数据通信与网络 第6章 应用层.ppt

第6章 应用层 规定应用进程在通信时所遵循的协议 客户/服务器方式：进程之间服务和被服务的关系 客户是服务请求方，服务器是服务提供方v 互联网中，只能识别IP地址，不能识别人性化的域名v Internet使用联机分布式数据库系统域名系统DNSv 域名解析由域名服务器（DNS Server）完成v 层次域名：当DNS服务器本身不能对某个域名解析时，可以自动将解析请求发送到其他DNS服务器 域名系统DNS 域 名(Domain Name)v Internet将所有连网主机的名字空间划分为不同的域v 每台主机都属于某域的成员，域是由域名来标识的v Internet采用层次结构的命名树来管理域名v 树根下是最高一级的域，称为顶级域名v 域名是抽象的逻辑地址，与地理位置无关顶级域名分类v 国家顶级域名：采用ISO 3166规定v 国际顶级域名：国际性的组织可在int下注册v 通用顶级域名通用项级域名 域名组织类型域名组织类型com商业机构firm公司企业edu美国教育部门shop销售公司与企业销售公司与企业gov美国政府部门美国政府部门web突出万维网服务单位org非商业组织arts突出文化艺术活动的单位net网络服务机构rec突出消遣娱乐活动的单位mil美国军队组织info提供信息服务name个人四级域名zjcwww因特网的域名空间 根bjeducomcctvibmhp二级域名pkuzjut三级域名mailwwwcomnetorgedugovaerocnuk顶级域名域名服务器 v 一个服务器所负责管辖的范围称为区(zone)v 各单位根据具体情况来划分自己管辖范围的区v 一个区中所有节点必须是能够连通的v 每一个区设置相应的权限域名服务器，用来保存该区中的所有主机的域名到IP地址的映射树状结构的 DNS 域名服务器 abc 公司有两个权限域名服务器根域名服务器根域名服务器org 域名服务器com 域名服务器edu 域名服务器顶级域名服务器域名服务器权限域名服务器域名服务器根域名服务器 最高层次的域名服务器v 根域名服务器知道所有顶级域名服务器的域名和 IP 地址v 本地域名服务器，若无法解析某一个域名，首先求助于根域名服务器v 共有13 个不同 IP 地址的根域名服务器，分别用一个英文字母命名v 、v 到 2006 年底全球已经安装了一百多个根域名服务器机器v 使世界上大部分 DNS 域名服务器都能就近找到一个根域名服务器根域名服务器 f 地点分布图 根域名服务器并不直接把域名转换成 IP 地址 在使用迭代查询时，根域名服务器把下一步应当查找 的顶级域名服务器的 IP 地址告诉本地域名服务器共 40 个机器顶级域名服务器v 负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名v 当收到 DNS 查询请求时，就给出相应的回答 （可能是最后的结果，或是下一步应当找的域名服务器）权限域名服务器 v 负责一个区的域名服务器v 当一个权限域名服务器不能给出最后的查询回答时，就会告诉发出请求的DNS客户，下一步应当找哪一个 权限域名服务器 本地域名服务器 v 主机发出的 DNS 查询请求，发送给本地域名服务器v 每一个 ISP，或一个大学，都可以拥有一个本地域名服务器v 这种域名服务器有时也称为默认域名服务器 域名解析过程 顶级域名服务器权限域名服务本地域名服务器根域名服务器迭代查询 的 IP 地址 递归查询需要查找 的 IP 地址v 因特网上使用最广泛的文件传送协议(RFC 959)v 利用网络低层提供的服务来完成文件传输的任务v 屏蔽计算机系统细节，在异构网络中任意计算机之间传送文件v 提供交互式访问，文件可设置存取权限 v 使用TCP可靠传输，按C/S模式工作v 一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务v 一个主进程：负责接受新的客户请求并启动相应的从属进程v 若干从属进程：负责处理具体的客户请求FTP File Transfer Protocol（1）服务器端启动FTP主进程（2）客户端在命令提示符下输入FTP服务器名，并回车（3）服务器主进程接收到客户请求，启动从属的“控制进程”与客户端 