Protocollo HTTP, interfaccia CGI e linguaggio Perl

Marco Liverani

liverani@mat.uniroma3.it

Dipartimento di Matematica "G. Castelnuovo"
Università di Roma "La Sapienza"
5 Dicembre 1996

HTTP e Perl, introduzione elementare

Sommario

Prima parte: La "tecnologia web"

Il protocollo TCP/IP, il protocollo HTTP, il "linguaggio" HTML.
Il server HTTP: cosa è, quali funzioni svolge.
Il browser come terminale di un sistema client/server.
L'interfaccia di programmazione CGI: form, script CGI, pagine "dinamiche", passaggio di parametri.

Seconda parte: Il linguaggio Perl

Caratteristiche fondamentali, istruzioni principali.
Variabili e tipi: scalari, array e liste, array associativi.
Espressioni regolari: cosa sono, il pattern matching, il pattern substitution.
Interazione con altri programmi: alcuni esempi (grep, sort, mail).

Terza parte: Procedure CGI in Perl

Introduzione, funzioni standard.
Esempi: archiviazione di dati, ricerca in un archivio.

1 - La "tecnologia web"

Il protocollo TCP/IP

È uno dei protocolli di rete più diffusi al mondo; sul TCP/IP si basa la comunicazione fra i nodi della rete Internet.
Ad ogni nodo della Rete è assegnato un indirizzo IP composto da quattro numeri compresi tra 0 e 254 (es.: 151.100.50.2).
Mediante opportuni meccanismi (DNS) è possibile convertire gli IP address numerici in indirizzi mnemonici (es.: 141.108.3.218 = magritte.sci.uniroma1.it).
Sopra al protocollo TCP/IP possono viaggiare informazioni codificate secondo altri protocolli di comunicazione (FTP, Telnet, HTTP).

1 - La "tecnologia web"

Il protocollo HTTP

HTTP = HyperText Transfer Protocol.
Consente l'accesso a documenti ipertestuali in cui vengono realizzati dei link tra file di vario genere (non solo testuali) fisicamente residenti anche su host differenti.
È gestito da un software (server HTTP) residente sugli host che intendono essere fornitori di informazioni. Chi vuole accedere alle informazioni fornite dal server HTTP deve utilizzare un software client (browser) in grado di interpretare le informazioni inviate dal server.
HTTP è un protocollo "stateless": ad ogni richiesta si effettua una connessione al server che viene chiusa al termine del trasferimento dell'oggetto richiesto (pagina HTML, immagine, ecc.).
HTTP identifica le risorse in rete mediante URL (Universal Resource Locator):

1 - La "tecnologia web"

Il protocollo HTTP

$ telnet magritte.sci.uniroma1.it 80
Connected to magritte.sci.uniroma1.it port 80
GET /index.html
Content-type: text/html
<html>
<head><title>Welcome to Magritte</title></head>
<body>
<h1>Magritte, web server del progetto Grafica Avanzata</h1>
...

$ _

1 - La "tecnologia web"

Il linguaggio HTML

HTML = HyperText Markup Language
È un semplice "linguaggio" di marcatura del testo, ereditato da SGML (Standard Generalized Markup Language).
Consente di esprimere dei collegamenti ad altri oggetti (pagine HTML, immagini, ecc.) mediante URL.
Consiste in un insieme di tag che consentono di caratterizzare porzioni di testo; è compito del client (browser) l'interpretazione dei tag.
Esempio:
<HTML>
<HEAD><TITLE>La mia pagina</TITLE></HEAD>
<BODY>
<H1>Benvenuti!</H1>
Questa è la mia pagina.
Visita <A HREF="http://www.mat.uniroma1.it">Matematica</A>.
</BODY>
</HTML>

1 - La "tecnologia web"

Il server HTTP

È un programma che "gira" su un server in attesa di una richiesta di connessione sul suo socket (la porta assegnatagli, tipicamente la 80).
Svolge tre compiti fondamentali:
1. invia al client le risorse disponibili localmente, richieste mediante l'indicazione di una URL;
2. richiama eventuali procedure esterne con cui comunica mediante l'interfaccia CGI (Common Gateway Interface) per lo scambio di parametri e per ottenere in risposta informazioni in formato HTML;
3. effettua, ove esplicitamente richiesto dalla sua configurazione, l'autenticazione degli utenti mediante username e password.
Il server HTTP svolge quindi un ruolo di interfaccia tra il client remoto che effettua delle richieste sul socket ed il sistema che lo ospita, il suo filesystem ed altri programmi che girano sulla macchina server.

