Reti geografiche e Internet

Le reti geografiche permettono di collegare tra loro elaboratori e reti locali che si trovano in parti diverse del mondo.

Attualmente la rete principale a livello mondiale è Internet. Per Internet si intende l'insieme di reti interconnesse tra loro a livello mondiale che deriva da ARPANet, una rete nata negli Stati Uniti alla fine degli anni '60 per scopi militari. In quel periodo alcune sedi militari dovevano rimanere costantemente collegate ma a causa della guerra fredda si temevano degli attacchi dai Russi e il centro di ricerca ARPANet iniziò a lavorare su dei meccanismi di trasmissione dei dati che fossero indipendenti dai percorsi che i dati dovevano fare, si voleva far sì che se uno dei nodi della rete venisse a mancare gli altri potessero continuare a comunicare.

Nel '74 venne definita la famiglia di protocolli TCP / IP che venne poi integrata nel sistema operativo Unix. Agli inizi degli anni '80 si arrivò a scorporare la rete Internet dalla parte militare che confluì nella rete Milnet e la parte ARPANet rimase la rete di ricerca che cominciò a collegare sempre più università americane. Nel frattempo si sviluppò anche una rete parallela, la NSFNET (analogo al CNR, cioè un centro per la ricerca sponsorizzato dal governo) e sviluppò la propria rete collegata anche ad ARPANet. Già negli anni '80 c'erano utilizzi della rete anche commerciali fra cui la posta elettronica e i newsgroup, antenati degli odierni forum, dove si creavano dei gruppi di discussione. Nel 1986 il primo calcolatore italiano dell'università di Pisa effettuò il primo Ping (Packet internet groper), un comando di rete che si dà attraverso linea di comando che ci consente di sapere se un host con cui vogliamo entrare in contatto è collegato alla rete. Il fatto che la risposta al Ping avvenga in maniera automatica lo ha reso uno degli strumenti preferiti per gli attacchi di tipo DoS Denial of Service. È possibile infatti inviare ad un gran numero di apparati di rete dei Ping falsificando però l'indirizzo IP del mittente con quello della vittima: gli apparati di rete saranno portati automaticamente a rispondere all'indirizzo IP falsificato, saturandolo di pacchetti di risposta e causandone l'irraggiungibilità.

Analogo al comando ping è tracert oppure traceroute seguito dall'indirizzo del sito che vogliamo raggiungere che dà come risultato tutti i nodi che la richiesta attraversa per giungere a destinazione.

Una rete geografica non è tanto una rete di elaboratori quanto una rete di reti. Ogni rete è dotata di un dispositivo detto instradatore o router per effettuare la connessione verso l'esterno. Nel momento in cui un nodo A su una rete R1 invia un messaggio ad un nodo B su una rete R2, il router della R1 controlla se il destinatario è locale alla sua rete, vedendo che non è così contatta altri router che si occupano di instradare il messaggio verso il router della R2 che a sua volta lo consegnerà al nodo B. Affinchè due reti possano comunicare esse devono seguire lo stesso protocollo, o meglio la stessa famiglia di protocolli, che stabiliscono delle regole condivise. Ogni protocollo fornisce funzionalità diverse.

I protocolli della rete Internet

La famiglia di protocolli usati sulla rete Internet si basa sul modello ISO / OSI ma si compone di cinque livelli invece che sette, in particolare i livelli network con il protocollo IP, il livello transport con il protocollo TCP e il livello application con una serie di protocolli come HTTP, SMTP, FTP ecc...

Il protocollo IP Internet Protocol

E' responsabile dell'indirizzamento dei nodi e dell'instradamento dei messaggi, più precisamente dei pacchetti visto che la rete Internet si basa sulla commutazione di pacchetto.

L'IP viene generalmente definito come un sistema di comunicazione:

a commutazione di pacchetto (packet switching)
non orientato alla connessione (non stabilisce una comunicazione con il nodo finale di destinazione, questo avviene a livello TCP)
non affidabile (non si aspetta di ricevere una ricevuta di ritorno dal nodo destinatario, questa arriva a livello TCP)
con modalità di invio di tipo best effort

Commutazione di pacchetto significa che i messaggi vengono suddivisi in pacchetti, che in questo contesto sono detti datagram, instradati in modo indipendente. Per il protocollo IP ogni pacchetto è a sè stante, non ha consapevolezza del fatto che i pacchetti fanno parte di uno stesso messaggio.

Non orientato alla connessione significa che non viene stabilita nessuna connessione diretta tra mittente e destinatario, ogni pacchetto viene semplicemente inoltrato nella rete e passato da un router ad un altro. Inoltre non viene mantenuta alcuna storia della comunicazione e del percorso che ogni pacchetto ha seguito.

