Protocolli di Rete

Quante volte ti è capitato di leggere sigle come HTTP, SMTP o FTP ? Se ti stai approcciando al mondo dell’informatica, probabilmente moltissime volte.

Per dare una definizione generale possiamo dire che queste sigle rappresentano alcuni dei protocolli di rete. Ma cosa sono i protocolli di  rete?

Un protocollo di rete è una regola di comunicazione che definisce come due o più apparecchiature elettroniche, come i computer o i dispositivi mobili, possono interagire tra loro in una rete informatica. I protocolli di rete sono necessari per far funzionare le diverse funzionalità di elaborazione che sono richieste per l’utilizzo di un particolare servizio di rete.

In una rete informatica, diversi protocolli sono organizzati in modo gerarchico in “livelli”. Questo sistema di livelli è noto come “architettura di rete a strati”.
L’architettura a strati è una sorta di “astrazione” delle funzionalità logiche della rete, ovvero un modo per organizzare e classificare i diversi protocolli in modo da facilitarne l’utilizzo e la gestione. Ad esempio, in una rete basata sull’architettura a strati OSI (Open Systems Interconnection), i livelli possono includere il livello di trasporto, il livello di rete e il livello di link fisico, ognuno dei quali utilizza un protocollo specifico per svolgere le sue funzioni. Questa organizzazione a livelli rende più facile comprendere e gestire la rete, poiché ogni livello si occupa di funzionalità specifiche.

La classificazione a strati è definita attualmente dallo standard ISO/OSI. Noi ci concentreremo sul livell0 7 detto livello di “Applicazione”

Alcuni dei protocolli di trasferimento files:

• HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
• HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure)
• FTP (File Transfer Protocol)

Alcuni protocolli usati per la posta elettronica:

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
• POP (Post Office Protocol)

Alcuni protocolli di servizio:

• DNS (Domain Name System)
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Protocolli di accesso a terminali remoti:

• Telnet
•  SSH (Secure Shell)

Vediamoli più nel dettaglio.

HTTP/HTTPS

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) è il protocollo di rete più comune utilizzato per trasferire i dati su Internet. HTTP funziona come una sorta di “lingua” comune che permette ai browser e ai server web di comunicare tra loro.

HTTP è un protocollo di rete “senza stato”, il che significa che ogni richiesta HTTP è indipendente dalle richieste precedenti e successive. Questo rende HTTP efficiente, ma limita anche la sua capacità di mantenere le informazioni di stato, come ad esempio il contenuto di un carrello della spesa online. Per questo motivo, vengono spesso utilizzati altri protocolli, come HTTPS o le sessioni HTTP, per mantenere le informazioni di stato e garantire la sicurezza delle informazioni sensibili.

HTTP è un protocollo di rete estremamente versatile e viene utilizzato in molti modi diversi, come ad esempio per scaricare pagine web, inviare email o caricare file sui server web. HTTP è anche utilizzato come base per molti altri protocolli, come il protocollo di trasmissione di file FTP (File Transfer Protocol) o il protocollo di posta elettronica SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

Ma cosa succede quando visitiamo una pagina Web?

1. Quando visiti un sito web, il tuo browser invia una richiesta HTTP al server dove si trova il sito, specificando l’indirizzo URL della pagina che vuoi visitare. La richiesta HTTP viene inviata attraverso TCP (Transmission Control Protocol), un protocollo del Livello 4 (trasporto).
2. La richiesta HTTP include anche altre informazioni, come il tipo di browser che stai utilizzando o il tipo di contenuti che sei in grado di visualizzare. Ad esempio, se stai utilizzando un browser che supporta solo il testo normale, potresti specificare questo nella tua richiesta HTTP, in modo che il server possa inviare solo il testo senza immagini o altri elementi grafici.
3. Il server riceve la richiesta HTTP e invia una risposta sotto forma di un file HTML (Hypertext Markup Language), che contiene tutto il contenuto della pagina, come il testo, le immagini e i link. La risposta HTTP include anche altre informazioni, come il tipo di contenuti inviati o il codice di stato della richiesta (ad esempio, se è stata eseguita con successo o se c’è stato un errore).
4. Il tuo browser riceve il file HTML e lo renderizza sullo schermo del tuo dispositivo, mostrando la pagina web. Se la pagina include link ad altre pagine o risorse (come immagini o file CSS), il browser invierà altre richieste HTTP per scaricare

FTP

Il protocollo FTP (File Transfer Protocol) è uno standard per la trasmissione di file su Internet. FTP funziona permettendo di trasferire file da un computer a un altro attraverso una rete, come ad esempio Internet. Per utilizzare FTP, è necessario avere un client FTP e un server FTP. Il client FTP è un programma che esegue il trasferimento dei file, mentre il server FTP è un programma che gestisce i file sul computer che li ospita e li rende disponibili per il download o l’upload.