建立“控制连接”，并将响应信息传送给客户端（4）服务器主进程回到等待状态，继续准备接收其他客户的请求（5）客户端输入账号、口令、及文件读取命令后，通过“控制连接”传 送到服务器端的“控制进程”（6）服务器“控制进程”创建“数据传送进程”，并通过端口20与客户端 建立“数据传输连接”（7）客户端通过建立的“控制连接”传送交互命令，通过“数据连接”接 收服务器传来的文件数据（8）传输结束，服务器端释放“数据连接”，“数据传输进程”自动终止（9）客户端输入退出命令，释放“控制连接”（10）服务器端“控制进程”自动终止，至此整个FTP会话过程结束FTP 使用两个 TCP 连接 FTP 客户端FTP 服务器端因特网TCP 控制连接TCP 数据连接用户界面控制进程数据传送进程数据传送进程控制进程v 当客户进程向服务器进程发出建立连接请求时，要寻找连接服务器进程的熟知端口(21)v 同时还要告诉服务器进程自己的另一个端口号，用于建立数据传送连接v 服务器进程用自己传送数据的熟知端口(20)与客户进程所提供的端口号建立数据传送连接v 使用两个不同的端口号，数据连接与控制连接不会发生混乱v 协议更加简单和更容易实现v 在传输文件时还可以利用控制连接（例如，客户发送请求终止传输）FTP 使用两个不同的端口号 命令命令格式命令意义getget file1 file2将文件file1下载到本地，改名为file2putput file1 file2文件file1上传到服务器，改名为file2lsls显示当前目录下的文件cd cd abc进入abc目录renamerename file1 file2将文件file1改名为file2？user显示user命令的功能！进入本地操作系统外壳（exit返回ftp）quitquit退出ftpFTP交互命令另一种思路的NFSv 允许应用进程打开一个远程文件v 在文件的某一个特定的位置上开始读写数据v 用户可只复制文件中的一个小片段，不需复制整个文件v 把添加数据和写数据请求发送到远程计算机的NFS服务器v 在网络上传送的只是少量的修改数据 简单文件传送协议 TFTP Trivial File Transfer Protocol v 是一个很小且易于实现的文件传送协议v 使用客户服务器方式、使用 UDP 数据报v 只支持文件传输而不支持交互v 没有一个庞大的命令集，不能对用户进行身份鉴别TFTP 主要特点v 每次传送数据 PDU 中有 512 字节的数据，最后一次可不足 512 字节v 数据 PDU 也称为文件块(block)，每个块按序编号，从 1 开始v 支持 ASCII 码或二进制传送v 可对文件进行读或写v 使用很简单的首部 v 工作模式类似于停止等待协议远程终端协议 TELNETv 一个简单的远程终端协议，是因特网的正式标准v 基于 TCP 连接v 使用客户服务器方式v 用户可在其所在地使用主机名或 IP 地址，登录到远程的另一个主机上v 能将用户的击键传到远程主机，也能将远程主机的输出返回到用户屏幕v 服务是透明的，用户感觉到键盘和显示器直接连在远程主机上网络虚拟终端 NVT因特网TCP 连接 客户端 服务器端 使用客户端的格式 使用服务器端的格式 使用 NVT 格式客户服务器万维网 WWWWorld Wide Webv 一种服务，并非某种特殊的计算机网络v 一个大规模联机式的信息储藏所、分布式超媒体系统v 通过链接的方法从因特网上的站点访问另一个站点，从而主动地按需获取丰富的信息万维网提供分布式服务 万维网站点 A万维网站点 C万维网站点 E万维网站点 D万维网站点 B链接到链接到链接到链接到链接到链接到万维网工作方式 v 以客户服务器方式工作v 浏览器(browser)：在用户计算机上的万维网客户程序v 万维网服务器：文档驻留计算机上的服务器程序v 客户程序向服务器程序发出请求v 服务器程序向客户程序送回万维网文档v 页面(page)：客户程序主窗口上显示的万维网文档之江学院之江学院院系设置院系设置万维网工作过程 因特网服务器链接到URL的超链HTTP 使用此 TCP 连接浏览器 程序服务器 程序HTTP客户建立 TCP 连接释放 TCP 连接HTTP 响应报文 响应文档HTTP 请求报文 请求文档RTTRTT请求一个万维网文档所需时间 万维网服务器万维网客户发起 TCP 连接HTTP 请求报文传输文档的时间整个文档收到ttHTTP 响应报文控制程序HTML解释程序其他组件程序缓存HTTP客户进程其他客户进程驱动程序网 