Arquitectura de la Web y Computación en el Servidor

Arquitectura de la Web y
Computación en el Servidor
Jose Emilio Labra Gayo
Depto. Informática
Universidad de Oviedo

Pilares de la Web
3 pilares
Interacción: Protocolos HTTP, FTP, SMTP, etc.
Identificación: URIs
Formatos de representación: HTML, JSON, XML, ...
Identificación
URI
Formatos
HTML, JSON,...
Identificación
URI
Interacción
Protocolos
Formatos
HTML, JSON,...
WWW

Protocolos: HTTP
HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
Versión 0.9 (1991)
HTTP 1.0 (1996) desarrollado por HTTP WG (IETF)
HTTP/1.1 (1999) RFC 2616
Modo texto
Arquitectura de la Web
SPDY (2009) Google
HTTP/2.0 (2015)
Cabeceras comprimidas, formato binario
Objetivo: rendimiento

Esquema conceptual de HTTP
Usuario Navegador
Cliente
Servidor
URI
Representación
WWW
HTTP
Petición
Respuesta

Recursos
La Web está formada por recursos
Recurso = cualquier fuente de contenido Web
Se identifican mediante URIs
Diversas Posibilidades:
Estáticos: almacenados en Sistema de Ficheros
Páginas HTML
Otros formatos multimedia: Imágenes, vídeos, sonidos, ...
Dinámicos: bajo demanda
Generado a partir de bases de datos
Integrando información de otros servicios Web
Información onlineNOTA: La mayoría de la información disponible en la Web se
genera dinámicamente

Recursos
Navegador
Cliente
Servidor
URI
WWW
HTTP
Fichero texto
Imagen
Base
datos
Programa
Sistema ficheros
=
Gateway
Gateway
Gateway
Gateway
Otro
servidor
Cámara
Web
Base
datos
Informac.
Bursátil
Control
Robot

Tipos de recursos
Los servidores asocian un tipo a cada recurso
Tipos MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions)
Ejemplos:
text/plain, text/html, application/xml, image/jpg,...
El cliente decide qué hacer con dichos tipos
Usuario
Navegador
Cliente
Servidor
Petición
Respuesta
WWW
HTTP
Content-type: image/jpeg
Content-length: 8854

HTTP: Formato de mensajes
Modo texto: línea inicial
cabecera del mensaje*
cuerpo del mensaje ?
Navegador
Cliente
Servidor
Petición
WWW
HTTP
HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 12 Oct 2013 09:36:05 GMT
Server: Apache
Content-type: text/html; charset=utf-8
<html>
<head>
<title>Curso XML</title>
<head>
...
</html>
GET /index.html HTTP/1.1
Host: www.uniovi.es
User-Agent: Mozilla/5.0 …
Accept: text/html
Accept-language: es, en
Respuesta

Mensajes de petición
Formato general:
POST /admin HTTP/1.1
Host: www.uniovi.es
Accept: text/html
...datos POST...
<method> <url> <version>
<headers> *
<entity-body>
GET /index.html HTTP/1.1
Host: www.uniovi.es
Accept: text/html
<headers> = parejas de la forma:
nombre1: valor1
nombre2: valor2
<method>= GET,PUT,POST,DELETE,...
Ejemplos:

HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 12 Oct 2013 09:36:05 GMT
Server: Apache
Content-type: text/html; charset=utf-8
<html>
<head>
<title>Curso XML</title>
<head>
...
</html>
Mensajes de respuesta
Formato general:
HTTP/1.1 404 Not found
Content-length: 0
<version> <status> <reason-phrase>
<headers> *
<entity-body>
<Status>
Códigos estándar:
2**: Variaciones de OK
3**: redirecciones
4**: Problemas del cliente
5**: problemas del servidor
Ejemplos:

Utilidades
Diversas utilidades
curl http://curl.haxx.se/
Hurl http://hurl.it
Redbot http://redbot.org
Web-sniffer: http://web-sniffer.net/
RestClient http://code.google.com/p/rest-client/
curl http://cursoxml.herokuapp.com
Algunas opciones:
-v (verbose)
-H (cabeceras)
-X (verbos POST, PUT, DELETE,...)