1 - La "tecnologia web"

Il browser

Il browser è l'applicazione client di questo sistema ad architettura "client/server".
Gira sulla macchina dell'utente remoto, legge ed interpreta l'output in formato HTML.
Visualizza o gestisce le informazioni codificate in formati a lui noti (es.: immagini GIF o JPEG, filmati QuickTime, scene VRML) e rimanda ad altri programmi esterni presenti sulla macchina client per la gestione di formati non conosciuti (es.: documenti Word, documenti Postscript, ecc.).
Le procedure CGI non vengono eseguite sulla macchina client.
I programmi in linguaggio Java vengono invece scaricati sul client, compilati in tempo reale ed eseguiti su di esso.
Il browser consente di impaginare l'output indipendentemente dalla piattaforma che lo ospita (X11, Macintosh, Windows, ecc.).

1 - La "tecnologia web"

L'interfaccia CGI

CGI = Common Gateway Interface
È il canale di comunicazione tra il server HTTP (le pagine HTML) e le procedure software che girano sul sistema (procedure e script CGI).
Consente di passare dei parametri ad un programma esterno attraverso una form o una semplice URL. Consente anche di catturare l'output della procedura (tipicamente in formato HTML) e di inviarlo al client dell'utente remoto.
I metodi per il passaggio dei parametri alla procedura esterna sono due:
GET: tramite variabile di ambiente (QUERY_STRING);
POST: tramite lo standard input.
Il metodo utilizzato viene comunicato alla procedura CGI mediante la variabile di ambiente REQUEST_METHOD.

1 - La "tecnologia web"

L'interfaccia CGI

Uno script CGI può essere richiamato mediante una form HTML:
<HTML>
<BODY>
<FORM METHOD=POST ACTION="/cgi-bin/search.cgi">
Nome: <INPUT NAME=nome> <BR>
Età: <INPUT NAME=eta> <BR>
<INPUT TYPE=SUBMIT VALUE="Cerca">
<INPUT TYPE=RESET VALUE="Ripristina">
</FORM>
</BODY>
</HTML>
Oppure mediante una URL diretta (il passaggio dei parametri avviene implicitamente con il metodo GET) : <A HREF="/cgi-bin/search.cgi?nome=Marco&eta=28"> Marco Liverani</A>

2 - Il linguaggio Perl

Caratteristiche fondamentali

Perl = Practical Extraction and Report Language

È un linguaggio interpretato orientato alla gestione di file ASCII ed alla manipolazione di stringhe mediante espressioni regolari.

#!/bin/perl
# Primo esempio
$file = shift ;
open (IN, "< $file") || die "Errore\n\n" ;
@dati = <IN> ;
close(IN) ;
@dati = sort(@dati) ;
foreach $k (@dati) {
   print "$k" ;
}

2 - Il linguaggio Perl

Istruzioni principali

if (condizione) {
blocco di istruzioni
} else {
altro blocco di istruzioni
}
while (condizione) {
blocco di istruzioni
}
for (ass. iniziale ; condizione ; incremento) {
blocco di istruzioni
}

2 - Il linguaggio Perl

Variabili e tipi

Variabili scalari: numeri interi, numeri razionali, stringhe ($var) .
Es. : $nome = 'Marco' ; $c = $a+$b ; $c = "$a+$b" ; $riga = <IN> ; $data = `date` ;
Liste o array di scalari: @var; gli elementi di una lista sono scalari: $var[3].
Es. : @mesi = ('Gen','Feb','Mar') ; $mese[0] = 'Gen' ; $n = $#mesi ; @nomi = sort @nomi ; @file = <IN> ;
Array associativi : %var ; gli array associativi sono indicizzati da stringhe :
Es. : $cognome{'Marco'} = 'Liverani' ; @nomi = sort keys %cognome ;
Le variabili non devono essere dichiarate: viene fatto un cast automatico in base al contesto.

2 - Il linguaggio Perl

Espressioni regolari

Consentono di rappresentare un insieme di stringhe di caratteri, specificandone uno schema.
Sono costruite componendo alcuni simboli che svolgono il ruolo di meta caratteri :

. = qualsiasi carattere
\s = un simbolo di spaziatura
\d = una cifra
\w = una lettera

da altri simboli che servono come quantificatori :

? = zero o una volta
+ = una o più volte
* = zero o più volte

da ancore che forzano la posizione della sottostringa :

^ = la stringa inizia per ...
$ = la stringa termina per ...
Altri caratteri rappresentano se stessi : a, b, c, 1, 2, 3, ecc.