络 接 口与远端服务器通信用户输入请求信息显示典型浏览器组成结构 协议：/主机：端口/路径/文档统一资源定位符URLUniversal Resource Locatorv 协议：访问URL的方式，可以是HTTP、FTP等v 主机：被访问文档所在的主机的域名v 端口：建立TCP连接的端口号（熟知端口可忽略）v 路径：文档在主机上的相对存储位置v 文档：具体的页面文件v 万维网客户端进程与服务器端进程交互遵守的应用层协议v 使用TCP连接进行可靠的传输、采用C/S工作模式v 面向事务、无状态(stateless)、本身无连接v 万维网的每个站点都有一个服务进程 它不断监听TCP的80端口，等待客户端的TCP连接请求v 在客户端需要运行用户与万维网的接口程序：浏览器软件超文本传输协议HTTPHyperText Transfer Protocol代理服务器proxy server v 又称为万维网高速缓存（Web cache）v 代表浏览器发出 HTTP 请求v 把最近的一些请求和响应暂存在本地磁盘中v 当到达的新请求与暂时存放的请求相同时，把暂存的响应发送出去，不需要按 URL 的地址 再去因特网访问该资源 未使用高速缓存2 Mb/s源点服务器因特网校园网浏览器链路时延很大所有万维网通信量都经过这条链路R1R22 Mb/s源点服务器因特网校园网浏览器R1R2使用高速缓存代理服务器浏览器与校园网的代理服务器建立 TCP 连接并向高速缓存发出 HTTP 请求报文 2 Mb/s源点服务器因特网校园网浏览器R1R2使用高速缓存代理服务器若代理服务器已经存放了所请求的对象则将此对象放入 HTTP 响应报文中返回给浏览器 2 Mb/s源点服务器因特网校园网浏览器R1R2使用高速缓存代理服务器否则，代理服务器就代表发出请求的用户浏览器与源点服务器建立 TCP 连接，并发送 HTTP 请求报文2 Mb/s源点服务器因特网校园网浏览器R1R2使用高速缓存代理服务器源点服务器将所请求的对象放在 HTTP 响应报文中返回给校园网的代理服务器2 Mb/s源点服务器因特网校园网浏览器R1R2使用高速缓存代理服务器代理服务器收到对象后，先复制在其本地存储器中再将对象放在 HTTP 响应报文中，通过建立的 TCP 连接返回给请求该对象的浏览器HTTP 报文结构 v 请求报文从客户向服务器发送请求报文v 响应报文从服务器到客户的回答v HTTP 面向正文（text-oriented）v 报文中每一个字段都是 ASCII 码串，长度不一v 是万维网上页面标准化的基础v 是万维网页面制作的标准语言 v 是对超文本信息格式化输出的标记超文本标记语言HTML Hyper Text Markup Language超文本标记语言 HTMLv Markup=“设置标记”v 标签=用于排版的命令v HTML 把各种标签嵌入到万维网的页面中构成 文档v HTML 文档是一种可以用任何文本编辑器创建的 ASCII 码文件v 浏览器仅对以.html 或.htm 为后缀的文档的各种标签进行解释v 解释：按文档中的标签，根据浏览器使用显示器的尺寸和分辨率 重新进行排版并恢复出所读取的页面。动态网页技术 动态文档是指文档的内容是在浏览器访问万维网服务器时，由存储在万维网服务器的应用程序动态创建的。当浏览器请求到达时，万维网服务器将控制权转移到另外一个应用程序。该应用程序对浏览器发送来的数据进行处理。万维网服务器将输出的HTML格式文档作为结果传送给浏览器。动态文档与静态文档的最大区别在于服务器端文档内容生成的方法不同。对于浏览器端来说，两种文档都是一样的，都遵循HTML所规定的格式，浏览器只根据HTML标记显示文档内容。