Podatkovne baze 1

Kako deluje internet

Internet je v osnovi ogromno omrežje, v katerega so povezani računalniki (in ostale naprave).
Lahko si ga predstavljamo kot graf.
- Posamezni računalniki so listi tega grafa.
- Vmesna vozlišča so usmerjevalniki.
Če se želita dva računalnika pogovarjati, je potrebno poiskati pot v tem grafu.
- Za iskanje učinkovitih poti skrbijo usmerjevalniki.
Vsaka naprava na internetu ima svoj naslov.
```
$ host www.google.com
www.google.com has address 142.250.186.68
www.google.com has IPv6 address 2a00:1450:400d:80e::2004
```
- Vsaka naprava lahko uporablja naslova 127.0.0.1 (IPv4) ali ::1 (IPv6) za sklicevanje nase.

DNS - Domain Name System

Za lažjo uporabo napravam v omrežju dodelimo hierarhično organizirana imena.
Primer: www.google.com
- Vrhnja domena: com (ali net, org, …, ter državne domene, kot si, …)
- Organizacija (znotraj com): google
- Naprava (znotraj google.com): www
Naslove, ki ustrezajo imenom, hranijo hierarhično organizirani imenski strežniki.
Ko se želimo povezavi na www.google.com, pošljemo poizvedbo imenskemu strežniku internetnega ponudnika.
- Če odgovora ne pozna, povpraša vrhnji strežnik, nato strežnik za com, nazadnje še strežnik za google.com.
Ime localhost ustreza naslovoma 127.0.0.1 in ::1.

Protokoli in vrata

Za pošiljanje podatkov med računalniki se uporabljata omrežna protokola IPv4 in IPv6 (Internet Protocol, različici 4 in 6).
Na posamezni napravi lahko teče več aplikacij, vsaka uporablja določena vrata pri enem od transportnih protokolov.
- UDP (User Datagram Protocol) - za DNS, IPTV, IP telefonijo, …
- TCP (Transmission Control Protocol) - za večino storitev
Številke vrat so večinoma standardizirane:
- 53/UDP: DNS
- 80/TCP: HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
- 443/TCP: HTTPS (HTTP preko SSL/TLS - šifrirana povezava)

Kaj se zgodi, ko v brskalnik vtipkamo `https://www.google.com/`

Operacijski sistem pošlje zahtevo imenskemu strežniku po protokolu DNS za IP naslov, ki ustreza imenu www.google.com.
- Odgovor si zapomni, da ni potrebno vsakič spraševati.
Z računalnikom na dobljenem naslovu poskusi vzpostaviti sejo TCP na vratih 443.
- Seja TCP skrbi za zanesljiv prenos podatkov.
Po vzpostavljeni seji se vzpostavi šifriran kanal po protokolu SSL/TLS.
Brskalnik ima sedaj na voljo povezavo s spletnim strežnikom, s katerim se pogovarja po protokolu HTTP.

Protokol HTTP

Odjemalec (brskalnik) pošlje zahtevek, ki sestoji iz:
- metode (GET, POST, …)
- naslova (znotraj strežnika - npr. /index.html)
- glav zahtevka (npr. želeno kodiranje znakov, piškotki, …)
Strežnik odgovori z:
- glavami odgovora
- vsebino
Za prikaz posamezne spletne strani je običajno potrebnih več zahtevkov!
- Posebej se prenesejo slike, skripte, stili, …

Metoda `GET`

Metoda GET se uporablja za pridobivanje podatkov iz spletnega strežnika.
- Najpogosteje uporabljena metoda - uporabi se, če vnesemo spletni naslov ali kliknemo na povezavo.
Pri uporabi metode GET naj se stanje na strežniku ne bi spremenilo.
- Če dvakrat zapored izvedemo isti zahtevek (npr. pri osvežitvi strani) in se vmes ne zgodi nič drugega, naj bi dobili enak odgovor.
- Iz baze lahko beremo, podatkov v njej pa naj ne bi spreminjali!