CURL
Ejemplos:
curl http://cursoxml.herokuapp.com
curl -H "Accept-language:es" http://cursoxml.herokuapp.com
curl -H "Accept:text/html" http://cursoxml.herokuapp.com/search?course=html5
curl -H "Accept:application/xml" http://cursoxml.herokuapp.com/search?course=html5
curl -X POST http://cursoxml.herokuapp.com/login -d email="pepe@abc.org" -password="abc"

Métodos HTTP
GET: Solicita una representación de un recurso
PUT: Crear un recurso
POST: Envía datos para que un recurso los procese
Puede implicar la creación/actualización de recursos
DELETE: Elimina un recurso
Otros
HEAD: Similar a GET, pero obtiene únicamente la cabecera
TRACE: Pide la solicitud que se envió al servidor
OPTIONS: Solicita los métodos que soporta el servidor
CONNECT: Convierte la petición en un túnel TCP/IP
Facilita la comunicación a través de SSL

Métodos HTTP
Propiedades
Método Bases de
datos*
Función Segura? Idempotente?
PUT Create Crear recurso No SI
POST Update Actualizar No No
GET Retrieve Consultar recurso Si Si
DELETE Delete Eliminar recurso No Si
* Aunque son similares, las operaciones CRUD de bases de datos y los métodos
GET, PUT, POST y DELETE de HTTP no son idénticos

Cabeceras en la petición
Accept: Tipos de representaciones aceptables
Accept-charset: Conjunto de caracteres aceptable
Accept-encoding: Codificación de caracteres aceptable
Accept-language: Idiomas aceptables
Authorization: Indicar credenciales de autorización
Cache-control: Especificar directivas para controlar la cache
Connection: Tipo de conexión preferida
Cookie: Cookie enviada previamente por el servidor
Content-length: Longitud de la petición
Content-type: Tipo MIME del cuerpo de la petición
Date: Fecha/hora de la solicitud
If-Modified-Since: Permite enviar código 304 No modificado si no se ha modificado
el contenido desde una fecha
If-None-Match: Permite enviar código 304 No modificado (ETag)
User-Agent: Identifica el tipo agente de usuario utilizado
. . .

Respuestas HTTP
Ejemplo
HTTP/1.1 200 OK
Date: Fri, 17 Nov 2006 15:36:32 GMT
Server: Apache
Last-Modified: Fri, 17 Nov 2006 09:05:32 GMT
Content-type: text/html
<!DOCTYPE html>
<html>
…
</html>

Cabeceras en la respuesta
Content-type: Tipo MIME de la respuesta
Cache-control: Especificar directivas para controlar la cache
Content-encoding: Tipo de codificación utilizado en el mensaje
Content-language: Idioma utilizado en el mensaje
Content-length: Tamaño del mensaje
Content-location: Localización alternativa de los datos devueltos
Date: Fecha/hora de la respuesta
ETag: Identificador de la versión de un recurso
Expires: Fecha a partir de la cual el contenido puede eliminarse de la caché
Server: Identifica el tipo de servidor
Set-cookie: Activa una cookie en el cliente
WWW-Authenticate: Indica el esquema de autentificación a utilizar
. . .

Recursos
Recurso = Unidad básica de la Web
Cualquier cosa que se identifique con una URI
URI ≠ Recurso ≠ Representación
URI
http://tiempo.com/Asturias/Oviedo
Metadatos:
Content-type: text/html
Datos:
<html>
<head><title>Tiempo</title></head>
<body>
<h1>Tiempo en Oviedo</h1>
<p>Nubes y claros</p>
</body>
</html>
Representación
Recurso
Tiempo en Oviedo

¿Qué se puede identificar con una URI?
Cualquier cosa concreta o abstracta
http://www.uniovi.es
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Universidad de Oviedo</title>
</head>
<body>
<h1>Universidad de Oviedo</h1>
<p>Fundada en el año 1608 en
<a href="http://www.wikipedia.org/Oviedo">
Oviedo</a></p>
. . .
</body>
</html>
identifica
Ejemplo: Una página Web
Una página Web
Recurso de información
Formato HTML

http://www.di.uniovi.es/~labra/images/asturias.jpg
identifica
Ejemplo: Una fotografía (recurso multimedia)
Una fotografía
Recurso de información
Formato JPG

http://www.w3.org/People/Berners-Lee/card#i
identifica
Ejemplo: Una persona
Una persona (Tim Berners-Lee)
Recurso de no información

http://xmlns.com/foaf/0.1/Person
identifica
Ejemplo: Conjunto de todas las personas
Conjunto de Personas (concepto abstracto)

http://purl.org/dc/terms/creator
identifica
Ejemplo: Propiedad de creación
Propiedad de creación (concepto abstracto)

http://purl.org/dc/terms
identifica
Ejemplo: Espacio de nombres
Espacio de nombres (concepto)
description
language
publisher
. . .