Non affidabile significa che il protocollo IP non dà alcuna garanzia che i pacchetti vengano consegnati al destinatario e non si aspetta che questi gli invii una conferma di ricezione.

Il protocollo è di tipo best effort nel senso che fa il possibile affinchè ogni pacchetto giunga a destinazione nel modo corretto entro un certo periodo di tempo oltre il quale esso viene distrutto per non intasare la rete.

Indirizzi IP (v4)

Per rendere possibile la comunicazione in Internet è necessario stabilire una convenzione per definire gli indirizzi degli elaboratori che devono naturalmente essere univoci. Si è così deciso di identificare ciascun elaboratore mediante due informazioni che rappresentano la rete cui esso appartiene e un identificativo univoco dell'elaboratore all'interno di quella rete.

Gli indirizzi IP(v4) sono composti da 32 bit raggruppati in sequenze da 8 bit quindi una sequenza di 4 Byte in cui la prima parte identifica la rete di appartenenza (NETID) e la seconda identifica l'elaboratore (HOSTID). A seconda del numero di bit che si usano per rappresentare NETID e HOSTID gli indirizzi sono divisi in classi.

Classe A: il primo bit dell'indirizzo è uno 0 che identifica la classe, poi vi sono 7 bit per il NETID e 24 bit per l'HOSTID. Con 7 bit si possono codificare 2⁷ cioè 128 valori diversi e quindi sono possibili 128 reti di classe A
Classe B: i primi due bit sono 1 e 0 e identificano la classe, quindi vi sono 14 bit per il NETID e 16 bit per l'HOSTID
Classe C: i primi tre bit sono 1, 1 e 0 e identificano la classe, quindi vi sono 21 bit per il NETID e 8 bit per l'HOSTID. Questa è la classe di indirizzi più diffusa che può identificare 2²¹ reti diverse e ognuna di queste ha a disposizione 8 bit quindi 2⁸ 256 host.

Per comodità gli indirizzi IP vengono rappresentati dividendo i 32 bit in 4 gruppi da 8 bit per ognuno dei quali si considera la rappresentazione decimale equivalente, un punto funge da separatore.

Classe	Range IP	Numero reti	Numero host
A	da 1.0.0.0 a 126.255.255.255	7 bit 126 reti	24 bit 16.777.213 host
B	da 128.0.0.0 a 191.255.255.255	14 bit 16.382 reti	16 bit 65.534 host
C	da 192.0.0.0 a 223.255.255.255	21 bit 2.097.150 reti	8 bit 254 host
D	da 224.0.0.0 a 239.255.255.255	riservata per il multicasting
E	da 240.0.0.0 a 254.255.255.255	riservata per usi futuri

Subnet mask

La subnet mask è un gruppo di 4 numeri che denota quale parte di un indirizzo IP identifica la rete e quale l'host, ogni numero può essere solo 255 oppure 0. Ogni classe di indirizzi IP ha una subnet mask diversa e precisamente:

Classe A: 255.0.0.0
Classe B: 255.255.0.0
Classe C: 255.255.255.0

	Notazione decimale puntata	Forma binaria
Indirizzo IP	192.168.5.130	`11000000.10101000.00000101.10000010`
Maschera di sottorete	255.255.255.0	`11111111.11111111.11111111.00000000`
Porzione di rete	192.168.5.0	`11000000.10101000.00000101.00000000`
Porzione di Hosts	0.0.0.130	`00000000.00000000.00000000.10000010`

Quando un router riceve da un programma la richiesta di inviare un pacchetto ad un certo indirizzo IP destinatario, per prima cosa confronta la sua subnet mask e il proprio indirizzo IP con la subnet mask e l'indirizzo IP del destinatario, se i bit che identificano la rete sono identici mentre variano solo quelli che identificano l'host allora invierà il pacchetto nella rete locale, se invece il destinatario non appartiene alla rete locale il pacchetto verrà trasmesso al gateway della rete locale affinchè lo instradi verso la rete remota che contiene l'host destinatario.

Indirizzo di rete e di broadcast

Se si vuole trovare l'indirizzo di un'intera rete basterà porre a 0 tutta la parte di indirizzo che riguarda l'host. Ponendola invece a 255 si identificano contemporaneamente tutti gli host che fanno parte della rete e quindi si può mandare una comunicazione a quell'indirizzo (indirizzo di broadcast) per far sì che tutti gli host collegati ricevano il messaggio.

Classe	Subnet mask	Indirizzo IP di rete	Indirizzo IP di broadcast
A	255.0.0.0	x.0.0.0	x.255.255.255
B	255.255.0.0	x.x.0.0	x.x.255.255
C	255.255.255.0	x.x.x.0	x.x.x.255

Indirizzi IP (v6)

Per venire incontro al crescente numero di dispositivi collegati alle reti l'ICANN Internet Corporation for Assigned Names and Numbers ha proceduto alla definizione di una nuova versione, la 6, del protocollo IP, che introduce nuovi servizi e semplifica la gestione degli indirizzi.

