TEMA 3: La Aplicación World Wide Web

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1 TEMA 3: La Aplicación World Wide Web 1. Introducción 2. Terminología 3. El protocolo HTTP 4. Conexiones HTTP 5. Mensajes HTTP 6. Interacción Usuario-Servidor 7. El GET condicional 8. Distribución de contenidos 9. Lenguajes del WEB 1 Objetivos Reconocer los distintos componentes de la Web Comprender el funcionamiento del protocolo HTTP Estudiar diferentes formas de acelerar la transferencia de objetos por la Web Identificar los diferentes lenguajes que se pueden utilizar en la Web 2 1

2 Hasta 1990: 1. Introducción Internet utilizado por investigadores, académicos, universitarios para: Acceder a hosts remotos Transferir archivos desde hosts locales a remotos Recibir y enviar noticias Enviar correo electrónico Internet era desconocida fuera de universidades Principio de los 90: aplicación World Wide Web Con esta aplicación, Internet se convirtió en la Red 3 1. Introducción Web: Funciona bajo demanda Usuario recibe información cuando quiere Usuario proporciona información de forma sencilla Cómo? Hiperenlaces Máquinas de búsqueda Formularios Javascripts Applets de Java 4 2

3 2. Terminología Una página Web (o documento) está formada por objetos Objeto: Archivo HTML Imagen (JPEG, GIF, ) Applet Java Fichero de audio, etc. Cada objeto es direccionable por un único URL (Uniform Resource Locator) 5 2. Terminología Archivo HTML base Casi todas las páginas Web están formadas por un archivo base más diversos objetos referenciados URL Cada URL tiene dos componentes Nombre del host del servidor que alberga el objeto (Nombre del servidor Web) Nombre de la ruta del objeto Ej: Protocolo Nombre del host Nombre de la ruta del objeto 6 3

4 2. Terminología Navegador: Agente de usuario para la Web Muestra la página Web pedida Características de navegación y configuración Implementa el lado cliente de HTTP Ej: Internet Explorer, Mozilla, Opera Servidor Web Alberga objetos Web (cada uno con su URL) Implementa el lado servidor de HTTP Ej: Apache, Microsoft Internet Information Server 7 3. El Protocolo HTTP HTTP: Hypertext Transfer Protocol o Protocolo de Transferencia de Hipertexto (RFC 1945 y RFC 2616) Protocolo de la capa de aplicación Implementado por dos programas: Cliente Servidor Se ejecutan en sistemas finales diferentes Intercambian mensajes HTTP 8 4

5 3. El Protocolo HTTP HTTP define el formato de estos mensajes y el intercambio entre cliente y servidor Servidor Web Petición HTTP PC Petición HTTP Respuesta HTTP MAC 9 3. El Protocolo HTTP Hasta 1997: HTTP/1.0 (RFC 1945) Desde 1998: HTTP/1.1 (RFC 2616) Ambas versiones: Son totalmente compatibles entre sí Utilizan TCP como protocolo de la capa de transporte 10 5

6 3. El Protocolo HTTP Cliente HTTP: inicia conexión TCP (crea un socket) en el puerto 80 del servidor El servidor acepta la conexión TCP (crea un socket) Intercambio de mensajes HTTP entre navegador (cliente HTTP) y servidor Web (servidor HTTP) Cierre conexión El servidor no mantiene información sobre las solicitudes anteriores del cliente (HTTP protocolo sin información de estado ) PC Petición HTTP Servidor Web Respuesta HTTP Petición HTTP MAC Conexiones HTTP El protocolo HTTP presenta dos tipos de conexiones No persistentes Se envía un único objeto web por la conexión TCP Ej. Archivo HTML con 10 imágenes. Cuando llega el archivo HTML, el cliente encuentra la referencia a las 10 imágenes, con lo que necesitará 10 conexiones más para obtener los objetos restantes Posibilidad de paralelizar las conexiones El cliente puede crear varias conexiones TCP en paralelo para obtener los distintos objetos Navegadores modernos pueden configurar el número de conexiones que se pueden abrir a la vez (grado de paralelismo) Utilizado por HTTP/