Formato de una URI
Más información: Especificación
http://tools.ietf.org/html/rfc3986
esquema://autoridad camino ?consulta#fragmento
http://ejemplo.com:8042 /libros/castellano?autor=Cervantes #capitulo2
Otros ejemplos de URIs:
ftp://ftp.is.co.za/rfc/rfc1808.txt
mailto:pepe@ejemplo.com
telnet://192.0.2.16:80/
urn:oasis:names:specification:docbook:dtd:xml:4.1.2
Nota: Significado especial de espacios, ?, /, etc.
Nota: las URNs identifican nombres únicos solamente. Sin protocolo

Partes de una URI
Más información: Especificación
http://tools.ietf.org/html/rfc3986
Nota: las URNs identifican nombres únicos solamente. Sin protocolo
esquema autoridad
//usuario@host:port
path querystring fragment
http
http
http
ftp
mailto
urn
//localhost:3000
//google.com
//uniovi.es/
//ftp.is.co.za
pepe@uni.es
isbn:045125021
/about
/
/course/view.php
/rdf/rfc1808.txt
?a=1&b=2
?q=pepe
?id=4590
?subject=Curso
#historia
http://localhost:3000/about?a=1&b=2#historia
http://google.com/?q=pepe
http://uniovi.es/course/view.php?id=4590
ftp://ftp.is.co.za/rdf/rfc1808.txt
mailto:pepe@uni.es?subject=curso
urn:isbn:045125021
Ejemplos

Dereferenciación
Dereferenciar una URI = Acceder al contenido de una URI
Obtener una representación del recurso identificado por la URI
Habitualmente se utiliza protocolo HTTP
Pueden existir diferentes representaciones
La representación puede incluir enlaces a otras URIs con
información relacionada
Principio: Follow your nose (“Sigue tu instinto”)
A partir de una URI, se puede ir encontrando más información y
más recursos relacionados fácilmente y de casualidad
(serendipia)

Estabilidad de las URIs
URIs = pilar fundamental de cualquier aplicación Web
Objetivo: Esquema de URIs estable
Lema: Cool URIs don’t change
Modificar una URI puede romper aplicaciones existentes
Evitar URIs que dependen de detalles de implementación
Ejemplo: http://156.35.41.34:8080/pagina.php
Importancia de nombres adecuados para URIs
http://www.w3.org/Provider/Style/URI

Formatos de representación
En la Web, el formato más habitual es HTML
Existen muchos más formatos: XML, JSON, RDF, PNG, …
Un recurso puede tener diferentes tipos de representación
Cada tipo de representación sirve para un propósito

HTML
Tipo de representación más popular en la Web
Objetivo: representar hipertexto
Ejemplo:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Pedido</title>
<meta charset="utf-8" />
</head>
<body>
<h1>Pedido</h1>
<table>
<tr><th>Código</th><th>Nombre</th><th>Cantidad</th><th>Comentarios</th></tr>
<tr><td>R23</td><td>Rotulador RX2</td><td>20</td><td>Comprobad que escriben</td></tr>
<tr><td>G56</td><td>Grapadora Lin</td><td>2</td><td>Envuelta para regalo</td></tr>
</table>
<p>Más información:
<a href="http://empresa.com">Empresa</a>
</body>
</html>

XML
Facilita intercambio de información
Objetivo: procesamiento automático
Comercio electrónico
<?xml version="1.0">
<pedido>
<producto codigo="R23">
<nombre>Rotulador RX2</nombre>
<cantidad>20</cantidad>
<comentarios>Comprobad que escriben</comentarios>
</producto>
<producto codigo="G56">
<nombre>Grapadora Lin</nombre>
<cantidad>2</cantidad>
<comentarios>Envuelta para regalo</comentarios>
</producto>
</pedido>

JSON
Facilita intercambio de información
Objetivo: procesamiento automático
Servicios Web { "pedido": [
{
"type": "producto",
"codigo": "R23",
"nombre": "Rotulador RX2",
"cantidad": 20,
"comentarios": "Comprobad que escriben"
},
{
"type": "producto",
"codigo": "G56",
"nombre": "Grapadora Lin",
"cantidad": 2,
"comentarios": "Envuelta para regalo"
}
]
}

RDF
Permite integración de información
Integración automática de los datos
Objetivo: Evitar ambigüedad en cadenas de texto
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix schema: <http://schema.org/> .
@prefix : <http://example.org/> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
:pedido a schema:Order ;
schema:orderedItem [ :code "R23";
schema:name "Rotulador RX2";
rdfs:comment "Comprobad que escriben";
schema:orderQuantity 20 ] ;
schema:orderedItem [ :code "G56";
schema:name "Grapadora Lin";
rdfs:comment "Envuelta para regalo";
schema:orderQuantity 2
] .