Gli indirizzi IP versione 6 sono composti da 128 bit raggruppati in 8 gruppi da 16 bit che per comodità sono espressi in formato esadecimale, quindi sono 8 numeri esadecimali separati da due punti. Ad esempio 2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344 è un indirizzo IP (v6) valido. Se vi sono molti numeri esadecimali consecutivi posti a 0 quel gruppo di numeri può essere omesso e sostituito con due punti, ad esempio 2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:0000:0001 può essere abbreviato come 2001:DB8::1 dove i doppi due punti rappresentano gli 0 omessi (questa sostituzione si può fare solo una volta, quindi se ci sono due gruppi di numeri 0 quello più breve va scritto per esteso.

Negli indirizzi IP (v6) non esiste il concetto di classe nè di subnet mask, in tutti gli indirizzi i primi 48 bit identificano la rete, i successivi 16 bit identificano la sottorete gli ultimi 64 bit sono ottenuti dall'indirizzo MAC dell'elaboratore.

Indirizzi statici e dinamici

L'assegnazione degli indirizzi IP agli elaboratori in una rete può essere fatto in modo statico, impostando l'indirizzo all'interno dell'elaboratore, o in modo dinamico. Esiste infatti un protocollo denominato DHCP Dynamic Host Configuration Protocol che assegna gli indirizzi IP man mano che gli elaboratori vengono connessi alla rete, questo è molto utile nei casi in cui gli elaboratori vengano collegati e scollegati frequentemente. Ad esempio gli indirizzi IP dei server web sono sempre statici in modo che il protocollo DNS Domain Name System possa associare un indirizzo logico al corrispondente elaboratore. Invece i client è bene che cambino spesso indirizzo IP per motivi di sicurezza

Indirizzi privati e pubblici

Tutti gli indirizzi degli host collegati a Internet devono avere indirizzi pubblici. L'indirizzo che abbiamo in una rete locale è privato che identifica in maniera univoca i nodi collegati alla rete ma per motivi di scurezza non devono mai essere accessibili all'esterno. Quando ci colleghiamo al router sarà l'indirizzo del router che sarà pubblico ed esposto verso l'esterno che è uguale per tuti i nodi della rete privata.

Alcuni indirizzi sono riservati per funzionalità specifiche della rete.

NAT Network Address Translation

E' una tecnica che consiste nella modifica da parte del router degli indirizzi IP dei mittenti delle comunicazioni quindi chi le riceve le vede provenire da un indirizzo diverso da quello effettivamente utilizzato da chi le genera. Il router deve tenere traccia di queste alterazioni.

Formato dei pacchetti (v4)

Oltre a gestire gli indirizzi il protocollo IP si occupa della definizione della definizione del formato dei pacchetti, un pacchetto, detto anche datagram, infatti è costituito da due parti: una parte di dati, detta anche payload, ed una parte di header, che contiene alcune informazioni di controllo, formato da 6 word di 32 bit.

options:
destination address: l'indirizzo IP del destinatario
source address: l'indirizzo IP del mittente
time to live: la quantità di tempo oltre la quale il pacchetto non è più considerato valido
protocol:
header checksum:
identification: l'identificativo del pacchetto
fragment offset:
version:
IHL:
type of service: il tipo di servizio richiesto, ossia il tipo di protocollo applicativo che ha generato il pacchetto
total length: la lunghezza del pacchetto

Formato dei pacchetti (v6)

Nella versione 6 l'header è semplificato, ci sono sempre mittente e destinatario, la versione, la dimensione totale di ogni pacchetto, e poi next header (il protocollo a livello superiore che ha generato il messaggio) e hop limit (stessa cosa del time to live).

Regole di instradamento

Sono i router ad occuparsi dell'instradamento, ogni volta che un router riceve un pacchetto opera come segue: se il pacchetto è destinato ad un elaboratore della rete cui anche il router è connesso, allora lo passa alla rete locale affinchè venga consegnato al nodo destinatario che viene determinato andando a leggere il campo HOSTID dell'indirizzo IP del pacchetto. Se il pacchetto è destinato ad un'altra rete il router lo passa ad uno dei router cui è connesso in modo che, sperabilmente, esso compia un passo avanti verso la destinazione.