2 - Il linguaggio Perl

Espressioni regolari

Esempi :

\d+\s\w*
almeno un carattere numerico, uno spazio, un numero arbitrario di caratteri qualsiasi ;

^Nome:.+\sEtà:\d+$
una riga che inizia con la stringa "Nome:", seguita da una stringa non vuota di caratteri qualsiasi, uno spazio, la sottostringa "Età:" e che termina con un numero.
Le espressioni regolari descrivono un automa riconoscitore, in grado di accettare o rifiutare determinate stringhe in base alla grammatica specificata mediante l'espressione regolare :

2 - Il linguaggio Perl

Pattern matching

Consiste nel verificare che una stringa o una sua sottostringa sia costruita secondo uno schema descritto da una espressione regolare :
l'istruzione
$var =~ /espressione regolare/[i]
restituisce "vero" se il pattern matching riesce, "falso" altrimenti.
Esempi :
if $testo=~ /^Subject:\s.*$/i {
print "$testo\n" ;
}
while ($riga = <IN>) {
$riga =~ /^Subject:\s(.*)$/ && print "$1\n" ;
}

2 - Il linguaggio Perl

Pattern substitution

Sostituzione di sottostringhe individuate mediante espressioni regolari con altre stringhe.
L'istruzione
$var =~ s/espressione regolare/stringa di sostituzione/[g][i]
sostituisce in $var la sottostringa descritta dall'espressione regolare con la stringa di sostituzione.
Mediante l'uso delle parentesi è possibile memorizzare porzioni di stringa, da richiamare in seguito con \1, \2, ... e $1, $2, ...
Esempi :
$var =~ s/Nome:\s(\w+)\sEtà:\s(\d+)/\1, \2 anni/ ;
for ($i=0 ; $i<=$#array ; $i++) {
$array[$i] =~ s/$v1/$v2/g;
}
$data =~ s/(\d\d)\/(\d\d)\/(\d\d)/\1 $mese[\2] \3/ ;

2 - Il linguaggio Perl

Interazione con programmi esterni

È possibile richiamare da uno script Perl altri eseguibili esterni in tre modi :
- mediante la funzione system : system("cal");
- mediante gli apici inversi : $data = `date`;
- mediante un canale di pipe : open(OUT,"| /bin/mail root");
Esempio :
$data = `date +%d/%m/%y` ;
@indirizzi = `grep "mat.uniroma1.it" address` ;
foreach $IND (@indirizzi) {
     ($nome, $mail) = split(/:/, $IND) ;
     open(OUT, "| /bin/mail $mail") ;
     print OUT "Roma, $data\n" ;
     print OUT "Caro $nome,\n...\n" ;
     close(OUT) ;
}

3 - Procedure CGI in Perl

Introduzione

Uno script CGI deve ricevere dei parametri in input attraverso l'interfaccia CGI, effettuare l'elaborazione necessaria e restituire un output formattato secondo un MIME type riconosciuto, attraverso il canale standard di output che verrà rediretto dall'interfaccia CGI verso il browser dell'utente remoto.
I dati in input sono passati :
- mediante la variabile di ambiente QUERY_STRING (metodo GET) ;
- attraverso lo standard input (metodo POST).
In entrambi i casi REQUEST_METHOD indica il metodo utilizzato.
Esempio :

REQUEST_METHOD = "GET"
QUERY_STRING = "nome=Marco+Liverani&citta=Roma&tel=255"
L'output deve essere preceduto da una instestazione che ne dichiara il tipo del contenuto ;
Esempio : "Content-type: text/html"

3 - Procedure CGI in Perl

La libreria cgilib.pl

Esiste una libreria di funzioni del Perl che consente di comunicare facilmente con l'interfaccia CGI. La libreria deve essere richiamata mediante l'istruzione

require("/usr/local/lib/perl/cgilib.pl") ;
La libreria ci mette a disposizione la funzione "ReadParse( )", che restituisce un array associativo (%in) in cui vengono inserite tutte le variabili passate attraverso uno qualunque dei due metodi (GET o POST) : $in{variabile} =valore.
Esempio :
$in{nome} = "Marco+Liverani" ;
$in{citta} = "Roma" ;

3 - Procedure CGI in Perl

Esempio : form di input

La seguente pagina HTML consente di inserire dei dati e di richiamare lo script Perl che provvederà alla memorizzazione su un file :

<HTML>
   <HEAD><TITLE>Input dei dati</TITLE></HEAD>
   <BODY>
      <H1>Inserimento dati</H1>
      <FORM ACTION="/cgi-bin/salva.pl" METHOD=GET>
         Nome : <INPUT NAME=nome SIZE=20><BR>
         Cognome : <INPUT NAME=cognome SIZE=30><BR>
         Citta' : <INPUT NAME=citta SIZE=20><BR>
         <INPUT TYPE=SUBMIT> <INPUT TYPE=RESET>
      </FORM>
   </BODY>
</HTML>

