129986663182812500第六章 應用層

1、1,計算機網絡,第 6 章 應用層,2,6.1 域名系統(tǒng) DNS6.1.1 域名系統(tǒng)概述,DNS：Domain Name System。域名到 IP 地址的解析由域名服務器完成。 采用UDP。,3,6.1.2 因特網的域名結構,因特網采用層次結構的命名樹作為主機的名字，并使用分布式的域名系統(tǒng) DNS。例：mail.cctv.com www.huat.edu.cn,4,頂級域名 TLD (Top Level

2、Domain),(1) 國家頂級域名： .cn 中國 .us 美國(2) 通用頂級域名： .com （公司和企業(yè)）.net （網絡服務機構） .org （非贏利性組織）.edu（教育機構） .gov （政府部門） .mil （軍事部門）(3) 基礎結構域名： 只有一個，即arpa，用于反向域名解析。,因特網的域名空間,根,如何管理？,6,6.1.3 域名服務器,管

3、理辦法：分區(qū)。一個服務器負責管轄的范圍叫區(qū)(zone)。每一個區(qū)設置相應的權限域名服務器，用來保存該區(qū)中的所有主機的域名到IP地址的映射。,區(qū)的不同劃分方法舉例,,域 abc.com,,,區(qū)abc.com,,,,,,,,abc,x,u,v,w,t,y,(a) 區(qū) = 域,com,edu,org,根,,,,8,,樹狀結構的 DNS 域名服務器,根域名服務器,org 域名服務器,com 域名服務器,edu 域名服務器,…,,,,,y.

4、abc.com域名服務器,,,abc 公司有兩個權限域名服務器,權限域名服務器,根域名服務器,頂級域名服務器,,,abc.com域名服務器,9,域名的解析過程,主機向本地域名服務器的查詢：遞歸查詢。如果本地域名服務器不知道該域名的IP地址，那么本地域名服務器就以DNS客戶的身份，向其他根域名服務器發(fā)出查詢請求報文。,10,域名的解析過程,本地域名服務器向根域名服務器的查詢：迭代查詢。根域名服務器收到本地域名服務器的迭代查詢請求

5、報文時，要么給出所要查詢的IP地址，要么告訴本地域名服務器：“你下一步應當向哪個域名服務器進行查詢”。然后讓本地域名服務器進行后續(xù)的查詢。,本地域名服務器采用迭代查詢,,頂級域名服務器dns.com,權限域名服務dns.abc.com,本地域名服務器dns.xyz.com,根域名服務器,迭代查詢,m.xyz.com,遞歸查詢,需要查找 y.abc.com 的 IP 地址,本地域名服務器采用遞歸查詢,,頂級域名服務器dns.com

6、,權限域名服務dns.abc.com,本地域名服務器dns.xyz.com,m.xyz.com,根域名服務器,遞歸查詢,遞歸查詢,需要查找 y.abc.com 的 IP 地址,13,6.2 文件傳送協(xié)議 6.2.1 FTP概述,FTP：File Transfer Protocol。FTP 提供交互式的訪問，并允許文件具有存取權限。FTP 屏蔽了各計算機系統(tǒng)的細節(jié)，因而適合于在異構網絡中任意計算機之間傳送文件。,14,6.2

7、.2 FTP 的基本工作原理,采用 TCP。使用C/S方式。一個 FTP 服務器進程可同時為多個客戶進程提供服務。FTP 的服務器進程由兩部分組成：一個主進程，負責接受新的請求；若干個從屬進程，負責處理單個請求。,15,主進程的工作步驟,打開熟知端口（端口號 21）。等待客戶進程發(fā)出連接請求。啟動從屬進程來處理客戶進程發(fā)來的請求?；氐降却隣顟B(tài)，繼續(xù)接受其他客戶進程發(fā)來的請求。,16,兩個連接,控制連接：在整個會話期間一直

8、保持打開，FTP 客戶發(fā)出的傳送請求通過控制連接發(fā)送給服務器端的控制進程。數據連接：用于傳輸文件。,17,FTP 使用的兩個 TCP 連接,,,控制進程,,,FTP 客戶端,FTP 服務器端一個從屬進程,,,,,,,因特網,TCP 控制連接,TCP 數據連接,,,,,用戶界面,,控制進程,數據傳送進程,,數據傳送進程,18,6.4 萬維網 WWW6.4.1 萬維網概述,?,?,?,?,?,萬維網站點 A,萬維網站點 C