Algoritmo di routing:

Given a destination IP address, D, and network prefix, N: //network prefix è la parte dell'indirizzo che definisce la rete
if ( N matches a directly connected network address )
Deliver datagram to D over that network link;
else if ( The routing table contains a route for N )
Send datagram to the next-hop address listed in the routing table;
else if ( a default route exists )
Send datagram to the default route;
else
Send a forwarding error message to the originator;

Questo algoritmo è eseguito ad ogni router collegato alla rete che farà fare al pacchetto un hop, cioè un balzo verso la destinazione. Un pacchetto raggiungerà il destinatario se esiste un cammino di router che connette la rete del mittente con con quella del destinatario attraverso un insieme di router intermedi, non dipende dal numero totale di router attivi o dalla loro interconnessione, ma l'efficienza del processo dipende dalla scelta che viene fatta al secondo passo dell'algoritmo, se il router X è connesso ai router Y, Z e W come sceglie quello a cui passare il pacchetto? Ogni router per decidere utilizza una tabella di routing che specifica per ogni indirizzo di destinazione quale sia, tra i router vicini, il migliore a cui passare il pacchetto.

Nulla in questa strategia garantisce che un pacchetto non sia rimbalzato continuamente da un router all'altro, ed infatti il protocollo IP non è affidabile, per questo il mittente del pacchetto stabilisce il time to live, cioè il numero massimo di balzi da un router all'altro che il pacchetto può fare prima di essere distrutto. Ogni router quando riceve un pacchetto diminuisce il suo time to live di 1 e, solo se questo valore è superiore a 1 procede all'instradamento, se è uguale a 0 lo distrugge.

Il protocollo TCP (Transmission control protocol)

Al di sopra del protocollo IP è stato progettato TCP, un protocollo a commutazione di circuito virtuale che dà l'impressione a due nodi A e B di di stabilire un circuito di comunicazione che viene mantenuto attivo per l'intera comunicazione. In realtà anche TCP si basa sulla commutazione di pacchetto, per questo il circuito è definito virtuale.

TCP viene generalmente definito come:

orientato alla connessione
affidabile: si aspetta di ricevere una conferma di ricezione da parte del destinatario
in cui la connessione è vista come un flusso continuo di dati che viaggiano su un canale virtuale

La connessione verso il destinatario è fatta secondo un modello chiamato three-way handshake ed avviene in questo modo:

il protocollo TCP sul nodo chiamante invia una richiesta di connessione al protocollo TCP sul nodo chiamato. La chiamata contiene un numero detto SYN
se il protocollo TCP sul nodo chiamato accetta la chiamata allora invia un segnale di accordo per stabilire la connessione contenente il SYN aumentato di 1 più un altro numero che indica l'avvenuta ricezione, l'ACK. Il protocollo TCP del nodo chiamante manda anche lui il suo ACK di conferma
il protocollo TCP sul nodo chiamante può iniziare la comunicazione spedendo un flusso di dati sul canale appena aperto; il flusso viene ricevuto dal protocollo TCP sul nodo chiamato

L'algoritmo del three-way handshake è così definito:

Host A sends a TCP SYNchronize packet to Host B
Host B receives A's SYN
Host B sends a SYNchronize-ACKnowledgement
Host A receives B's SYN-ACK
Host A sends ACKnowledge
Host B receives ACK
TCP socket connection is ESTABLISHED

Un attacco DNS Denial of Service viene fatto inviando tanti SYN ma senza poi inviare i dati.

Il protocollo TCP su A suddivide il flusso di dati in arrivo dal livello superiore (application) in parti più piccole dette segmenti (analoghi ai datagram del protocollo IP). Ogni segmento può avere una lunghezza massima MSS Maximum Segment Size ed è formato da una parte di dati ed una di header, che contiene le seguenti informazioni:

options:
padding: un riempimento nel caso in cui il segmento non avesse abbastanza dati per raggiungere la dimensione degli altri
checksum:
urgent pointer:
HLEN:
Reserved:
Window:
Acknowledge number e
Sequence number: permettono a mittente e destinatario di ricostruire il flusso di dati e ottenere una comunicazione affidabile
Source port: la porta del mittente
Destination port: la porta del destinatario

Ogni segmento prodotto in questo modo a livello TCP viene passato a livello IP e sarà la parte di dati su cui a sua volta IP aggiungerà il suo header.

Il concetto di porta è molto importante: quando c'è un server identificato da un indirizzo IP pubblico e univoco, su quel server possono girare diversi servizi, può rispondere a richieste che arrivano dal protocollo HTTTP oppure HTTPS oppure può fare da server di posta quindi rispondere a richieste SMTP. Anche le macchine client usano diversi servizi applicativi, mandano richieste HTTP, inviano messaggi di posta, uploadano dei files sul server tramite FTP, quindi a degli host possono essere associati diversi numeri di porta per i diversi protocolli, ogni protocollo applicativo ha una porta dedicata, tutte le porte che non sono associate ad un servizio applicativo devono essere chiuse.

