukturen (daten-orientiert) erlaubt. und außerdem im Gegensatz zu DTD in XML selbst definiert ist (ein nicht zu unterschätzender Faktor!) 40

41 -Schema <?xml version="1.0" encoding= ISO "?> <xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/xmlschema" targetnamespace="http://www. .test" xmlns="http://www. .test" elementformdefault="qualified"> <xsd:element name= "> <xsd:complextype> <xsd:sequence> <xsd:element name= empfänger" type="xsd:string minoccurs="1" maxoccurs= unbounded"/> <xsd:element name= absender" type="xsd:string minoccurs="1" maxoccurs= 1"/> <xsd:element name= datum" type="xsd:date minoccurs= 0" maxoccurs= 1"/> <xsd:element name= thema" type="xsd:string minoccurs= 0" maxoccurs= 1"/> <xsd:element name= nachricht" type="xsd:string minoccurs= 0" maxoccurs= 1"/> </xsd:sequence> </xsd:complextype> </xsd:element> </xsd:schema> 41

42 -Dokument <?xml version="1.0" encoding="iso "?> < xmlns="http://www. .test" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2000/10/xmlschema-instance" xsi:schemalocation="http://www. .test .xsd"> <empfänger>henning Stoyke</empfänger> <absender>nik Klever</absender> <datum> </datum> <thema>aus dem Urlaub zurück?</thema> <nachricht> Hallo Henning, ich hoffe, Du bist gesund aus dem Urlaub zurück und kannst mit frischem Wind unser Projekt beginnen! Bis bald, Nik </nachricht> </ > 42

43 Vorteile I statt 10 Datentypen werden bereits 41 BasisDatentypen definiert mit den objektorientierten Methoden Restriction und Extension können diese Basis-Typen eingeschränkt bzw. ausgedehnt werden und somit die Beschreibung beliebiger Datenstrukturen erlauben XML Schemas werden selbst in XML erstellt, sodass Parser und Transformationen (XSLT) sehr einfach darauf angewendet werden können 43

44 Vorteile II beliebige Elemente können als eindeutige Elemente und sogar als Schlüsselwerte definiert werden (unique, key) statt in einer sequentiellen Anordnung von Elementen können Elemente auch in einer Menge angeordnet werden (all) beliebige Elemente können den gleichen Namen besitzen, aber verschiedenen Inhalt (mittels unterschiedlicher Namespaces) es können alternative Namen für Elemente definiert werden (substitutiongroup) 44

45 Vorteile III XML und XML Schema revolutioniert die gesamte Elektronische Datenverarbeitung, da sowohl die Eingabe als auch der Austausch beliebiger Datenstrukturen aus und mit beliebigen Programmen standardisiert und damit mit StandardWerkzeugen bearbeitet werden kann. Die Prüfung jeglicher Dateneingabe wird daher standardisiert möglich und muss nicht mehr proprietär durchgeführt werden. 45

46 (Electronic Mail) Protokolle: SMTP POP3 IMAP 46

47 Protokolle 47

48 Protokolle Unterschied zu allen anderen Protokollen: Keine direkte Verbindung, sondern Store-and-Foreward-Prinzip Notwendigkeit eines Postfachs ISO/OSI-Protokoll X.400 (1984,1988) SMTP Simple Mail Transfer Protocol Protokoll zum Verschicken und Weiterleiten von Nachrichten POP Post Office Protocol Protokoll zum Abholen der Nachrichten aus dem Postfach IMAP Internet Message Access Protocol ebenfalls ein Protokoll zum Abholen der Nachrichten 48