Tipos de representación
Los tipos de representación se identifican con MIME
MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions)
Identificar el tipo de contenido (Cabecera Content-type)
Formato tipo/subtipo
Ejemplos:
text/html: Página Web en formato HTML
text/xml, application/xml : Documento XML
application/json: Documento JSON
application/pdf: Fichero PDF
image/jpeg: Imagen JPEG
application/xhtml+xml: Documento XHTML
application/rdf+xml: Documento RDF
text/turtle: Documento Turtle
. . .
Lista oficial: http://www.iana.org/assignments/media-types

Funcionamiento de la Web
2 computadores conceptuales: Cliente y Servidor
La representación puede calcularse dinámicamente
Computación en Cliente
Computación en servidor
Usuario Navegador
Cliente
Servidor
URI
Representación
WWW
HTTP

Cliente
También se conoce como Agente de Usuario
Normalmente es un navegador (browser)
Múltiples tipos de agentes de usuarios y navegadores
Navegadores: Internet Explorer, Chrome, Firefox, Lynx, …
Dispositivos móviles
Lectores de pantalla
eBooks
TVs
…

Componentes de un navegador
Interfaz
Analizador
Motor visualización
Intérprete ECMAScript procesa eventos y modifica árbol
Usuario
Navegador
Cliente
URI
Representación
WWW
HTTP
Analizador
Árbol
DOM
Motor
VisualizaciónInterfaz
Usuario
Intérprete
ECMAscript
URI

Componentes de un Servidor
La arquitectura del servidor depende de muchos factores
Descomposición habitual
Vista: Se encarga de preparar la representación
Negocio: Gestión de objetos de negocio
Datos: Modelos de datos
Capa
Vista
Capa
Negocio
URI
Capa
Datos
Representación
URI
WWW
HTTP

Computación en Servidor
Contenido es generado dinámicamente
1. Llega la petición al servidor
2. El servidor analiza parámetros de petición
Verbo (GET, PUT, POST, ...), Ruta (URI), Cabeceras, Entorno
3. Servidor "computa" y envía una respuesta
Usuario Navegador
Cliente
Servidor
URI
Representación
WWW
HTTP
Petición
Respuesta
Método
URI
Headers
Environment

Múltiples alternativas
CGIs
Lenguajes específicos para Web: PHP
Lenguajes dinámicos: Perl, Python, Ruby,...
Javascript en servidor: Nodejs
Lenguajes generales compilados
JVM: Java (JSP, Servlets,...), Scala, Groovy
CLR: C# (ASP.Net), F#, ...
Otros: Frameworks, CMS, etc.

CGI
CGI (Common Gateway Interface), 1.1 (2004)
Método estándar para transmitir parámetros entre
servidor y programas ejecutables
Nombres de variables
SERVER_NAME, SERVER_SOFTWARE, GATEWAT_INTERFACE
SERVER_PROTOCOL, REQUEST_METHOD, QUERY_STRING,
...
Los programas CGIs son ejecutados por el servidor
Devuelve la respuesta de la ejecución
Otras variantes:
FastCGI (optimiza creación de procesos)

PHP
Lenguaje interpretado por el servidor
El código se incrusta en HTML mediante marcas
especiales
Cuando el servidor reconoce código PHP:
Llama al intérprete
Ejecuta el código
Devuelve el resultado
Según w3techs, el 81.1% de los sitios Web utiliza
PHP

Lenguajes dinámicos
Python, Ruby
Lenguajes interpretados de propósito general
Buenos frameworks y librerías para Web
Ruby: Ruby on Rails
Python: Django
...

Javascript lado servidor
Librería Node.js
Incluye V8, el motor Javascript de Google
Permite utilizar Javascript en el servidor
Entrada/Salida basada en eventos
Creciendo en popularidad

Lenguajes generales compilados
2 ecosistemas
Java (JVM) .Net (CLR)

JVM
Máquina virtual de Java
Empotrado: JSP
Servlets y Contenedores de aplicaciones
TOMCAT
Otros lenguajes sobre JVM
Scala, Groovy, ...
Programación políglota!

ASP.Net
Basado en CLR
Máquina virtual de C#
ASP Permite empotrar lenguaje en HTML
Extensión aspx <% .... código %>
Diversos frameworks: ASP.Net MVX
Otras lenguajes:
VB.Net, F#,...

Web Frameworks
Micro-frameworks
Basados en protocol HTTP
Enrutan verbos HTTP (GET, PUT, POST, DELETE) con
acciones
MVC based
Abstracción del modelo de la Web
Separación: Modelo, Vista, Controlador
Pueden utilizar ORMs

Micro-frameworks
PHP: Slim, Silex
Ruby: Sinatra
Python: Flask
Java: Spark,
Scala: Scalatra

Frameworks Web
Numerosos frameworks
PHP: CakePHP, Zend, Symfony
Ruby: Ruby on Rails
Python: Django, Zope
Java: Spring MVC, Play
Scala: Play, Lift
Groovy: Grails
Haskell: Yesod
Más información:
http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_web_application_frameworks

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