TCP ricostruisce il flusso di dati a partire dai segmenti che vengono trasferii come pacchetti dal protocollo IP, tuttavia, data l'inaffidabilità di IP, possibile che il livello TCP del destinatario non riceva alcuni dei segmenti o ne riceva alcuni corrotti. In questo casi si deve adottare qualche strategia per ricostruire le informazioni mancanti.

La tecnica usata da TCP prende il nome di comunicazione con messaggio di conferma di ricezione (positive acknowledgement) ed è basata sul seguente schema: quando il TCP mittente passa un segmento al livello IP, stabilisce un tempo entro il quale si aspetta di ricevere conferma dell'avvenuta ricezione del segmento. SE il TCP del del destinatario riceve un segmento e dalla verifica di correttezza non emergono errori di trasmissione, invia un messaggio di avvenuta ricezione al TCP mittente. Se il TCP mittente non riceve entro il tempo stabilito un messaggio di avvenuta ricezione per u segmento allora lo invia nuovamente.

TCP non deve attendere il messaggio di corretta ricezione di un segmento prima di inviare il successivo, tuttavia esiste un numero massimo di segmenti inviati e di cui non si è ricevuta conferma oltre il quale non si può andare, questo numero è indicato nell'header come window. Alla fine di ogni window di invio viene fatto il controllo della corretta ricezione di quei pacchetti, se la conferma non arriva il nodo mittente rispedisce i pacchetti di quella window e non prosegue a mandare i pacchetti successivi.

Quando il mittente ha finito di mandare il messaggio il protocollo TCP manda un messaggio finale analogo al three-way handshake per comunicare che l'invio è finito in modo che il nodo destinatario possa chiudere il processo che aveva aperto per ricevere la comunicazione.

A livello transport esiste un altro protocollo chiamato UDP User Datagram Protocol ma è un protocollo non affidabile e senza connessione cioè non stabilisce un flusso di comunicazione a due vie e non fa il controllo della corretta ricezione. Quando c'è bisogno di mandare una comunicazione moto veloce e con molti dati, come ad esempio nello streaming, viene usato il protocollo UDP perchè in quel tipo di comunicazione se anche viene perso un pacchetto non succede niente, ma essendo UDP più veloce viene preferito.

L'header di UDP è molto ridotto e specifica solo le porte di mittente e destinatario, le dimensioni e la checksum. Anche le reti peer-to-peer lo usano, quando voglio vedere quali server sono connessi alla rete queste risposte viaggiano sul protocollo UDP.

Protocolli applicativi

DNS Domain Name System

DNS consente la definizione e l'uso di indirizzi logici in sostituzione di quelli fisici previsti da IP. Lo spazio dei nomi è strutturato secondo un meccanismo gerarchico simile a quello che permette di assegnare dei nomi logici ad un file in un file system. Questo meccanismo si basa sul concetto di dominio.

Gli elaboratori possono essere raggruppati in domini e ad ognuno di essi può essere assegnato un nome logico, che deve essere unico solamente all’interno del dominio (quindi elaboratori in domini diversi possono condividere lo stesso nome logico). Anche ai domini sono assegnati dei nomi logici e a loro volta i domini possono essere raggruppati in domini a livello gerarchico superiore. Se il dominio A viene inserito nel dominio B allora si dice che A è un sotto-dominio di B. Si è scelto di identificare ogni elaboratore connesso alla rete utilizzando la sequenza di domini cui esso appartiene, partendo da un insieme di domini di primo livello ossia al di sotto di una ipotetica radice che corrisponde al dominio universale.

Ad esempio in www.lastampa.it l'ultima parte ".it" è il dominio di primo livello, "lastampa" è il dominio di secondo livello. Dentro il dominio "it" ci può essere un solo dominio "lastampa". I nomi di dominio si comprano presso alcuni provider come Aruba e devono poi essere rinnovati. Per quanto riguarda il "www" questo è un dominio di terzo livello e ci può essere poi ancora un quarto livello. Il "www" si può anche omettere.

Non vi è alcuna corrispondenza diretta tra i domini e le reti che costituiscono la rete internet, elaboratori nella stessa rete fisica possono trovarsi in domini logici diversi ed elaboratori in reti fisiche diverse possono trovarsi nello stesso dominio logico.

Il problema che si deve affrontare ora è quello di definire delle regole di traduzione tra i nomi logici (usati dagli utenti) e quelli fisici utilizzabili da IP, questa è la funzione del protocollo applicativo DNS. DNS basato su un approccio client / server, quindi esiste un software server DNS che deve essere installato su quei nodi che avranno il ruolo di server DNS e un software client DNS attraverso cui un qualunque nodo può rivolgersi ad un server DNS per avere la traduzione da indirizzo logico a fisico. Per questa traduzione DNS usa un gran numero di name server organizzati in modo gerarchico. Nessun name server conosce tutte le traduzioni possibili ma può chiederle ad altri.