9、,萬維網站點 E,萬維網站點 D,萬維網站點 B,19,萬維網的工作方式,C/S模式（B/S模式）。瀏覽器：用戶計算機上的萬維網客戶程序（如IE）?？蛻舫绦蛳蚍掌鞒绦虬l(fā)出請求，服務器程序向客戶程序送回客戶所要的萬維網文檔。,20,萬維網必須解決的問題,(1) 怎樣描述分布在整個因特網上的萬維網文檔？ 統(tǒng)一資源定位符 URL (Uniform Resource Locator)例：http://www.huat.edu.cn/i

10、ndex.php,21,萬維網必須解決的問題,(2) 用何協(xié)議實現萬維網上各種超鏈的鏈接？ 超文本傳送協(xié)議 HTTP (HyperText Transfer Protocol)。應用層協(xié)議，使用TCP連接進行可靠傳送。,22,萬維網必須解決的問題,(3) 怎樣使各種萬維網文檔都能在因特網上的各種計算機上顯示出來，同時使用戶清楚地知道在什么地方存在著超鏈接？ 超文本標記語言 HTML (HyperText Markup Langua

11、ge) 。,23,萬維網必須解決的問題,(4) 怎樣使用戶能夠很方便地找到所需的信息？ 搜索引擎,24,6.4.2 統(tǒng)一資源定位符 URL,URL 的一般形式：,://:/,25,6.4.3 超文本傳送協(xié)議 HTTP1. HTTP 的操作過程,例：用戶點擊鏈接：http://www.tsinghua.edu.cn/chn/yxsz/index.htm,萬維網的工作過程,,,,,因特網,服務器www.tsinghua.ed

12、u.cn,鏈接到URL的超鏈,HTTP 使用此 TCP 連接,瀏覽器 程序,服務器 程序,HTTP,客戶,,清華大學院系設置,,,,,,,,,,,,,?,,,用戶點擊鼠標后所發(fā)生的事件,(1) 瀏覽器分析超鏈指向頁面的 URL。(2) 瀏覽器向 DNS 請求解析 www.tsinghua.edu.cn 的 IP 地址。(3) 域名系統(tǒng) DNS 解析出清華大學服務器的 IP 地址。(4) 瀏覽器與服務器建立 TCP 連接。(

13、5) 瀏覽器發(fā)出取文件命令： GET /chn/yxsz/index.htm。(6) 服務器給出響應，把文件 index.htm 發(fā)給瀏覽器。(7) TCP 連接釋放。(8) 瀏覽器顯示“清華大學院系設置”文件 index.htm 中的所有文本。,28,,,RTT,,,RTT,請求一個萬維網文檔所需的時間,,萬維網服務器,萬維網客戶,,發(fā)起 TCP 連接,HTTP 請求報文,,,,,,,,傳輸文檔的時間,整個文檔收到,

14、,,時間,時間,HTTP 響應報文,,,29,持續(xù)連接(persistent connection),HTTP/1.1 協(xié)議使用持續(xù)連接。萬維網服務器在發(fā)送響應后仍然在一段時間內保持這條連接，使同一個客戶（瀏覽器）和該服務器可以繼續(xù)在這條連接上傳送后續(xù)的 HTTP 請求報文和響應報文。這并不局限于傳送同一個頁面上鏈接的文檔，只要這些文檔都在同一個服務器上。,30,3. HTTP 的報文結構,兩類報文：請求報文——從客戶向服務器

15、發(fā)送請求報文。響應報文——從服務器到客戶的回答。,,,,HTTP 的報文結構（請求報文）,,,,,,,,,,,,方 法,,,,,,URL,版 本,首部字段名,,,首部行,,:,值,首部字段名,值,:,…,,,實體主體（通常不用）,請求行,,,,,空格,回車換行,,,,,,:,CRLF,CRLF,CRLF,CRLF,方法：對所請求的對象進行的操作。,,32,HTTP 請求報文的一些方法,方法（操作）

