3. Anwedungsprotokolle

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1 Überblick 3.1 Client/Server-Modell 3. Anwedungsprotokolle 3.2 Anforderung/Antwortprotokolle 3.3 Webkommunikation mit HTTP 3.4 Übertragung mit SMTP O. Kao Webbasierte Informationssysteme Architekturmodell: Client / Server Präsentation: Web Browser Speicherung: Datenbank Verarbeitung: Web Server Client Netzwerk Server O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-2

2 Dienstleistungsbeziehung (Client-Server-Prinzip) Zerlegung des Systems in Dienstgeber (Server), die einen bestimmten Dienst (Service) erbringen Ein Dienst besteht aus einer oder mehreren Funktionen (Operationen, Methoden, ), die aufgerufen werden können Ein Server ist ein Prozess oder eine Prozessgruppe Dienstnehmer (Clients), die Serverdienste von anderen Prozessen in Anspruch nehmen Ein Prozess ist häufig sowohl Server (d.h. er bietet einen Dienst an) als auch Client (d.h. er benutzt andere Dienste) Ablauf einer Diensterbringung Der Client sendet einen Auftrag an den Server Der Server nimmt den Auftrag entgegen, bearbeitet ihn und schickt ein Ergebnis an den Client zurück Anschließend wartet der Server auf den nächsten Auftrag der Server ist ein zyklischer Prozess O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-3 Ablauf einer Diensterbringung (2) Kommunikation zwischen Ports Verbindungsorientierte Kommunikation Verbindung aufbauen Kommunikation Verbindung abbauen Synchrone Kommunikation Client blockiert, bis die Antwort eintrifft Realisierung durch Anforderung/Antwort Protokolle Client send Auftrag Kanal 1 Kanal 2 Resultat Server Initialisierung receive Auftragsbearbeitung reply O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-4

3 3.2 Anforderungs- und Antwortprotokoll (Request/Reply) Drei grundlegende Kommunikationselemente dooperation(): Dienstanforderung Anforderungsnachricht an Serveradresse und port mit Parametern (Referenz auf auszuführende Operation, einzusetzende Argumente) Aufruf von receive() zum Empfang des Ergebnisses getrequest(): Serverseitiger Aufruf zur Anforderungsannahme sendreply(): Serverseitiger Aufruf zur Übermittlung der Ergebnisse Client dooperation receive (wait) continue Anforderung (Request) Antwort (Reply) getrequest select object Execute method sendreply Server O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-5 Beispiel: Austausch von Parametern bei Client/Server Auftragsparameter werden in eine Nachricht gepackt, die vom Server entsprechend zu interpretieren ist (Protokoll) Aufgrund der verbindungsorientierten Kommunikation können Server und Client flexibel über den Austausch von Meldungen kommunizieren Client Verlange Verbindung Stelle Verbindung her Auftrag Benötige Parameter 1.. n Parameter 1.. n Benötige Parameter n+1.. m Parameter n+1.. m Resultate Teil 1 Resultate Teil 2 fertig Server Auftragsverarbeitung Teil 1 Auftragsverarbeitung Teil 2 O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-6

4 Beispiele für Anforderung / Antwort Protokolle DIENST ftp-data ftp ssh smtp domain finger www-http pop3 nntp imap3 PORT ERKLÄRUNG File Transfer [Default Data] File Transfer [Control] Secure Shell Simple Mail Transfer Domain Name Server Finger World Wide Web HTTP Post Office Protocol v3 Network News Transfer Protocol Interactive Mail Access Protocol v3 O. Kao Webbasierte Informationssysteme Beispiel: HTTP (Hypertext Transfer Protocol) RFC 1945:"The Hypertext Transfer Protocol (HTTP) is an application-level protocol with the lightness and speed necessary for distributed, collaborative, hypermedia information systems. HTTP spezifiziert Austausch von Nachrichten, Methoden, Ergebnissen, Darstellungsregeln: Gemeinsamer Zeichensatz, Datenformate, Fester Satz von Methoden (GET, PUT, POST, ) für alle Ressourcen Abstimmung über Inhalt: Welche Darstellungsform ist für den Benutzer am besten geeignet? Authentifizierung: Server sendet eine Passwortabfrage, der Client fordert den Benutzer zur Passworteingabe auf Anforderungen/Antworten werden als ASCII-Texte verpackt, Ressourcen werden als Bytefolgen dargestellt/komprimiert Clientanforderung in der Form O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-8

5 HTTP - Kommunikation Kommunikationsablauf nach HTTP 1. Öffnen einer TCP/IP Verbindung zum Webserver 2. Senden der Anforderung an den Server 3. Empfangen der Antwort vom Server (üblicherweise inklusive der gewünschten Daten vom Webserver) 4. Schließen der Verbindung O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-9 Beispielkommunikation: Verbindung öffnen Schritt 1: Verbindung aufbauen Eingabe der Zieladresse im Browser Auflösung der Zieladresse durch Nachfrage beim DNS-Server nach der IP-Adresse der angegebenen URL Browser öffnet eine TCP/IP-Verbindung zum angegebenen Webserver ( ) auf Port 80 Port 80 = Standardport für HTTP Abweichende Ports müssen explizit in der URL angegeben werden O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-10