Quando si vuole trasferire un file da un computer a un altro, il client FTP si connette al server FTP utilizzando il protocollo FTP. Il client e il server FTP comunicano tra loro utilizzando comandi FTP specifici, come ad esempio “download” o “upload“. Una volta stabilita la connessione, il client FTP invia il comando FTP appropriato al server FTP per specificare quale file si desidera trasferire. Ad esempio, per scaricare un file dal server al computer locale, si utilizza il comando “download”. Per caricare un file dal computer locale al server, si utilizza il comando “upload”.

Il server FTP esegue il comando FTP ricevuto e trasferisce il file al client FTP o dal client al server, a seconda del comando ricevuto. Il trasferimento del file avviene utilizzando il protocollo TCP, che garantisce la consegna affidabile dei dati su Internet. Una volta completato il trasferimento, il client e il server FTP chiudono la connessione.

Il protocollo FTP è spesso utilizzato per trasferire file di grandi dimensioni o per trasferire file tra server web, ad esempio per caricare file su un sito web o per scaricare file da un server. FTP è anche utilizzato per trasferire file tra computer in una rete locale, ad esempio in un’azienda. FTP è un protocollo molto flessibile e viene utilizzato in molti modi diversi, come ad esempio per scaricare file di aggiornamento per il sistema operativo o per trasferire file tra computer a casa o in ufficio.

Esistono due versioni principali del protocollo FTP: FTP “attivo” e FTP “passivo“. Nel FTP attivo, il client FTP inizia la connessione al server FTP e invia il comando per il trasferimento del file. Nel FTP passivo, il server FTP inizia la connessione al client FTP e invia il file al client. La versione attiva è la più comune, ma il FTP passivo viene utilizzato in alcuni casi, ad esempio quando il client è dietro un firewall o un router con NAT (Network Address Translation).

Il protocollo FTP è stato uno dei primi protocolli di rete utilizzati per trasferire file su Internet e viene ancora utilizzato oggi, anche se esistono altri protocolli più moderni per il trasferimento di file, come ad esempio SFTP (SSH File Transfer Protocol) o FTPS (FTP Secure).

SMTP

Il protocollo SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) è uno standard per l’invio di email su Internet. SMTP funziona permettendo di inviare email da un computer a un altro attraverso una rete, come ad esempio Internet. Quando si invia un’email, il tuo programma di posta elettronica (come ad esempio Outlook o Gmail) utilizza il protocollo SMTP per inviare l’email al server di posta elettronica del destinatario. Le principali operazioni che vengono compiute sono queste:

• Il tuo programma di posta elettronica compone l’email, specificando l’indirizzo email del destinatario, l’oggetto dell’email e il testo del messaggio.
• Il tuo programma di posta elettronica invia una richiesta SMTP al server di posta elettronica del destinatario, specificando l’indirizzo email del destinatario e l’oggetto dell’email. La richiesta SMTP viene inviata utilizzando il protocollo TCP.
• Il server di posta elettronica del destinatario riceve la richiesta SMTP e controlla se l’indirizzo email del destinatario è valido. Se l’indirizzo è valido, il server accetta l’email e la mette in coda per il successivo invio.
• Se l’indirizzo email del destinatario non è valido, il server di posta elettronica invia un messaggio di errore al mittente, indicando che l’email non è stata consegnata. Questo può accadere ad esempio se l’indirizzo email del destinatario è stato scritto in modo errato o se il destinatario ha cancellato il proprio account di posta elettronica.
• Una volta che l’email è stata accettata dal server di posta elettronica del destinatario, viene inviata al server di posta elettronica del destinatario utilizzando il protocollo SMTP.
• Il server di posta elettronica del destinatario riceve l’email e la consegna al programma di posta elettronica del destinatario, dove può essere letta.

Il protocollo SMTP è molto affidabile e viene utilizzato da tutti i programmi di posta elettronica per l’invio di email su Internet. Tuttavia, a volte può succedere che un’email non venga consegnata al destinatario per diversi motivi. Ad esempio, il server di posta elettronica del destinatario potrebbe essere temporaneamente non disponibile o il destinatario potrebbe aver configurato il proprio programma di posta elettronica per bloccare l’email del mittente. In questi casi, il server di posta elettronica del mittente può inviare un messaggio di errore al mittente, indicando che l’email non è stata consegnata.

Il protocollo SMTP è stato uno dei primi protocolli di rete utilizzati per l’invio di email su Internet e viene ancora utilizzato oggi, anche se esistono altri protocolli più moderni per l’invio di email, come ad esempio ESMTP (Extended Simple Mail Transfer Protocol) o DMTP (Distributed Mail Transfer Protocol).