7 4. Conexiones HTTP El protocolo HTTP presenta dos tipos de conexiones: Persistentes Pueden enviarse varios objetos por una única conexión TCP Ej. Archivo HTML con 10 imágenes. Cuando llega el archivo HTML, el cliente encuentra la referencia a las 10 imágenes. Utilizará la misma conexión para obtener los objetos restantes Utilizado por defecto en HTTP/ Conexiones HTTP Conexiones No Persistentes (HTTP/1.0) Cliente HTTP Puerto 1173 Puerto 1173 Establecimiento conexión TCP GET /index.html HTTP/1.0 Servidor HTTP Puerto 80 Puerto 80 Puerto 1173 objeto /index.html Puerto 80 Puerto 1173 Cierre conexión TCP Puerto

8 4. Conexiones HTTP Conexiones No Persistentes (HTTP/1.0) Tiempo de Respuesta RTT (Round-Trip Time o Tiempo de Ida y Vuelta) Tiempo necesario para enviar un paquete y recibir su respuesta asociada Incluye retardos de propagación y procesamiento de los paquetes y de las colas de los routers Cálculo: Un RTT para establecer la conexión TCP Un RTT para la petición HTTP y el primer byte de respuesta Tiempo de transmisión del fichero Para cada objeto: 2RTT + T trans Conexiones HTTP Inicio conexión TCP RTT Petición fichero Comienza recepción fichero RTT Tiempo de transferencia del fichero Fichero recibido Tiempo en el cliente Tiempo en el servidor 16 8

9 4. Conexiones HTTP Conexiones Persistentes (HTTP/1.1) Se envían varios objetos por una única conexión TCP Archivo html + imágenes Varios archivos html del mismo servidor, etc. El servidor HTTP cierra la conexión cuando no ha sido utilizada durante un cierto periodo de tiempo (configurable) Conexiones HTTP Conexiones Persistentes (HTTP/1.1) Dos tipos: Sin pipelining (sin entubamiento): Se realiza una nueva petición después de recibir respuesta de la anterior El cliente sufre un retardo de un RTT por cada objeto referenciado Con pipelining (con entubamiento): El cliente HTTP realiza una petición tan pronto como encuentra una referencia (no espera las respuestas) El servidor envía también los objetos seguidos Es posible utilizar un RTT para todos los objetos 18 9

10 5. Mensajes HTTP Dos tipos: petición y respuesta Mensaje HTTP de petición GET /dir/pagina.html HTTP/1.1 Host: Connection: close User-agent: Mozilla/4.0 Accept-language: fr Línea de Petición Líneas de cabecera Retorno de carro + avance de línea Mensajes HTTP Formato mensaje petición: método sp URL sp versión cr lf nombre del campo de cabecera: nombre del campo de cabecera: cr lf sp valor cr lf sp valor cr lf Líneas de cabecera Línea de petición Línea en blanco Cuerpo de entidad 20 10

11 5. Mensajes HTTP Tipos de métodos HTTP/1.0 GET El navegador pide un objeto El mensaje se envía con el cuerpo vacío POST Se envían datos al servidor en el cuerpo del mensaje (cuerpo de entidad) Un cliente HTTP utiliza éste método cuando el usuario rellena un formulario que se tiene que enviar al servidor El cuerpo de entidad contiene los datos introducidos por el usuario en los campos del formulario Mensajes HTTP Tipos de métodos HTTP/1.0 POST (continuación) Con el método POST el usuario está pidiendo una página Web del servidor, pero los contenidos de esa página dependerán de lo que introdujo el usuario en el formulario Se pueden enviar datos mediante el comando GET utilizando el URL HEAD El navegador sólo pide la cabecera del recurso Usado por desarrolladores de SW para depuración 22 11

12 5. Mensajes HTTP Tipos de métodos HTTP/1.1 GET, POST, HEAD PUT: Almacena el fichero del cuerpo del mensaje en la ruta especificada en el URL DELETE: Borra un objeto especificado en el URL Mensajes HTTP Mensaje HTTP de respuesta típico HTTP/ OK Connection: close Date: Thu, 06 Aug :00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun :23:24 GMT Content-Length: 6821 Content-Type: text/html Línea de Estado Líneas de cabecera (datos ) Cuerpo de entidad 24 12