万维网服务器浏览器 程序万维网客户服务器 程序HTTP 响应动态文档HTTP 响应报文万维网动态网页服务器 CGI数据库HTTP 请求报文 请求文档 CGI 程序创建动态文档通用网关接口 CGICommon Gateway Interfacev 万维网服务器与 CGI 的通信遵循 CGI 标准v CGI定义了动态文档应如何创建，输出结果应如何使用v“通用”：CGI 标准所定义的规则对其他任何语言都是通用的v“网关”：CGI 程序的作用像网关v“接口”：有一些已定义好的变量和调用等可供其他 CGI 程序使用v CGI 程序=CGI 脚本(script)，被解释程序执行的程序v 脚本运行不直接被指令处理器处理，运行比一般的编译程序慢 Internet上使用最为广泛的一种服务之一 使用帐号通过专用的邮件处理程序接、发电子邮件 发送者将邮件发送到接收者邮件服务器的邮箱中 接收者可在任何时刻主动地通过Internet查看或下载邮件 支持单发、群发、转发、抄送 可包含文本信息、声音、图像、视频、应用程序电子邮件 E-mail电子邮件工作原理 用户代理程序邮件服务器用户代理程序邮件服务器SMTPPOP3SMTP1、用户通过用户代理UA撰写、编辑邮件 收件人的邮件地址：信箱名邮件服务器域名2、将邮件通过SMTP协议传送到发送邮件Server3、发送邮件Server将邮件放入邮件发送缓存队列中，等待发送4、接收邮件Server将收到的邮件保存到用户的邮箱中5、收件人在方便的时候，使用POP3协议从接收邮件Server中 提取电子邮件，通过UA进行阅览、保存及其他处理简单邮件传送协议SMTPSingle Mail Transfer Protocol v 协议规定了进行通信的两个SMTP进程间如何交换信息v 工作在C/S模式，发送方为Client端、接收方为Server端v 规定了14条命令（4字母）和21种响应信息SMTP协议的三个工作过程1、建立连接 2、邮件传送 3、连接释放 电子邮件信息格式信封 主 体首部内内 容容首部关键字含义ToSubjectCcBccFromDateReply-To收信人地址主题抄送暗送发信人地址发信日期回信地址邮件读取协议POP3：为用户提供邮箱内容IMAP：联机程序 可层次管理邮件 可只读取邮件部分内容通用因特网邮件扩充MIME：Multipurpose Internet Mail Extensionsv 5个新的邮件首部字段v 定义了许多邮件内容的格式v 定义了传送编码MIME 和 SMTP 关系 非 ASCII 码7 位 ASCII 码MIMESMTPMIMESMTP7 位 ASCII 码7 位 ASCII 码非 ASCII 码用户用户动态主机配置协议 DHCP Dynamic Host Configuration Protocolv 提供了即插即用连网(plug-and-play networking)的机制v 允许一台计算机加入新网络并获取IP地址而不用手工参与v 配置信息取决于协议栈，存储在配置文件中v 计算机在引导过程中可以对配置文件进行存取v【IP 地址、子网掩码、默认路由器 IP 地址、域名服务器 IP 地址】客户/服务器方式 DHCPv 主机启动时向 DHCP 服务器广播发现报文，成为 DHCP 客户v 只有 DHCP 服务器才回答此广播报文，即提供报文v 客户、服务器均采用UDP用户数据报发送报文v DHCP 服务器在其数据库中查找该计算机的配置信息v 若找到，返回找到的信息v 若找不到，从 IP 地址池中取一个地址分配给该计算机租用期v DHCP 客户只允许在一段有限时间内使用这个 IP 地址v 租用期的数值由 DHCP 服务器决定，或由发现报文提出要求v 客户根据租用期 T 设置超时计时器 T1=0.5T 和 T2=0.875Tv T1 时间到，客户发送请求报文要求更新租用期v 若服务器发回确认报文，客户得到新的租用期，重设计时器v 若服务器发回否认报文，客户必须立即停用并重新申请 IP 地址v 若服务器不响应请求报文，则在 T2 时刻，客户必须重发请求报文v 客户可随时向 DHCP 服务器发送释放报文，提前终止租用期网络管理Network Management 常简称为网管，包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制，能以合理的价格满足网络的一些需求，如实时运行性能，服务质量等（1）故障管理（Fault Management）（2）配置管理（Configuration Management）（3）计费管理（Accounting Management）（4）性能管理（Performance Management）（5）安全管理（Security Management）网络管理的功能域 网络管理功能a.运行（Operation）：网络计费、通信量管理b.处理（Administration）：收集分析设备利用率和通信量 数据实行控制、优化网络资源利用c.