POP

Il protocollo POP (Post Office Protocol) è uno standard per il recupero di email da un server di posta elettronica. POP viene utilizzato da programmi di posta elettronica come Outlook o Thunderbird per scaricare le email dal server di posta elettronica e visualizzarle sul computer dell’utente. Ecco come funziona in dettaglio:

• Il tuo programma di posta elettronica invia una richiesta POP al server di posta elettronica, specificando il tuo indirizzo email e la tua password.
• Il server di posta elettronica controlla se l’indirizzo email e la password sono validi. Se sono validi, il server invia un elenco delle email presenti nella tua casella di posta elettronica al tuo programma di posta elettronica.
• Il tuo programma di posta elettronica visualizza l’elenco delle email e ti permette di scegliere quali email scaricare sul tuo computer.
• Quando scegli di scaricare un’email, il tuo programma di posta elettronica invia una richiesta POP al server di posta elettronica per ottenere il testo dell’email.
• Il server di posta elettronica invia il testo dell’email al tuo programma di posta elettronica.
• Il tuo programma di posta elettronica visualizza l’email scaricata.

Il protocollo POP è molto semplice e viene utilizzato da molti programmi di posta elettronica per scaricare le email dal server di posta elettronica. Tuttavia, ci sono alcuni svantaggi nell’utilizzo di POP. Ad esempio, POP scarica le email dal server di posta elettronica e le elimina dal server, il che significa che non sarà più possibile accedere alle email dal web o da altri dispositivi. Inoltre, POP non supporta la gestione delle cartelle o la sincronizzazione della posta elettronica su più dispositivi.

Per questi motivi, molti utenti preferiscono utilizzare il protocollo IMAP (Internet Message Access Protocol), che permette di gestire le email sul server di posta elettronica e sincronizzare la posta elettronica su più dispositivi.

DNS

Il protocollo DNS (Domain Name System) è un sistema che permette di associare nomi di dominio, come ad esempio “google.com”, a indirizzi IP, come ad esempio “172.217.26.78”.Quando si digita un indirizzo web in un browser, il browser utilizza il protocollo DNS per trovare l’indirizzo IP del server web a cui ci si vuole connettere.

Il processo funziona in questo modo: il browser invia una richiesta DNS al server DNS locale, che cerca l’indirizzo IP corrispondente al nome di dominio nella propria cache o nella propria tabella di risoluzione dei nomi. Se l’indirizzo IP non è presente, il server DNS invia una richiesta a un server DNS superiore, che a sua volta invia la richiesta a un server DNS radice.

Il server DNS radice invia una risposta al server DNS superiore, che a sua volta invia la risposta al server DNS locale. Infine, il server DNS locale invia la risposta al browser, che utilizza l’indirizzo IP per stabilire la connessione al server web e scaricare la pagina richiesta.

Il protocollo DNS è fondamentale per l’utilizzo di Internet poiché rende possibile associare nomi di dominio facili da ricordare a indirizzi IP complessi.

DHCP

Il protocollo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) è un protocollo di rete utilizzato per assegnare indirizzi IP automaticamente ai dispositivi che si collegano a una rete. Ogni dispositivo che si connette a una rete ha bisogno di un indirizzo IP univoco per comunicare con gli altri dispositivi. Invece di dover assegnare manualmente gli indirizzi IP a ogni dispositivo, il protocollo DHCP utilizza un server DHCP per assegnarli automaticamente.

Quando un dispositivo si connette a una rete che utilizza DHCP, invia una richiesta di indirizzo IP al server DHCP. Il server assegna un indirizzo IP al dispositivo e gli invia un pacchetto di configurazione, che include l’indirizzo IP assegnato, il subnet mask (un numero a 32 bit utilizzato per identificare la sottorete a cui appartiene il dispositivo), il gateway predefinito (un indirizzo IP che il dispositivo utilizza per inviare pacchetti a reti esterne) e gli indirizzi dei server DNS.

Il dispositivo utilizza l’indirizzo IP assegnato per comunicare con altri dispositivi sulla rete. Quando il dispositivo non ha più bisogno dell’indirizzo IP, invia una richiesta di rilascio al server DHCP, che mette l’indirizzo IP nuovamente a disposizione per altri dispositivi.

Il protocollo DHCP è molto utile perché permette di assegnare automaticamente indirizzi IP ai dispositivi che si collegano alla rete, senza doverliconfigurare manualmente. In questo modo, è possibile aggiungere facilmente nuovi dispositivi alla rete senza dover preoccuparsi di assegnare indirizzi IP duplicati o non validi. Inoltre, il protocollo DHCP permette di gestire gli indirizzi IP assegnati in modo centralizzato attraverso il server DHCP, rendendo più facile la gestione della rete e la risoluzione dei problemi.