6 Beispielkommunikation: Anforderung senden Schritt 2: Anforderung senden Client fragt nach einem Objekt (Datei) von dem verbundenen Server, z.b. GET wwwcs.upb.de/cs/index.html HTTP/1.0 Manuelle Anfrage über telnet > telnet wwwcs.upb.de 80 GET /cs/index.html HTTP/1.0 [Leerzeile] Zwischen der GET-Zeile und der Leerzeile können beliebig viele Header-Zeile mit weiteren Informationen stehen O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-11 Beispielkommunikation: Empfang der Antwort Schritt 3: Empfang der Antwort Server antwortet durch Senden des angeforderten Objektes (z.b. die gewünschte HTML-Datei) Vor dem eigentlichen Dokument werden Zusatzinformationen mitgeschickt wie z.b. Status-Code (z.b. "200 OK") Meta-Informationen zu dem Dokument Informationen zum Server Schritt 4: Verbindung beenden In HTTP/1.0: automatisch nach Erhalt der Antwort In HTTP/1.1 können Verbindungen gehalten werden Client kann mehrere Dokumente nacheinander anfragen, ohne zwischendurch auf eine Antwort zu warten O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-12

7 HTTP - Anforderung Anforderungsnachrichten von einem Client an einen Server beinhalten Methode, die auf die Ressource angewendet werden soll Identifier der Ressource (URI) Benutztes Protokoll Header mit weiteren Informationen Kompabilität bleibt erhalten Syntax request-line = method request-uri http-version CR Beispiel "GET /index.html HTTP/1.1" O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-13 Anforderung Methoden Methoden = Operationen, die auf einer Webseite anwendbar sind In HTTP integrierte Anforderungsmethoden GET HEAD PUT POST OPTIONS DELETE TRACE CONNECT Lesen einer Webseite Header (Verwaltungsinformationen) der Seite anfordern, z.b. das Datum der letzten Änderung, ohne den Seiteninhalt Bewirkt das Gegenteil von GET und ermöglicht das Schreiben einer Webseite auf dem Webserver Vergleichbar mit PUT: enthält eine Adresse (URL), hängt aber die neuen Daten an die existierenden an, z.b. um eine neue Nachricht in eine Newsgroup/Forum zu veröffentlichen Ähnlich zu HEAD, aber jetzt werden die Eigenschaften des Webservers abgefragt Webseite löschen, falls die Zugriffsrechte ausreichen Dient zur Fehlerentdeckung Ermöglicht SSL-Verbindung (SSL = Secure Socket Layer) O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-14

8 Anforderung Beispiele wwwcs.upb.de 80 Trying Connected to wwwcs.upb.de. Escape character is '^]'. GET /cs/index.html HTTP/1.0 HTTP/ OK Date: Tue, 17 May :45:12 GMT Server: Apache X-Powered-By: PHP/4.3.8 Connection: close Content-Type: text/html; charset=iso <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/tr/html4/loose.dtd"> O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-15 Anforderungsnachrichten Nach der GET-Zeile können weitere Zeilen mit mehr Informationen folgen Anforderungsnachricht (Request Header) Analogie: Parameter bei einem Funktionsaufruf Beispiel User_Agent erlaubt dem Client, den Server über seinen Browser, das Betriebssystem und andere Eigenschaften zu informieren, z.b. User- Agent: CERN-LineMode/2.15 libwww Weitere Bespiele Accept-Encoding, z.b. Accept-Encoding: compress, gzip From, z.b. From: If-Modified-Since, z.b. If-Modified-Since: Sat, 29 Oct :43:31 GMT If-Unmodified-Since, z.b. If-Modified-Since: Sat, 29 Oct :43:31 GMT Authorization ist für geschützte Seiten erforderlich. Hier muss der Client nachweisen, dass er die geforderte Seite tatsächlich anzeigen darf O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-16

9 HTTP - Antwort Auf jede Anforderung folgt eine Antwort, die aus einer Statuszeile und eventuell weiteren Informationen (Response Header) besteht Syntax status-line = http-version status-code reason CR Der Statuscode (3 Ziffern) gibt an, ob die Anforderung erfüllt wurde und falls nicht erfüllt, welcher Fehler aufgetreten ist Antwort-Kategorien 1xx: 2xx: 3xx: 4xx: 5xx: Informational: Anforderung bekommen und weiter geht es (seltener Einsatz) Success: Aktion bekommen, verstanden und akzeptiert Redirection: Anweisung an den Client, an welcher Stelle die Seite zu suchen ist Client Error: Fehlerhafter Syntax oder unerfüllbar, da z.b. Seite nicht vorhanden Server Error: Server kann Anforderung nicht erfüllen aufgrund eines Fehlers in der Systemsoftware oder wegen Überlastung O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-17 Response - Status-Codes 100 Continue 403 Forbidden 101 Switching 404 Not Found 405 Method Not Allowed 200 OK 406 Not Acceptable 201 Created 407 Proxy Authentication Required 202 Accepted 408 Request Timeout 203 Non-Authoritative Information 409 Conflict 204 No Content 410 Gone 205 Reset Content 411 Length Required 206 Partial Content 412 Precondition Failed 413 Request Entity Too Large 300 Multiple Choices 414 Request-URI Too Large 301 Moved Permanently 415 Unsupported Media Type 302 Found 416 Requested Range Not Satisfiable 303 See Other 417 Expectation Failed 304 Not Modified 305 Use Proxy 500 Internal Server Error 307 Temporary Redirect 501 Not Implemented 502 Bad Gateway 400 Bad Request 503 Service Unavailable 401 Unauthorized 504 Gateway Timeout 402 Payment Required 505 HTTP Version Not Supported O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-18