Esistono tre tipi di name server: locali, principali e autoritativi e due metodi per interrogarli.

Nel metodo Recursive Resolution quando un nodo fa una richiesta di una risorsa che richiede l'utilizzo del protocollo DNS in primo luogo viene interrogato il name server locale per vedere se conosce la traduzione, se non la conosce esso cambia ruolo e e si comporta come un client andando ad interrogare un name server principale (ne esistono una dozzina sparsi per la rete). Se anche il name server principale non è in grado di fornire la traduzione questi interroga a sua volta uno o più name server autoritativi.

Nel metodo Iterative Resolution invece il nodo interroga il name server locale, il quale a sua volta interroga il name server principale, il quale, se non conosce la traduzione, fornisce al name server locale l'indicazione di quale name server autoritativo interrogare

Ogni risorsa è identificata da un URL Uniform Resource Locator che è formato da tre parti: il protocollo che si vuole utilizzare per la connessione (HTTP, HTTPS, FTP ecc...), l'indirizzo (logico o IP) del server, la specifica risorsa che si richiede.

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

Anche il protocollo SMTP è basato su un approccio client / server, nel senso che esiste un server SMTP cui possono essere inviate le richieste di invio di messaggi di posta e un client SMTP che genera queste richieste; l'invio di un messaggio da un nodo A ad un nodo B coinvolge il software client SMTP di A e il software server SMTP di B.

Sul dominio di A esiste un'area di spool in cui sono copiati temporaneamente i messaggi in partenza, il software client SMTP di A contatta il software srver SMTP di B per la consegna del messaggio. Attraverso il protocollo TCP si cerca di stabilire un canale di comunicazione tra mittente e destinatario, se la connessione può essere stabilita il messaggio viene trasferito, il server SMTP di B invia una conferma della corretta ricezione e deposita il messaggio nella casella della posta del destinatario. Solo a questo punto il client SMTP di A può eliminare la sua copia del messaggio dall'area di spool. Nel caso in cui non si possa stabilire la connessione o vi sia un fallimento nell'invio del messaggio il client SMTP ritenterà la trasmissione ad intervalli regolari e se dopo un certo tempo (solitamente tre giorni) il messaggio non può essere inviato il client SMTP notifica al mittente il fallimento della consegna.

Inizialmente tramite il protocollo SMTP si potevano inviare solo messaggi testuali in codice ASCII, in seguio è stata introdotta un'estensione, detta MIME Multipurpose Internet Mail Extension che permette di associare ai messaggi testuali informazioni di altro tipo che vengono trattate come degli allegati. Nell'intestazione del messaggio vengono introdotte informazioni che specificano il tipo MIME dell'allegato e la codifica che si è applicata seguite dall'allegato stesso. In questo modo, quando il software del destinatario riceverà il messaggio, potrà riconvertire l'allegato dalla codifica di trasmissione alla sua forma originaria.

I tipi di MIME sono sette, cinque elementari: testo, audio, immagine, video e applicazione, due sono composti: messaggio e multipart. Ogni tipo ha dei sottotipi.

Esistono vari software client che consentono di accedere al proprio server di posta e l'accesso può essere fatto secondo due protocolli distinti.

Il primo è POP3 Post Office Protocol, secondo il quale il client che richiede l'accesso al server di posta scarica i messaggi in locale e questi vengono eliminati dal server (in realtà adesso anche POP3 permette di mantenere una copia dei messaggi sul server).

Il secondo è IMAP Internet Mail Access Protocol che permette di mantenere i messaggi sul server in modo che siano accessibili da client differenti.

La PEC Posta Elettronica Certificata

Le caratteristiche della PEC sono state definite nel Decreto del Presidente della Repubblica 11 febbraio 2005 n. 68, e nei collegati documenti tecnici:

Regole tecniche per la formazione, la trasmissione e la validazione, anche temporale, della posta elettronica certificata e Linee guida per la vigilanza sui gestori di Posta Elettronica Certificata

Il Codice dell'Amministrazione Digitale (Decreto Legislativo 82/2005 modificato ed integrato dal Decreto Legislativo 235/2010) in vigore dal 1 gennaio 2006, ribadisce ulteriormente il valore legale della Posta Elettronica Certificata come strumento di trasmissione telematica; ulteriori approfondimenti sull'evoluzione, la normativa e le regole della PEC sono disponibili nella sezione dedicata del sito Agenzia per l'Italia Digitale (ex DigitPA).

Negli ultimi anni alcune direttive governative hanno indicato la PEC come strumento di primaria importanza per le Pubbliche Amministrazioni. In questo contesto rivestono particolare importanza le caselle istituzionali delle P.A., previste dalla normativa sul protocollo, e l'indice generale delle Pubbliche Amministrazioni italiane - IPA: un sito che consente di individuare le P.A. italiane utilizzando diversi criteri di ricerca e, per ciascuna P.A. fornisce informazioni tra cui la casella istituzionale (ove presente). L'indice della P.A. rappresenta il principale indirizzario di posta certificata presente in rete.