Il protocollo DHCP utilizza il concetto di “lease” per gestire gli indirizzi IP assegnati. Quando il server DHCP assegna un indirizzo IP a un dispositivo, gli assegna anche un “lease time“, ovvero il periodo di tempo per cui l’indirizzo IP sarà assegnato al dispositivo. Quando il lease time scade, il dispositivo deve rinnovare l’assegnazione dell’indirizzo IP inviando una nuova richiesta al server DHCP. Se il server non è in grado di rinnovare l’assegnazione dell’indirizzo IP, il dispositivo deve rilasciare l’indirizzo IP e inviare una nuova richiesta al server DHCP per ottenere un nuovo indirizzo IP.

Telnet

Telnet è stato uno dei primi protocolli di rete utilizzati per stabilire connessioni remote e, anche se oggi è stato sostituito da altre soluzioni più moderne e sicure, viene ancora utilizzato in alcune situazioni.

Telnet consente a un utente di accedere a un altro computer da remoto e di utilizzare le sue risorse come se fosse seduto davanti al sistema stesso.

Questo protocollo si basa su un client, ovvero il software installato sul computer dell’utente che permette di stabilire la connessione con il server Telnet, e su un server, ovvero il software installato sul computer remoto che accetta le connessioni in ingresso dai client Telnet.

Per accedere alle risorse del sistema remoto, l’utente apre il client Telnet sul proprio computer e immette l’indirizzo IP o il nome del server Telnet a cui vuole connettersi. In seguito, il client Telnet stabilisce una connessione con il server Telnet, consentendo all’utente di accedere alle risorse del sistema remoto.

Uno dei principali utilizzi di Telnet oggi è la gestione di sistemi remoti, ad esempio per amministrare server o per eseguire comandi su sistemi operativi remoti. Telnet può essere utilizzato per accedere a una shell o a una console di un sistema operativo remoto, permettendo di eseguire comandi e di gestire il sistema da remoto.

Telnet viene anche utilizzato in alcuni casi per testare la connessione a un server o a un servizio. Ad esempio, è possibile utilizzare Telnet per verificare se un server Web è in ascolto su una determinata porta o per inviare comandi al server per testare la risposta.

Tuttavia, come accennato in precedenza, Telnet presenta alcune limitazioni in termini di sicurezza e viene spesso sostituito da altre soluzioni, come SSH (Secure Shell), che offrono maggiore sicurezza durante la trasmissione dei dati.

SSH

Il protocollo Secure Shell (SSH) è un protocollo di rete utilizzato per stabilire connessioni remote sicure tra due sistemi. SSH, a differenza di Telnet, utilizza la crittografia per proteggere i dati durante la trasmissione e garantire la sicurezza della connessione.

Quando un utente vuole utilizzare le risorse del sistema remoto in modo sicuro, apre il client SSH sul proprio computer e immette l’indirizzo IP o il nome del server SSH a cui vuole connettersi. Il client SSH stabilisce quindi una connessione criptata con il server SSH utilizzando una chiave pubblica e una chiave privata.

La chiave pubblica è una stringa di testo che viene utilizzata per criptare i dati durante la trasmissione.

La chiave privata, invece, è utilizzata per decriptare i dati una volta che arrivano a destinazione. Solo il server SSH possiede la chiave privata, mentre il client SSH possiede la chiave pubblica.

Quando si stabilisce una connessione SSH tra un client e un server, il client e il server stabiliscono prima di tutto una connessione di rete tramite il protocollo TCP. Una volta stabilita la connessione di rete, il client e il server scambiano le loro chiavi pubbliche utilizzando il protocollo SSH.

Una volta che il client e il server hanno scambiato le loro chiavi pubbliche, il client invia al server una richiesta di autenticazione. Il server può autenticare il client in diversi modi, come ad esempio tramite password o tramite una chiave privata.

Se il client viene autenticato, il server invia al client una stringa di testo casuale nota come “challenge” e una copia della sua chiave pubblica. Il client cripta la stringa di testo utilizzando la sua chiave privata e la invia di nuovo al server insieme alla sua chiave pubblica.

Il server utilizza la chiave pubblica del client per decriptare la stringa di testo e verificare che corrisponda alla “challenge” originale. Se la stringa di testo corrisponde alla “challenge”, il server accetta la connessione del client come autentica.

A questo punto, il client e il server hanno stabilito una connessione sicura e criptata e possono iniziare a scambiare dati in modo sicuro.

SSH viene spesso utilizzato per la gestione di sistemi remoti, ad esempio per amministrare server o per eseguire comandi su sistemi operativi remoti, e per la trasmissione di dati sensibili, come le password o i dati bancari.