3 - Procedure CGI in Perl

Esempio : script CGI di archiviazione

Il seguente script riceve in input i dati della form e li archivia su un file :

#!/bin/perl
require("/usr/local/lib/perl/cgilib.pl") ;
&ReadParse( ) ;
open(OUT, ">> archivio") ;
print OUT "$in{cognome}|$in{nome}|$in{citta}\n" ;
close(OUT) ;
print <<"END" ;
Content-type: text/html

<HTML>
<BODY>
Grazie per l'inserimento
</BODY>
</HTML>
END

3 - Procedure CGI in Perl

Esempio : form di interrogazione

La seguente pagina HTML consente di introdurre dei parametri per effettuare una ricerca sul file archivio :

<HTML>
   <HEAD><TITLE>Ricerca</TITLE></HEAD>
   <BODY>
      <H1>Inserisci i parametri per la ricerca in archivio</H1>
      <FORM ACTION="/cgi-bin/cerca.pl" METHOD=GET>
         Nome: <INPUT NAME=nome><br>
         <INPUT TYPE=SUBMIT> <INPUT TYPE=RESET>
      </FORM>
   </BODY>
</HTML>

3 - Procedure CGI in Perl

Esempio : script di ricerca

Il seguente script effettua una ricerca nel file e visualizza i record individuati :

#!/bin/perl
require("/usr/local/lib/perl/cgilib.pl") ;
&ReadParse( ) ;
print "Content-type: text/html\n\n" ;
print "<HTML><BODY>\n" ;
open (ARC, "< archivio") ;
while ($record=<ARC>) {
   ($cognome, $nome, $citta) = split(/\|/, $record) ;
   if ($nome =~ /$in{nome}/) {
      print "Nome: $nome<BR> Cognome: $cognome<BR> Citta': $citta<P>\n" ;
    }
}
close(ARC) ;
print "</BODY></HTML>\n" ;

HTTP e Perl, introduzione elementare

Bibliografia

L. Wall, R.L. Schwartz, Programming Perl, O'Reilly & Associates, Inc., Sebastopol, CA, 1990
B.W. Kernighan, R. Pike, The UNIX Programming Environment, Prentice-Hall, 1984 (in italiano : UNIX, Zanichelli, Bologna, 1995)
D. Flanagan, Java in a Nutshell, O'Reilly & Associates, Inc., Sebastopol, CA, 1996
Sul WWW :
- http://www.isoc.org - Internet Society (ISOC)
- http://www.w3.org/pub/WWW/Protocols/ - WWW Consortium : link a documenti, articoli e mailing list sui vari protocolli (HTTP, HTML, ecc.).
- http://ds.internic.net/rfc/rfc1945.txt - RFC 1945 : Hypertext Transfer Protocol
- ftp://ds.internic.net/rfc/rfc1866.txt - RFC 1866 : Hypertext Markup Language
- http://hoohoo.ncsa.uiuc.edu/cgi/ - The Common Gateway Interface
- http://www.bio.cam.ac.uk/cgi-lib/ - The cgi-lib.pl home page
- http://www.sandia.gov/sci_compute/html_ref.html - HTML Reference Manual
- http://werbach.com/barebones/ - The Bare Bones Guide to HTML
- http://www.isinet.it/~marco/perl/ - Introduzione elementare al Perl
- http://www.isinet.it/~marco/unix/ - Introduzione elementare al sistema operativo UNIX per principianti (versione Postscript http://www.mat.uniroma1.it/centro-calcolo/manuali/manuale-unix.ps)

Aquilante, la malabestia

La home page personale di Marco Liverani, ovvero una raccolta di manuali, note ed altre informazioni

Protocollo HTTP, interfaccia CGI e linguaggio Perl

Sommario

Prima parte: La "tecnologia web"

Seconda parte: Il linguaggio Perl

Terza parte: Procedure CGI in Perl

Il protocollo TCP/IP

Il protocollo HTTP

Il protocollo HTTP

Il linguaggio HTML

Il server HTTP

Il browser

L'interfaccia CGI

L'interfaccia CGI

Caratteristiche fondamentali

Istruzioni principali

Variabili e tipi

Espressioni regolari

Espressioni regolari

Pattern matching

Pattern substitution

Interazione con programmi esterni

Introduzione

La libreria cgilib.pl

Esempio : form di input

Esempio : script CGI di archiviazione

Esempio : form di interrogazione

Esempio : script di ricerca

Bibliografia