13 5. Mensajes HTTP Mensajes de respuesta: Se pueden clasificar en cinco grupos: 1xx : Informativos 2xx : Asociados con operaciones realizadas correctamente 3xx : Redirección (operaciones complementarias que se deben realizar para finalizar la operación) 4xx : Errores del cliente. La petición contiene algún error o no puede ser realizada 5xx : Errores del servidor. No se puede cumplir el servicio Mensajes HTTP Códigos de estado más comunes 200 OK Petición con éxito, el objeto solicitado va en este mensaje 301 Moved Permanently El objeto solicitado está en una nueva localización, que se especifica mediante la cabecera Location: El cliente lo recupera automáticamente 400 Bad Request Código genérico de error. El servidor no comprende el mensaje de petición 404 Not Found El documento solicitado no se encuentra en este servidor 505 HTTP Version Not Supported La versión de protocolo HTTP pedida no es soportada por el servidor 26 13

14 5. Mensajes HTTP Formato mensaje respuesta versión sp código de estado sp frase cr lf Línea de estado nombre del campo de cabecera: sp valor cr lf Líneas de cabecera nombre del campo de cabecera: cr lf sp valor cr lf Línea en blanco Cuerpo de entidad Mensajes HTTP Simulación cliente HTTP Telnet 80 Abre una conexión TCP al puerto 80 del servidor Lo que se teclea se envía al puerto 80 del servidor GET / HTTP/1.0 <CR LF> <CR LF> Petición mínima, pero completa OJO: necesita dos retornos de carro Qué hemos obtenido? 28 14

15 5. Mensajes HTTP Mensajes HTTP 30 15

16 6. Interacción Usuario-Servidor Autorización Cliente debe proporcionar nombre de usuario y contraseña Funcionamiento: Cliente envía un mensaje de petición normal al servidor El servidor responde con un cuerpo de entidad vacío y el código de estado: 401 Authorization Required En la cabecera (del mensaje del servidor) se incluye el campo WWW-Authenticate: Este campo indica cómo se ha de realizar la identificación (normalmente nombre de usuario y contraseña) Interacción Usuario-Servidor Autorización Funcionamiento (continuación): El cliente recibe este mensaje y pide al usuario (nombre/palabra clave) El cliente reenvía el mensaje de petición con una nueva cabecera: Authorization: nombre/palabra clave El servidor envía el objeto Las nuevas peticiones no necesitan autorización (caché) Forma débil de autorización. Fácil de romper

17 6. Interacción Usuario-Servidor Cookies Se utilizan para identificar usuarios, seguimiento de actividades Son conflictivas: privacidad Acceso por primera vez a servidor que utiliza cookies. Al realizar la petición: El servidor crea un número de identificación único que añade a su base de datos La respuesta del servidor incluye la cabecera: Set-cookie: nº identificación El navegador realiza el siguiente apunte en su archivo de cookies: Nombre_servidor nº identificación Las peticiones siguientes al servidor incluirán la siguiente línea en la cabecera: Cookie: nº identificación El GET Condicional CACHÉ WEB: reduce retardos y tráfico, recuperando objetos sin tener que buscarlos en el servidor Dos formas de usar esta caché: CACHÉ WEB: reside en el cliente y la gestiona el navegador SERVIDOR CACHÉ DE WEB: reside en un servidor intermedio, no en el cliente 34 17