16、 意義OPTION 請求一些選項的信息GET 請求讀取由 URL所標志的信息HEAD 請求讀取由 URL所標志的信息的首部POST 給服務器添加信息（例如，注釋）PUT 在指明的 URL下存儲一個文檔DELETE 刪除指明的 URL所標志的資源TRACE 用來進行環(huán)回測試的請求報文CONNECT用于代理服

17、務器,,,33,4. 在服務器上存放用戶的信息,萬維網站點使用 Cookie 來跟蹤用戶。Cookie 表示在 HTTP 服務器和客戶之間傳遞的狀態(tài)信息。使用 Cookie 的網站服務器為用戶產生一個唯一的識別碼。利用此識別碼，網站就能夠跟蹤該用戶在該網站的活動。,34,6.4.4 萬維網的文檔,自學。,35,6.4.5 萬維網的信息檢索系統(tǒng),自學。,36,6.5 電子郵件,把郵件發(fā)送到收件人的郵件服務器，收件人可隨時上網到自

18、己的郵件服務器進行讀取。,37,電子郵件的一些標準,發(fā)送郵件的協(xié)議：SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)讀取郵件的協(xié)議：POP3(Post Office Protocol 3) 和 IMAP(Internet Message Access Protocol),38,用戶代理 UA (User Agent),用戶代理 UA ：用戶與電子郵件系統(tǒng)的接口，是電子郵件客戶端軟件。用戶代理的功能：撰寫、顯示、

19、處理和通信。,電子郵件的最主要的組成構件,,,,,發(fā)送方,郵件緩存,接收端郵件服務器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,用戶代理,,,,,,,,,,,,,,,,,,SMTP,SMTP,POP3,發(fā)送端郵件服務器,,,,用戶代理,用戶郵箱,,接收方,,,(發(fā)送郵件),（發(fā)送郵件）,(讀取郵件),因特網,,,,,SMTP,POP3,發(fā)送郵件,發(fā)送郵件 SMTP,讀取郵件,TCP連接,TCP連接,發(fā)送方郵件服務器,S

20、MTP客戶,POP3客戶,發(fā)件人用戶代理,接收方郵件服務器,,SMTP服務器,POP3服務器,,SMTP服務器,SMTP客戶,收件人用戶代理,,TCP 連接,41,發(fā)送和接收電子郵件的幾個重要步驟,? 發(fā)件人調用 PC 機中的用戶代理撰寫和編輯要發(fā)送的郵件。? 發(fā)件人的用戶代理把郵件用 SMTP 協(xié)議發(fā)給發(fā)送方郵件服務器。? 發(fā)送方郵件服務器的SMTP 服務器把郵件臨時存放在郵件緩存隊列中，等待發(fā)送。,42,發(fā)送

21、和接收電子郵件的幾個重要步驟,? 發(fā)送方郵件服務器的 SMTP 客戶與接收方郵件服務器的 SMTP 服務器建立 TCP 連接，發(fā)送郵件緩存隊列中的郵件。 ? 運行在接收方郵件服務器中的SMTP服務器進程收到郵件后，把郵件放入收件人的用戶郵箱中，等待收件人進行讀取。 ? 收件人PC機中的用戶代理，使用 POP3（或 IMAP）協(xié)議讀取發(fā)送給自己的郵件。,44,6.6 動態(tài)主機配置協(xié)議 DHCP,DHCP 提供了即插即用連網(plu

22、g-and-play networking)的機制。這種機制允許一臺計算機加入新的網絡和獲取IP地址不用手工參與。,45,DHCP 使用C/S方式,主機啟動時，向 DHCP 服務器廣播發(fā)送發(fā)現報文（DHCPDISCOVER）。DHCP 服務器在其數據庫中查找該計算機的配置信息。若找到，則返回信息。若找不到，則從服務器的IP地址池中取一個地址分配給該計算機。DHCP 服務器的回答報文叫做提供報文（DHCPOFFER）。,46,DH

23、CP 中繼代理(relay agent),并不是每個網絡上都有 DHCP 服務器，這樣會使 DHCP 服務器的數量太多。每一個網絡至少有一個 DHCP 中繼代理。當DHCP中繼代理收到主機發(fā)送的發(fā)現報文后，以單播方式向DHCP服務器轉發(fā)此報文。收到 DHCP 服務器回答的提供報文后，DHCP 中繼代理再將此提供報文發(fā)回給主機。,47,DHCP 中繼代理以單播方式轉發(fā)發(fā)現報文,,,主機,DHCP服務器,,,,其他網絡,DHCP