Il gestore di posta certificata del mittente crea un nuovo messaggio, detto busta di trasporto, che contiene il messaggio originale e i principali dati di spedizione; la busta viene firmata dal provider, in modo che il provider del destinatario possa verificare la sua integrità (ovvero che non sia stato manomesso nella trasmissione).

Un messaggio di posta certificata viene consegnato nella casella del destinatario inserito nella sua "busta di trasporto". Non appena effettuata la consegna il provider del destinatario invia al mittente la ricevuta di consegna, un messaggio email, firmato dal gestore che attesta:

la consegna
data e ora di consegna
contenuto consegnato.

Va sottolineato l'ultimo punto: infatti la ricevuta di consegna contiene, in allegato, anche il messaggio vero e proprio (con tutti i suoi eventuali allegati). Questo significa che la posta certificata fornisce al mittente una prova, firmata dal provider scelto dal destinatario, di tutto il contenuto che è stato recapitato (con data e ora di recapito). Questa è una delle caratteristiche più significative che distingue la posta certificata dai normali mezzi per l'invio di documenti ufficiali in formato cartaceo.

I gestori di posta certificata sono obbligati a registrare tutti i principali eventi che riguardano la trasmissione per 30 mesi da fornire come prova da parte degli interessati. I gestori sono anche tenuti ad utilizzare sempre un riferimento orario allineato con gli istituti ufficiali che garantiscono l'ora esatta. Quindi le registrazioni e tutti gli elementi descritti in seguito (ricevute, buste, ...) conterranno sempre l'ora esatta.

La PEC fornisce la sicurezza circa la data ed ora di invio e di consegna di un messaggio, documentando questi due momenti attraverso delle ricevute telematiche che vengono inviate all’utilizzatore, e che servono ad attestare, rispettivamente, il momento in cui il mittente ha provveduto ad inviare il messaggio ed il momento in cui tale messaggio è stato consegnato nella casella PEC del destinatario.

Quest’ultima ricevuta, in forza della presunzione di conoscenza prevista dall’art. 1335 del codice civile - secondo cui le dichiarazioni dirette ad una determinata persona si reputano conosciute nel momento in cui giungono all’indirizzo del destinatario – rende opponibile la data ed ora della di tale consegna al destinatario stesso (ed anche ai terzi) che pertanto non potrà affermare di non aver avuto conoscenza del messaggio anche se non abbia provveduto all’apertura della PEC.

La PEC, quindi, non ha la funzione di certificare l’identità del mittente del messaggio o la paternità dell’eventuale documento a cui esso è allegato, ma il suo scopo è di dare certezza sulla data e l’ora di trasmissione e ricezione; per tale motivo la PEC può essere utilizzata anche senza una firma digitale.

Un’ulteriore funzione della PEC, che la differenzia dalla raccomandata cartacea, è quella di poter attestare anche il contenuto del messaggio inviato. Infatti, l’utente che invia un messaggio PEC può attivare l’apposita funzione di ricevuta per esteso ottenendo così una ricevuta sottoscritta digitalmente dal gestore del servizio di posta elettronica certificata al cui interno è presente l’intero messaggio inviato, comprensivo anche degli eventuali documenti ad esso allegati. In tali casi, quindi, viene attestato anche il contenuto del messaggio, attestazione che invece non si ha quando viene inviata una raccomandata cartacea (dato che il servizio postale non può sapere quale documento sia posto all’interno della busta di spedizione).

FTP File Transfer Protocol

Il protocollo FTP è basato anch'esso su un approccio client / server, se un elaboratore della rete ha ha installato un software server FTP, da ogni altro elaboratore della rete dotato di un software client FTP sarà possibile effettuare il trasferimento di file.

Una richiesta di connessione da parte di un client FTP verso un server FTP comporta la creazione di una connessione TCP e su questa il trasferimento, come stream di dati, del file di cui si richiede il download o l'upload.

I files possono essere trasferiti in forma testuale o in forma binaria, questa seconda modalità è necessaria per i files che non sono di testo.

Alcuni server FTP richiedono di autenticarsi con username e password per poter accedere al servizio, altri permettono a tutti l'accesso autenticandosi con lo username anonymous e come password il proprio indirizzo email.