18 CACHÉ WEB 7. El GET Condicional Problema: copia del objeto obsoleta Solución: GET condicional El GET condicional indica al servidor que envíe el objeto sólo si ha sido modificado después de la fecha especificada Funcionamiento: Navegador solicita del servidor un objeto que no está en su caché El servidor proporciona el objeto y el navegador guarda este objeto en su caché local junto con la fecha de la última modificación (línea de cabecera: Last-Modified: ) La petición del mismo objeto incluye una nueva línea en la cabecera que comprueba si el objeto está obsoleto: GET / / HTTP/1.0 User-Agent: Mozilla 4.0 If-Modified-Since: Mon, 22 Jun :01:01 Campo Last-Modified El GET Condicional CACHÉ WEB Ejemplo de funcionamiento Petición del objeto: GET / / HTTP/1.0 User-agent: Mozilla/4.0 Comprobación modificación: GET / / HTTP/1.0 User-agent: Mozilla/4.0 If-Modified-Since: Mon, 22 Jun :03:03 Envío del objeto: HTTP/ OK Date: Wed, 12 Aug :39:29 Server: Apache (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun :03:03 Content-Type: image/gif (datos datos datos datos ) Respuesta comprobación: HTTP/ Not Modified Date: Wed, 12 Aug :39:29 Server: Apache (Unix) (cuerpo entidad vacío) 36 18

19 8. Distribución de contenidos Web: cada vez más rica en contenidos HTTP: proporciona el medio para que cualquier usuario acceda a cualquier objeto Tiempo de acceso lento por: Enlaces de baja velocidad Enlaces congestionados (pérdida de paquetes) Servidores sobrecargados Solución: distribución de contenidos Replicación de la información en múltiples servidores Mecanismo para determinar los servidores que sirven la petición más rápido Tres categorías: Caché WEB (servidor proxy) Redes de distribución de contenidos Compartición de archivos entre iguales Distribución de contenidos Caché WEB (Servidor PROXY) Sirve peticiones HTTP en nombre de un servidor original Almacén temporal Guarda objetos más recientemente pedidos Un navegador puede ser configurado para que primero busque en un proxy determinado Funcionamiento como cliente y como servidor Cliente Servidor Web Origen Cliente Petición HTTP Respuesta HTTP Petición HTTP Respuesta HTTP Servidor PROXY Petición HTTP Respuesta HTTP 38 19

20 8. Distribución de contenidos Caché WEB (Servidor PROXY) Ventajas: Reduce el tiempo de respuesta de una petición Reduce el tráfico de Internet Proporciona una rápida entrega de la información, aún cuando ésta está originalmente en un servidor lento Cachés cooperativas: Cooperación de múltiples cachés web localizadas en distintos sitios de Internet Pueden ser jerarquizadas o lineales Cachés institucionales Cachés troncales Distribución de contenidos Redes de distribución de contenidos (CDN) Proveedor de contenidos paga empresa CDN para que ésta los haga accesible con retardos más pequeños (p.ej. Yahoo contrata los servicios de Akamai) Compañía CDN instala cientos de servidores por Internet y replica la información en todos los servidores Compañía CDN actualiza información en los servidores cuando el proveedor de contenidos actualiza su información 40 20

21 8. Distribución de contenidos Redes de distribución de contenidos (Continuación) Compañía CDN se encarga de buscar el servidor CDN que entregue la información lo más rápidamente posible para esa petición Cada servidor CDN tiene contenidos de diferentes proveedores Distribución de contenidos Redes de distribución de contenidos. Funcionamiento: Servidor CDN Sudamérica Servidor Origen (USA) Nodo CDN de Distribución Servidor CDN Europa Servidor CDN Asia 42 21

22 8. Distribución de contenidos Redes de distribución de contenidos Cómo saber dónde recuperar el objeto: en el servidor o en el CDN? Solución: Redirección CDN Ejemplo: Proveedor contenidos: Compañía CDN: cdn.com CDN sólo distribuye ficheros GIF de El proveedor modifica todos los objetos HTML en el servidor origen Los URL de los archivos GIF llevan el prefijo se convierte en El resto de archivos los sirve el proveedor de contenidos Cuando un navegador pide la página web que contiene la imagen ruth.gif, se realiza una petición HTTP al servidor de origen (http://www.foo.com/sports/sports.html) Distribución de contenidos Redes de distribución de contenidos Cómo saber dónde recuperar el objeto: en el servidor o en el CDN? Solución: Redirección CDN Ejemplo (continuación): El servidor origen entrega la referencia cambiada (http://www.cdn.com/www.foo.com/sports/ruth.gif) Se hace una consulta DNS a un servidor DNS autorizado de la CDN. Éste devuelve la dirección IP del servidor CDN más cercano (basándose en la dir. IP del nodo que hace la petición) Se realiza la petición HTTP al servidor CDN más cercano, con la URL Las consultas posteriores se realizan directamente al servidor CDN más cercano Los CDN, además del contexto Web, se utilizan para la distribución de secuencias de audio y video 44 22