10 Response - Header Neben dem Statuscode können auch weitere Informationen überliefert werden wie zum Beispiel Location: Anforderung an den Client, seine Anforderung an einen anderen Ort zu senden, z.b. Location: Retry-After: Server ist überlastet, daher wird dem Client eine bestimmte Wartezeit angeordnet, z.b. Retry-After: 120 Server: Eigenschaften des aktuellen Servers, z.b. Server: CERN/3.0 libwww/2.17 O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-19 Binäre Daten HTTP kann neben HTML-Dateien auch binäre Daten übertragen Browser muss wissen wie er die Daten behandeln / auswerten soll Einleitung (Header) mit einer Beschreibung der übermittelten binären Daten (Entity) erforderlich Beispiele Content-Encoding, z.b. Content-Encoding: gzip Content-Language, z.b. Content-Language: de, en Content-Type, z.b. Content-Type: image/gif Content-Type spezifiziert den Medientyp (Bilder, Audio, Video, ) und den genauen Untertyp (Bild vom Typ JPEG oder GIF) Definition in RFC 1590: (veraltet!!) RFC 2045: RFC 2046: O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-20

11 Media-Types Aufteilung der Media-Types in mehrere Klassen Beispiele text/plain, text/html multipart/mixed application/pdf image/gif, image/jpg video/quicktime, video/mpeg Aktuelle Auflistung z.b. unter O. Kao Webbasierte Informationssysteme Übertragung mit SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) Übertragung basiert auf einer TCP Verbindung Ein mögliches Protokoll: SMTP Einfaches ASCII-Protokoll, hört auf Port 25 Client baut Verbindung auf und wartet, bis Server mit der Kommunikation beginnt SMTP ausreichend, wenn der Empfänger permanente Internetverbindung hat Sonst Kombination mit Protokollen wie POP3 (Post Office Protocol V3) oder IMAP (Internet Message Access Protocol) O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-22

12 Beispiel: Definition einer Definition von s durch das Nachrichtenformat RFC 822 Header Felder wie TO, CC, Bcc, FROM, RETURN-PATH, Einträge in diese Felder als ASCII Text Nachrichtentext, ursprünglich English und ASCII-basiert Spätere Erweiterung durch MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) Unterstützung von anderen Sprachen als Englisch (Akzente, nichtlateinische Sprachen, Sprachen ohne Alphabet, ) Kombination von Text und d multimedialen Inhalten Spezifikation der Inhalte O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-23 Kommunikation via SMTP Client spricht Mail Server auf Port 25 an, z.b. telnet miles-o-brian.cs.upb.de 25 Server antwortet, falls SMTP Dienst verfügbar, z.b. 220 miles-o-brian.uni-paderborn.de ESMTP Sendmail /8.9.3; Mon, 3 May :23: Client setzt Kommunikation fort mit Befehl HELO <host>, z.b. HELO jadzia-dax.cs.upb.de Falls Verbindung akzeptiert, antwortet der Server mit 250 miles-o-brian.uni-paderborn.de Hello jadzia-dax.cs.upb.de [ ], pleased to meet you Client fragt die verfügbaren Befehle mit HELP Serverantwort z.b. 214-Commands supported: 214 AUTH STARTTLS HELO EHLO MAIL RCPT DATA NOOP QUIT RSET HELP O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-24

13 Versenden von s via SMTP Mit Befehlen MAIL FROM, RCPT TO, DATA und QUIT kann eine gesendet werden, z.b. MAIL 250 OK RCPT TO: 250 Accepted DATA 354 Enter message, ending with "." on a line by itself Dies ist eine Testmail fuer die Vorlesung Webbasierte Informationssysteme Schliesse die mit. ab. 250 OK id=1bkdxz-0003yl-6r QUIT miles-o-brian.uni-paderborn.de closing connection Connection closed by foreign host. O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-25 [Adressangaben wie vorher] MIME Erweiterung MIME-Version: 1.0 Content-Type: multipart/alternative; boundary=test_boundary --test_boundary Content-Type: text/enriched <bold> Fette Schrift </bold> --test_boundary. 250 OK id=1bkdbp-0005vd-4c QUIT 221 miles-o-brian.uni-paderborn.de closing connection Connection closed by foreign host. O. Kao Webbasierte Informationssysteme 3-26

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