I protocolli TELNET e SSH Secure SHell

Il protocollo applicativo Telnet consente di effettuare una connessione per lavorare in modo remoto su un elaboratore della rete. Al solito, si tratta di un protocollo costruito al di sopra di TCP/IP e basato sul modello client/server. Il server Telnet è in esecuzione sull’elaboratore remoto e, attraverso un programma client, si può usare quell’elaboratore, ovviamente dopo aver fornito uno username e una password di accesso. Il protocollo Telnet è molto utile per lavorare da altre postazioni sul proprio elaboratore

Telnet è ormai in disuso perchè non implementa livelli di sicurezza, è stato soppiantato da SSH, che si utilizza da terminale e permette di stabilire una connessione remota cifrata con un altro host della rete.

Il protocollo HTTP Hyper-Text Transfer Protocol

Il protocollo HTTP (costruito al di sopra di TCP e con un approccio client / server) è alla base del funzionamento del World Wide Web ed è stato ideato da Tim Berners Lee che agli inizi degli anni Novanta lavorava al CERN di Ginevra. Quando su un browser si digita un indirizzo web esso, nel suo ruolo di client web, invia una richiesta al server web specificato nell'indirizzo stesso il quale, se contiene la risorsa richiesta, la invia in risposta.

La richiesta HTTP contiene un header che contiene informazioni quali l'indicazione del documento richiesto, il tipo di browser utilizzato e la sua versione (lo user agent), l'insieme dei tipi MIME che il browser è in grado di visualizzare. La richiesta può contenere anche un body, cioè dei dati quando si vuole inviare qualcosa al server, infatti a seconda del metodo specificato nell'header si possono fare richieste GET, POST, PUT, DELETE ecc...

Anche la risposta fornita dal server è composta da header e body.

I browser attuale hanno una memoria cache (in RAM e / o sul disco) in cui sono memorizzate le ultime pagine caricate dall'utente. Quando l'utente richiede il caricamento di una pagina il browser, prima di richiederla al server, verifica se essa è già disponibile nella cache. In questo modo le pagine ad accesso frequente vengono caricate velocemente, con il rischio, tuttavia, di caricare versioni non aggiornate (l’utente può comunque forzare il caricamento dal server).

Per alcune pagine, quelle che cambiano spesso, il server può specificare che esse non possono essere memorizzate nella cache locale dei browser.

In condizioni normali una richiesta di connessione da un client ad un server porta ad una connessione diretta tra client e server per il trasferimento dei dati, ma nel caso in cui il client decida di usare un proxy server, cioè un nodo speciale che funge da ponte, la connessione viene effettuata in due passi: prima il client si connette al proxy server, poi il proxy server fungerà quindi da server per il client dell’utente e da client verso il server da cui si deve prelevare l’informazione che viene passata al client.

I proxy svolgono funzione di cache, cioè memorizzano le pagine più scaricate dagli utenti in modo da servirle più velocemente, quindi se un nodo richiede una pagina scaricata recentemente da un altro nodo questa si troverà già nella cache del proxy.

I server non hanno alcun modo per comprendere quali richieste di un utente corrispondano ad una sessione di lavoro dello stesso, queste informazioni possono essere importanti per offrire un servizio migliore a scopi commerciali. Quindi i server producono dei files di testo detti cookies che vengono memorizzati sull'elaboratore del client e che identificano l'utente. Quando un utente torna su un browser che ha già visitato e che in precedenza aveva scritto un cookie nella richiesta HTTP il valore del cookie viene inviato automaticamente al server che è così in grado di riconoscere l'utente .

In Italia la norma di riferimento relativamente ai cookie è l'art. 122 del codice della privacy che nella sua formulazione a fine maggio 2012 recepisce la direttiva comunitaria 2009/136/ CE E-Privacy (che verrà ulteriormente modificata da un regolamento, e quindi non necessita di recepimento) preparato dalla Commissione europea. Secondo tale articolo sarebbe necessario che l'utente, salvo casi particolari, sia informato e presti esplicitamente il consenso, prima che i cookie vengano salvati. Tale indicazione, pur se tesa a dare maggiori garanzie agli utenti, ha creato allerta negli operatori per il rischio che possa compromettere le modalità di navigazione come le conosciamo oggi.

Il 2 giugno 2015 è divenuto obbligatorio per i gestori di siti web adeguarsi al Provvedimento “Individuazione delle modalità semplificate per l'informativa e l'acquisizione del consenso per l'uso dei cookie” (Gazzetta Ufficiale n. 126 del 3 giugno 2014) dell'8 maggio 2014, con cui il Garante per la Protezione dei Dati Personali detta le regole sulle modalità di adempimento agli obblighi di rilascio dell'informativa e di acquisizione del consenso degli utenti in caso di utilizzo di cookie. Per tutti i siti web che utilizzano cookie non tecnici (di profilazione) il Provvedimento stabilisce che nel momento in cui si accede ad una qualsiasi pagina del sito web deve immediatamente comparire in primo piano un banner (contenente l'informativa breve) di idonee dimensioni, con caratteristiche tali da determinare una discontinuità dell'esperienza di navigazione, indicante…

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