23 8. Distribución de contenidos Compartición de archivos entre iguales (P2P) Los sistemas terminales funcionan como clientes y como servidores La información se transfiere entre iguales, no siendo necesario un distribuidor o un almacén central de información Altamente escalable Tres esquemas: Directorio centralizado Directorio descentralizado Inundación de peticiones Distribución de contenidos Compartición de archivos entre iguales (P2P) Directorio centralizado (Napster) El servicio de directorio es proporcionado por un gran servidor central Un host, cuando pone en marcha la aplicación P2P, se conecta con el servidor de directorio El servidor almacena diferentes datos de cada host: dir.ip, lista de archivos compartidos, etc. Cada host (o igual) informa al servidor de directorio cada vez que añade/borra/cambia un objeto compartido Cuándo se desconecta un igual? Mensajes periódicos Conexión TCP permanente entre servidor e igual La transferencia de ficheros es descentralizada, pero no la localización de contenidos 46 23

24 8. Distribución de contenidos Compartición de archivos entre iguales (P2P) Directorio centralizado (Napster) Inconvenientes: Único punto de fallo Servidor Directorio Centralizado Cuello de botella de rendimiento Infracción del copyright Funcionamiento: (1) Informa y actualiza (1) Informa y actualiza (1) Informa y actualiza Host 1 (3) Transferencia de archivo Host 2 Host 3 (2) Consulta el contenido Distribución de contenidos Compartición de archivos entre iguales (P2P) Directorio descentralizado (KaZaA) Se designan varios líderes de grupo Cuando un host se conecta, se le asigna un líder de grupo El líder de grupo mantiene base de datos con ficheros compartidos por hosts conectados a él Líder de grupo es un igual, no un servidor dedicado Cuando un igual busca un objeto, envía una consulta a su líder El líder devuelve lista de iguales con objeto El líder puede hacer consultas a otros líderes 48 24

25 8. Distribución de contenidos Compartición de archivos entre iguales (P2P) Directorio descentralizado (KaZaA) Funcionamiento: Líder de grupo Igual ordinario Relación de vecindad Distribución de contenidos Compartición de archivos entre iguales (P2P) Directorio descentralizado (KaZaA) Ventajas: Descentralización Problemas: Protocolo complejo (desconexión del líder) Se necesita como mínimo un servidor encendido (servidor de arranque) Cuello de botella en los líderes 50 25

26 8. Distribución de contenidos Compartición de archivos entre iguales (P2P) Inundación de consultas (GNutella) Todos los participantes son iguales (estructura plana) Nodo de arranque para unirse a la red Un nodo sólo conoce la dir. IP de sus vecinos Localización de objetos: Consulta a sus vecinos Cada vecino envía consulta a sus vecinos El igual que tiene el objeto envía mensaje al primer host conexión Distribución de contenidos Compartición de archivos entre iguales (P2P) Inundación de consultas (GNutella) Diseño altamente descentralizado (todos tienen la misma responsabilidad) No existe una base de datos centralizada No es un sistema escalable, es decir, existe una limitación en el número de saltos que realiza la consulta, lo que conlleva que la red sea de un tamaño determinado Problemas: Algoritmo complejo (conexiones-desconexiones) Gran tráfico en la red (inundación de consultas: límite de saltos) Nodo de arranque siempre funcionando 52 26

27 8. Distribución de contenidos Caso de estudio: emule Programa que utiliza la red P2P edonkey Funcionamiento de directorio descentralizado: Un cliente se conecta a un servidor (mediante TCP) y le envía una lista con los archivos que comparte. El servidor guarda en su ordenador una lista con la correspondencia cliente-archivos que comparte. Búsqueda de un archivo: Se pregunta al servidor por los archivos que nos interesan. El servidor nos devuelve una lista con los clientes que comparten ese archivo Distribución de contenidos Caso de estudio: emule Obtención del archivo: Una vez recibida la lista, el cliente intenta conectarse con los pares que comparten dicho archivo. Si puede conectarse, se entra en la cola de esos pares. Para encontrar más pares que compartan ese archivo, el cliente intenta conectarse con otros servidores utilizando el protocolo UDP. A estos servidores solamente se les pregunta por pares que tengan el archivo que queremos, pero no le enviamos nuestra lista de archivos compartidos. Otra forma de obtener pares: Intercambio entre pares: cada cierto tiempo emule se conecta con otro par y le pide la lista de pares que comparten un determinado archivo