Metoda `POST`

Metoda POST se uporablja pri pošiljanju podatkov strežniku.
- Obrazci, datoteke, …
Stanje na strežniku se lahko ob uporabi metode POST lahko spremeni.
- Če spreminjamo podatke v bazi, uporabimo metodo POST!
Dobra praksa: po uspešni izvedbi zahtevka z metodo POST izvedemo preusmeritev - naslednji zahtevek uporabi metodo GET.
- Spremembe na bazi naj se izvedejo znotraj ene transakcije.
- Če ob zahtevku z metodo POST dobimo vsebino (brez preusmeritve), brskalnik ob osvežitvi (po opozorilu) ponovno izvede enak zahtevek.
  - Možnost neželene ponovitve transakcije!

Piškotki

Piškotki so informacije, ki jih spletni strežnik pošlje odjemalcu, ta si jih pa nato shrani in pošlje nazaj strežniku pri naslednjem zahtevku.
Uporabljajo se za hranjenje informacij o seji.
- Podatki o prijavljenem uporabniku, vsebina košarice, obvestila, …
Pogosto so podatki kriptografsko podpisani, tako da uporabnik ne more spreminjati piškotka.
- Uporabnik lahko še vedno pobriše piškotke!
Strežnik naj bi spreminjal piškotke le ob uporabi metode POST.

HTML

Spletne strani so predstavljene v obliki HTML (Hypertext Markup Language).

Dokumenti HTML so hierarhično organizirani z značkami.

<znacka>
  Vsebina značke
  <z atribut="vrednost" /> <!-- značka brez vsebine -->
</znacka>

Spletni brskalnik na podlagi drevesne strukture značk prikaže spletno stran.

Značke HTML

<!DOCTYPE html> - na vrhu dokumenta (brez zapiranja) določa obliko dokumenta
<html> - vrhnja značka, ki vsebuje celotno spletno stran
<head> - glava dokumenta
- <title> - naslov dokumenta
- <meta /> - metapodatki (kodiranje znakov, način prikaza, …)
- <script> - skripta v jeziku JavaScript
- <style> - deklaracija stilov v obliki CSS
- <link /> - zunanja datoteka (stili v CSS, ikone, …)
<body> - telo dokumenta

Značke HTML (2)

<div> - organizacijski blok (za potrebe postavitve)
<span> - medvrstični blok (za potrebe oblikovanja)
<h1>, <h2>, <h3> - naslovi
<p> - odstavek
<br /> - prelom vrstice
<em> - poševno besedilo; <strong> - krepko besedilo
<table> - tabela
- <tr> - vrstica tabele
- <th> - celica glave tabele, <td> - celica telesa tabele
<ul> - neoštevilčen seznam, <ol> - oštevilčen seznam
- <li> - element seznama

Značke HTML (3)

<a href="povezava"> - hiperpovezava na drugo stran
<img src="povezava" /> - slika
<form action="povezava" method="metoda"> - obrazec (metoda = GET/POST)
- <input type="tip" name="ime" value="vrednost" /> - vnosno polje, vrsta odvisna od tip:
  - text - besedilno polje
  - password - polje za geslo
  - number - številsko polje
  - date - polje za datum
  - file - nalaganje datoteke
  - submit - gumb za pošiljanje obrazca

Oblikovanje spletnih strani

Izgled posameznih elementov določamo s stili, opisanimi v jeziku CSS (Cascading Style Sheets).
Stile navajamo z značko <style> ali v posebni datoteki s končnico .css, ki jo vključimo z <link rel="stylesheet" href="stil.css" type="text/css">.
Osnovna sintaksa:
```
selektor {
  lastnost1: vrednost1;
  lastnost2: vrednost2;
  ...
}
```
- Lastnosti (kar je znotraj {}) lahko navedemo tudi v atributu style pri posamezni znački.

Selektorji v CSS

značka: element tipa <značka>
.razred: element z atributom class="razred"
- Element ima lahko tudi več razredov (ločeni s presledki).
#oznaka: element z atributom id="oznaka"
Selektorje lahko tudi kombiniramo:
- značka.razred#oznaka: element <značka class="razred" id="oznaka">
Če selektorje ločimo s presledki, se to razume kot gnezdene elemente:
- značka .razred: element z atributom class="razred" znotraj elementa <značka>

Knjižnica `bottle`

Za Python je na voljo knjižnica bottle, ki ponuja funkcionalnost spletnega strežnika, do katerega lahko dostopamo lokalno.
Knjižnico lahko namestimo v sistem, npr.
```
pip install bottle
```
Lahko pa si naložimo datoteko bottle.py v mapo, kjer imamo svojo aplikacijo.