49 Umschläge und Nachrichten 49

50 RFC (2)822 Adressen address mailbox name-addr angle-addr group display-name mailbox-list address-list addr-spec local-part domain domain-literal dcontent dtext = = = = = = = = = = = = = = mailbox / group name-addr / addr-spec [display-name] angle-addr [CFWS] "<" addr-spec ">" [CFWS] / obs-angle-addr display-name ":" [mailbox-list / CFWS] ";" [CFWS] phrase (mailbox *("," mailbox)) / obs-mbox-list (address *("," address)) / obs-addr-list local-part domain dot-atom / quoted-string / obs-local-part dot-atom / domain-literal / obs-domain [CFWS] "[" *([FWS] dcontent) [FWS] "]" [CFWS] dtext / quoted-pair NO-WS-CTL / ; Non white space controls %d33-90 / ; The rest of the US-ASCII %d ; characters not including "[", "]", or "\" 50

51 RFC (2)822 Nachrichten-Header From: (Resent-From:) -Adresse (EA) des Urhebers Sender: (Resent-Sender:) EA des tatsächlichen Absenders Reply-To: (Resent-Reply-To:) EA für die Antwort To: (Resent-To:) EA des Empfängers Cc: (Resent-Cc:) EA eines zusätzlichen Empfängers (carbon copy) Bcc: (Resent-Bcc:) EA eines unsichtbaren zusätzlichen Empfängers Date: (Resent-Date:) Datum/Uhrzeit Subject: Thema der Nachricht Comments: Kommentar zur Nachricht Keywords: Schlüsselworte durch Komma getrennt Received: Jeder Mail-Router hinterläßt ein entsprechendes Feld Return-Path: Pfad, über den der Rückweg gehen soll Message-Id: (Resent-Message-Id:) Eindeutiger NachrichtenSchlüssel References: Bezug auf vorhergehende Nachrichten-Schlüssel In-Reply-To: Als Antwort auf einen vorhergehenden NachrichtenSchlüssel X-...: Erweiterungs-Felder 51

52 Mozilla -Dokument From Thu Apr 26 23:10: X-UIDL: 3da513e c8 X-Mozilla-Status: 0011 X-Mozilla-Status2: Received: from FH-Augsburg.DE (av2.rz.fh-augsburg.de [ ]) by RZ.FH-Augsburg.DE (8.11.3/8.11.3) with ESMTP id g9lkjmk22711 for Thu, 26 Apr :45: (MEST) Received: from imperium.multimedia.fh-augsburg.de (mailserv.multimedia.fhaugsburg.de [ ])... Message-ID: Date: Thu, 26 Apr :44: From: Nik Klever User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; U; Linux i686; en-us; rv:1.0.1) Gecko/ To: Henning Stoyke Subject: Aus dem Urlaub zurück? References: Content-Type: text/plain; charset=iso ; format=flowed Content-Length:

53 MIME - Multipurpose Internet Mail Extensions (RFC 2045) Erlaubt die Einbettung diverser Formate in s zusätzliche Felder im Nachrichten-Header: MIME-Version: MIME-Standard für diesen Block Content-Type: Inhalt des nachfolgenden Bereichs: text/plain, richtext, html multipart/mixed, alternative, digest, parallel, appledouble,header-set message/rfc822, partial, external-body, news application/octet-stream, postscript, oda, atomicmail, andrew-inset, slate, wita, dec-dx, dca-rft, activemessage, rtf, applefile, macbinhex40, news-message-id, news-transmission, wordperfect5.1, pdf, zip, macwriteii, msword, remote-printing,... image/jpeg, gif, ief, tiff, png, audio/basic video/mpeg, quicktime Content-Transfer-Encoding: Art der Kodierung US-ASCII, ISO , quoted-printable, base64,... Content-ID: eindeutiges Kennzeichen des MIME-Nachrichtenelements Content-Description: Beschreibung des MIME-Nachrichtenelements Content-Disposition: Element als Attachment und Default-Dateiname 53

54 54

55 Beispiel einer mehrteiligen MIME Nachricht 55

56 Transport 56

57 SMTP Simple Mail Transfer Protocol (RFC (2)821) Kommandos HELO domain <CRLF> Anmeldung EHLO domain <CRLF> extended Protokoll-Anmeldung MAIL FROM: absender <CRLF> Start einer Mail-Übertragung RCPT TO: empfänger <CRLF> Empfänger für die folgende Mail DATA <CRLF> Beginn der Mail NOOP <CRLF> Null-Operation, erzwingt eine OK-Antwort des Servers QUIT <CRLF> Beendet die Mail-Übertragung HELP <CRLF> listet alle SMTP-Befehle auf, die der Server kann TURN <CRLF> macht den derzeitigen Client zum Server 57