28 8. Distribución de contenidos Caso de estudio: emule Puertos que se utilizan: TCP 4661: Para conectarse a los servidores (lo indica el servidor). TCP 4662: Puerto Clientport. Puerto por el que se conectan/nos conectamos a los pares. UDP 4665: Petición de pares a otros servidores. UDP 4672: Puerto Clientport. Sólo usado por emule (no edonkey). Utilizado para intercambiar listas de archivos-pares que lo comparten y averiguar puesto en las colas Lenguajes del WEB WEB: entramado de páginas conectadas con enlaces Sistema hipertexto HTML HTML: Conjunto de especificaciones estandarizadas que permite identificar en un texto sus partes fundamentales Consta de etiquetas: Apertura: <B>, <P>, Cierre: </B>, </P>, Cada etiqueta tiene su significado Ejemplos: <title> - </title> <address> - </address> 56 28

29 9. Lenguajes del WEB Un documento HTML está delimitado por <HTML> y </HTML> Dos partes principales: <HEAD> - </HEAD>: Encabezado <BODY> - </BODY>: Cuerpo Dos tipos de páginas: Estáticas: Textos planos, imágenes y contenidos multimedia (audio, video, ) Dinámicas: Efecto especial (interactividad). Son necesarios otros lenguajes aparte del HTML Lenguajes del WEB Un documento HTML es un fichero de texto sin formato que incluye una serie de marcas Ejemplo página WEB <html> <head> <title> HTML para todos </title> </head> <body> <p><b>bienvenido</b></p> <p> </p> </body> </html> 58 29

30 9. Lenguajes del WEB Página dinámica de cliente Páginas dinámicas que se procesan en el cliente (navegador) Script Código que crea los efectos Está incluido en la propia página web El navegador lo interpreta y ejecuta JavaScript y Visual Basic Script Problema: página muy dependiente del sistema y de la versión del navegador Lenguajes del WEB Página dinámica de servidor Páginas dinámicas que se procesan en el servidor El servidor pasa una página HTML al cliente ya interpretada y ejecutada Lenguajes: Common Gateaway Interface (CGI) Active Server Pages (ASP) Hipertext Preprocesor (PHP) Java Server Pages (JSP) Ventaja: el cliente no ve los scripts (el servidor los transforma en HTML) Desventajas: El servidor ha de ser muy potente Soporta menos clientes a la vez 60 30

31 9. Lenguajes del WEB JavaScript Lenguaje de programación utilizado para crear pequeños programas encargados de realizar acciones dentro del ámbito de una página web Es el más utilizado Creación de efectos especiales: contenidos dinámicos, elementos que cambian de color, etc. Definición de interactividades: calculadoras, agendas, tablas de cálculo, etc. Visual Basic Script Solo compatible con Internet Explorer Misma funcionalidad que JavaScript Basado en Visual Basic Intranets (solo IE) Lenguajes del WEB Applets de Java Otra forma de incluir código ejecutable en clientes Pequeños programas hechos en Java Se transfieren con las páginas web El navegador los ejecuta en el espacio de la página Programados en Java y precompilados Más difíciles de programar que los scripts y requieren más conocimientos de Java 62 31

32 9. Lenguajes del WEB Applets de Java Ventajas Menos dependientes del navegador Más potencia que JavaScript Desventajas Más lentos de procesar Espacio muy delimitado en la página donde se ejecutan Java basa su funcionalidad en los Byte Codes: precompilación del código fuente Java Byte Codes: archivo que contiene código intermedio que puede ser ejecutado por la máquina virtual de Java Ejemplos: banner configurable, reloj digital 63 32

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