Enostavna spletna aplikacija

Spletni vmesnik gradimo s funkcijami.

import bottle

@bottle.get('/')
def pozdravi_svet():
    return 'Pozdravljen, svet!'

bottle.run()

Funkcijama bottle.get in bottle.post podamo pot, vračata pa dekorator, ki registrira funkcijo za zahtevke GET oziroma POST na podani poti.
- Ko strežnik dobi zahtevek za podano pot, se izvede ustrezna funkcija.

Možnosti zaganjanja

bottle.run(host='127.0.0.1', port=8080, reloader=False, debug=False)

host: naslov, na katerem teče aplikacija
- Privzeto je aplikacija dostopna samo lokalno.
- Če navedemo host='0.0.0.0', bo do aplikacije mogoče dostopati tudi z drugih računalnikov.
port: številka vrat, na katerih teče aplikacija
- Za vrata 80 običajno potrebujemo administratorske pravice.
reloader: ali naj se aplikacija samodejno znova zažene ob spremembah kode.
debug: ali naj se izpisujejo napake.
- Med razvojem običajno nastavimo reloader=True, debug=True.

Parametrizirane poti

Poti lahko tudi parametriziramo.

Imena parametrov morajo ustrezati imenom parametrov funkcije.

@bottle.get('/pozdravi/<ime>/')
def pozdravi(ime):
    return f'Živjo, {ime}!'

Privzeto funkcija dobi vrednost parametra kot niz. Lahko pa zahtevamo vnos celega števila.
```
@bottle.get('/kvadriraj/<n:int>')
def kvadriraj(n):
    return f'{n}^2 = {n**2}'
```
- Druge možnosti: <x:float> (decimalna števila), <x:path> (pot do datoteke - lahko vsebuje /), <x:re:exp> (niz, ki ustreza regularnemu izrazu exp).

Predloge

Funkcije vračajo vsebino strani v obliki HTML.
Za vračanje vsebine predloge uporabljamo funkcijo template, ki ji kot poimenovane parametre podamo vrednosti spremenljivk.
```
@bottle.get('/pozdravi/<ime>/')
def pozdravi(ime):
    return bottle.template('pozdravi.html', ime=ime)
```

Predloge postavimo v mapo views (z malimi črkami).

<html>
  <head>
    <title>Pozdravna stran za </title>
  </head>
  <body>
    Živjo, <b></b>!
  </body>
</html>

Predloge (2)

V predlogah lahko med dvojnimi zavitimi oklepaji navajamo Pythonove izraze (običajno spremenljivke).
Vrstice, ki se začnejo s %, se razumejo kot Pythonova koda.
- Zamaknjene bloke (if, for, with, …) moramo končati z end.

Ostale vrstice gradijo izpis.

vrstica besedila
%        if 3 < 7:
%   a = 42
% else:
%        a = 100
% end
odgovor je 

vrstica besedila
odgovor je 42

Primer

<ul>
% for i in range(5):
    <li></li>
% end
</ul>

<ul>
   <li>0</li>
   <li>1</li>
   <li>4</li>
   <li>9</li>
   <li>16</li>
</ul>

Dekorator `view`

Namesto uporabe funkcije template lahko uporabimo dekorator view, ki mu podamo ime predloge in privzete vrednosti spremenljivk.
```
@bottle.get('/pozdravi/<ime>/')
@bottle.view('pozdravi.html')
def pozdravi(ime):
    return dict(ime=ime)
```
Dekorirana funkcija vrača slovar z vrednostmi spremenljivk.
- Če funkcija ne vrne slovarja, se parametri dekoratorja view ignorirajo.
Tak način je uporaben v kombinaciji z drugimi dekoratorji (npr. za preverjanje prijave).

Funkcija `rebase`

Za skupne dele predlog lahko uporabljamo funkcijo rebase, ki ji podamo ime datoteke z osnovno predlogo.
Tako kot funkciji template lahko tudi funkciji rebase kot poimenovane parametre podamo vrednosti spremenljivk.

V osnovno predlogo vsebino strani podamo z ``.

<html>
  <head>
    <title></title>
  </head>
  <body>
      
  </body>
</html>

% rebase('osnova.html', naslov=f'Pozdravna stran za {ime}')
<h1>Živjo, <b></b>!</h1>

Statične datoteke

S funkcijo static_file lahko ponujamo tudi statične datoteke (slike, stili CSS, skripte, …)

Statične datoteke običajno hranimo znotraj zanje predvidene mape (npr. static).