58 Übertragung einer Nachricht mit SMTP 58

59 POP 3 Post Office Protocol (RFC 1939) USER name <CRLF> Accountname des Postfachs PASS string <CRLF> Passwort des Accounts STAT <CRLF> Anforderung von Informationen über die Anzahl und Größe der vorhandenen Nachrichten LIST [msg] <CRLF> Auflisten von Nachrichten RETR msg <CRLF> Herunterladen einer bestimmten Nachricht DELE msg <CRLF> Löschen einer Nachricht TOP msg n <CRLF> Herunterladen der ersten n Zeilen einer Nachricht QUIT <CRLF> Beenden der Sitzung 59

60 POP 3 Beispiel 60

61 Vergleich POP3 - IMAP 61

62 FTP (File Transfer Protocol) (RFC 959) 62

63 Steuer- und Datenverbindung 63

64 FTP Kommandos USER account <CRLF> Accountname (ftp, anonymous) PASS passwort <CRLF> Passwort (bzw. ) CWD path <CRLF> change working directory PWD path <CRLF> print working directory LIST path <CRLF> listet den Inhalt einer Directory auf TYPE a e i l <CRLF> Übertragungstyp (ascii,extended, image, local 8bit) STAT <CRLF> Status-Abfrage HELP <CRLF> Liste der verfügbaren FTP-Befehle SYST <CRLF> Beschreibung des Betriebssystems auf der Gegenseite RETR path <CRLF> holt eine Datei von Pfad path STOR path <CRLF> überträgt eine Datei an den Pfad path 64

65 NNTP Network News Transport Protocol (RFC 977) Im Gegensatz zu Mail ist News eine Ansammlung Schwarzer Bretter, an die man Mails schickt und die jeder lesen kann News wird in Gruppen verwaltet, von denen es inzwischen Tausende gibt und die auf News-Server vorgehalten werden Dabei verwaltet nicht jeder News-Server alle News-Gruppen News-Gruppen tragen Namen wie z.b. alt.tv.game-shows oder comp.os.ms-windows.programmer.controls oder rec.music.beatles Wie schon aus den Namen ersichtlich, werden die Gruppen mittels Untergruppen (durch. getrennt) unterteilt, um die Strukturierung zu erleichtern: innerhalb der Gruppe comp gibt es die Unterguppen comp.lang, comp.sys oder comp.os. Innerhalb von comp.os dann wiederum Unterguppen zu comp.os.linux, comp.os.ms-dos, comp.os.os2, usw. Denken Sie bei der Erstellung eigener News an die Netiquette 65

66 NNTP - Obergruppen alt alternative Themen (Sex, Hacker-Szene, rechte Szene, etc.) comp alles zum Thema Computer misc diverse Themen wie Bildung, Fitness, Gesundheit news hier geht es um News selbst, Software, Ankündigungen, etc. rec Themen zu Hobbies, Erholung, Kunst, Antiquitäten, Sport, etc. sci alles was sich um Wissenschaft ausserhalb der Informatik dreht soc Themen zu Kultur, Geschichte, Religion, Menschenrechte, etc. talk Diskussionen über Gott und die Welt 66

67 NNTP Kommandos LIST <CRLF> listet alle Newsgroups auf NEWGROUPS YYMMDD HHMMSS <CRLF> listet alle neuen Newsgroups auf GROUP newsgroup <CRLF> wählt eine aktuelle Newsgroup aus STAT [msg]<crlf> wählt die aktuelle oder angegebene Nachricht aus ARTICLE [msg]<crlf> holt die aktuelle oder angegebene Nachricht HELP <CRLF> listet alle NNTP-Befehle auf QUIT <CRLF> beendet die News-Sitzung 67

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