维护（Maintenance）：性能监控、故障报告及恢复d.服务提供（Provision）：提供新业务、提高网络性能因特网 被管设备 被管设备 被管设备 被管设备 被管设备网络管理一般模型 管理站网络管理员 AAAAM 管理程序（运行 SNMP 客户程序）M 代理程序（运行 SNMP 服务器程序）AA网管协议简单网络管理协议 SNMPSingle Network Management Protocol 设计原则是简单性(Simplicity)和扩展性(Extensibility)简单性是通过信息类型的限制、请求/响应机制而取得 扩展性主要是通过将管理信息模型(MIB)与协议、被管理对象的详细规定分离实现 管理程序和代理程序按客户/服务器方式工作 SNMP 报文使用 UDP 用户数据报传送 管理信息结构 SMI(Structure of Management Information)管理信息库 MIB(Management Information Base)习题解答习题解答采用客户/服务器方式在因特网中完成人性化的域名到IP地址的解析工作为便于使用，设计成联机分布式数据库系统【6-2】域名系统主要功能？域名系统主要功能？根域名服务器负责提供顶级域名服务器地址，不存放映射关系顶级域名服务器负责管理在此注册的所有二级域名权限域名服务器负责某区域内主机的域名到IP地址的映射关系以上三者均响应本地域名服务器的查询操作，通常是迭代查询本地域名服务器响应本地主机的查询操作，通常是递归查询四种域名服务器的区别？四种域名服务器的区别？习题解答习题解答（1）服务器端启动FTP主进程（2）服务器主进程接收到客户请求，启动“控制进程”与客户端建立“控制连接”（3）服务器主进程回到等待状态，继续准备接收其他客户的请求（4）客户端通过“控制连接”发传送请求到服务器端的“控制进程”（5）服务器创建“数据传送进程”，通过端口20与客户端建立“数据传输连接”（6）客户端通过“控制连接”传送交互命令，通过“数据连接”接收服务器文件数据（7）传输结束，服务器端释放“数据传输连接”，“数据传输进程”自动终止（8）客户端输入退出命令，释放“控制连接”（9）服务器端“控制进程”自动终止，FTP会话过程结束【6-5】FTP的主要工作过程？的主要工作过程？FTP为什么是带外传送控制信息？主进程和从属进程的作用？为什么是带外传送控制信息？主进程和从属进程的作用？FTP在工作过程中，每个连接均有两个进程，并使用了分离的控制连接主进程负责接收新的客户请求；从属进程负责处理单个客户请求习题解答习题解答用户代理、发送方邮件服务器、接收方邮件服务器、邮件发送协议、邮件接收协议【6-20】电子邮件的最主要组成部分？电子邮件的最主要组成部分？用户代理用户代理UA的主要作用？的主要作用？用户与电子邮件系统的接口，使用户能够通过一个很友好的接口来收发电子邮件四大功能：（1）撰写（2）显示（3）处理（4）通信可以没有可以没有UA吗？吗？不可以，用户端必须通过UA去连接邮件服务器（1）用户计算机很可能没有足够的存储器空间或CPU能力来运行邮件服务器程序（2）用户计算机也无法保证24小时不间断连接因特网习题解答习题解答（1）接收方邮件服务器端启动SMTP服务器进程，收到邮件，保存在存储器中（2）接收方邮件服务器端启动POP服务器进程（3）接收邮件用户运行POP客户进程，向服务器发出连接请求（4）用户输入鉴别信息，与服务器建立连接（5）POP客户进程向服务器发出邮件读取请求，服务器响应并传输邮件（6）邮件传输完成，客户进程释放连接，POP会话终止【6-24】POP的工作过程？的工作过程？为什么需要为什么需要SMTP、POP两个协议？两个协议？因为收发电子邮件并不同步，SMTP完成邮件的发送，POP完成邮件的接收IMAP和和POP有何区别？有何区别？POP是邮件下载协议，IMAP是联机程序，可以对邮箱进行在线管理，并部分读取邮件习题解答习题解答网络管理常简称为网管，包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制，能以合理的价格满足网络的一些需求【6-33】什么是网络管理？什么是网络管理？为什么网络管理是网络领域的热门话题？为什么网络管理是网络领域的热门话题？网络是一个非常复杂的分布式系统网络状态随时在变化必须使用一种机制来读/写网络结点上的状态信息