@bottle.get('/static/<datoteka:path>')
def static(datoteka):
    return bottle.static_file(datoteka, root='static')

Obrazci

Podatke iz obrazcev, poslanih z metodo GET, preberemo iz objekta request.query.

<form action="/sestej/">
  a: <input type="text" name="a">
  b: <input type="text" name="b">
  <input type="submit" value="a + b">
</form>

@bottle.get('/sestej/')
def sestej():
    a = bottle.request.query.a
    b = bottle.request.query.b
    return f'{a} + {b} = {a + b}'

Podatki so predstavljeni kot nizi!

Metoda `POST` in preusmeritve

Podatke iz obrazcev, poslanih z metodo POST, preberemo iz objekta request.forms.

Preusmeritev izvedemo s funkcijo redirect.

<form action="/obrazec" method="POST">
    Uporabnik: <input type="text" name="uporabnik" />
    <input type="submit" value="Prijava" />
</form>

@bottle.post('/obrazec')
def obrazec_post():
    uporabnik = bottle.request.forms.uporabnik
    # zabeležimo prijavo
    bottle.redirect('/obrazec')

Piškotki

Piškotek nastavimo z metodo response.set_cookie.
```
bottle.response.set_cookie('uporabnik', uporabnik, secret=SKRIVNOST, path='/')
```
- SKRIVNOST je vrednost, s katero podpisujemo piškotke in tako zagotovimo njihovo celovitost.
- path='/' nam zagotavlja, da bomo lahko do piškotka dostopali iz celotne aplikacije.

Piškotek preberemo z metodo request.get_cookie.

uporabnik = bottle.request.get_cookie('uporabnik', secret=SKRIVNOST)

Piškotek pobrišemo z metodo response.delete_cookie.

bottle.response.delete_cookie('uporabnik', path='/')

Funkcije v predlogah

Poleg funkcije rebase so v predlogah na voljo še sledeče funkcije:
- include(predloga, ...) - vključi navedeno predlogo
- defined(spremenljivka) - pove, ali je spremenljivka (podana kot niz) definirana
- get(spremenljivka, privzeto=None) - vrne vrednost spremenljivke oziroma privzeto vrednost
- setdefault(spremenljivka, privzeto) - če spremenljivka ni definirana, jo nastavi na podano privzeto vrednost

Lastne funkcije lahko dodajamo v slovar BaseTemplate.defaults.

bottle.BaseTemplate.defaults['povecaj'] = lambda x: x+1

Prijava

V bazi lahko hranimo podatke o uporabnikih aplikacije.
- Uporabniška imena, gesla, …
Kako varno hraniti gesla?
- Čistopis? Upravnik baze lahko vidi gesla uporabnikov - težave z zaupanjem!
- Zgoščevalne funkcije? Gesla so zakrita, a lahko vsaj pogostejša gesla razkrijemo s pomočjo mavričnih tabel.
Rešitev: hranimo še naključno vrednost (sol), ki jo zgostimo skupaj z geslom.
- Za delo z gesli so na voljo knjižnice, kot npr. bcrypt.

Ta stran je odprtokodna. Izboljšaj to stran.

Podatkovne baze 1

Kako deluje internet

DNS - Domain Name System

Protokoli in vrata

Kaj se zgodi, ko v brskalnik vtipkamo https://www.google.com/

Protokol HTTP

Metoda GET

Metoda POST

Piškotki

HTML

Značke HTML

Značke HTML (2)

Značke HTML (3)

Oblikovanje spletnih strani

Selektorji v CSS

Knjižnica bottle

Enostavna spletna aplikacija

Možnosti zaganjanja

Parametrizirane poti

Predloge

Predloge (2)

Primer

Dekorator view

Funkcija rebase

Statične datoteke

Obrazci

Metoda POST in preusmeritve

Piškotki

Funkcije v predlogah

Prijava

Kaj se zgodi, ko v brskalnik vtipkamo `https://www.google.com/`

Metoda `GET`

Metoda `POST`

Knjižnica `bottle`

Dekorator `view`

Funkcija `rebase`

Metoda `POST` in preusmeritve