24、中繼代理,48,租用期(lease period),分配給DHCP客戶的 IP 地址是臨時的，DHCP 客戶只能在一段有限的時間內使用該IP 地址。DHCP 協(xié)議稱這段時間為租用期。 租用期的數值由 DHCP 服務器自己決定。DHCP 客戶也可在自己發(fā)送的報文中（例如，發(fā)現報文）提出對租用期的要求。,DHCP 協(xié)議的工作過程,,服務器,67,UDP,被動打開,?,DHCP 協(xié)議的工作過程,,,客戶,DHCPDISCOVER,服務

25、器,67,68,UDP,UDP,服務器,67,UDP,被動打開,?,?,,?：DHCP 客戶從 UDP 端口 68 發(fā)送 DHCP 發(fā)現報文。,DHCP 協(xié)議的工作過程,,,客戶,DHCPDISCOVER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPOFFER,服務器,67,68,UDP,UDP,服務器,67,UDP,被動打開,?,?,?,,?：收到 DHCP 發(fā)現報文的 DHCP 服務器 發(fā)出 DHC

26、P 提供報文。,DHCP 協(xié)議的工作過程,,,客戶,DHCPDISCOVER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPOFFER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,服務器,67,UDP,被動打開,?,?,?,?,,?：DHCP客戶向DHCP服務器發(fā)送DHCP請求報文。,DHCP 協(xié)議的工作過程,,,客戶,DHCPDISCOVER,服務器,67,68,UDP

27、,UDP,,客戶,DHCPOFFER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPACK,服務器,67,68,UDP,UDP,服務器,67,UDP,被動打開,?,?,?,?,?,,?：DHCP服務器發(fā)送確認報文DHCPACK。DHCP客戶進入已綁定狀態(tài)，并可開始使用得到的臨時 IP 地址。,DHCP 協(xié)議的工作過程,,,客戶,DHCPDISCOVER,服務器,6

28、7,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPOFFER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPACK,服務器,67,68,UDP,UDP,服務器,67,UDP,被動打開,?,?,?,?,?,,DHCP 客戶現在要根據服務器提供的租用期 T 設置兩個計時器 T1 和 T2，它們的超時時間分別是 0.5T 和 0.875T。當超時時間到就要請求更新租用期。,DH

29、CP 協(xié)議的工作過程,,,客戶,DHCPDISCOVER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPOFFER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPACK,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,服務器,67,UDP,被動打開,?,?,?,?,?,?,,?：租用期過了一半（T1 時

30、間到），DHCP 客戶發(fā)送請求報文DHCPREQUEST要求更新租用期。,DHCP 協(xié)議的工作過程,,,客戶,DHCPDISCOVER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPOFFER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPACK,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,

31、DHCPACK,服務器,67,68,UDP,UDP,服務器,67,UDP,被動打開,?,?,?,?,?,?,?,,?：DHCP 服務器若同意，則發(fā)回確認報文 DHCPACK。DHCP 客戶得到了新的租 用期，重新設置計時器。,DHCP 協(xié)議的工作過程,,,客戶,DHCPDISCOVER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPOFFER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPRE

32、QUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPACK,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPACK,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPNACK,服務器,67,68,UDP,UDP,服務器,67,UDP,被動打開,?,?,?,?,?,?,?,?,,?：DHCP 服務器若不同意，則發(fā)回否認報文 DHCPNACK

33、。這時 DHCP 客戶必須立即 停止使用原來的 IP 地址，而必須重新申 請 IP 地址（回到步驟?）。,DHCP 協(xié)議的工作過程,,,客戶,DHCPDISCOVER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPOFFER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPACK,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCP

34、REQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPACK,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPNACK,服務器,67,68,UDP,UDP,服務器,67,UDP,被動打開,?,?,?,?,?,?,?,?,,若DHCP服務器不響應步驟?的請求報文DHCPREQUEST，則在租用期過了 87.5% 時，DHCP 客戶必須重新發(fā)送請求報文 DHCPREQUEST（重復步驟?），然后又繼續(xù)后面的步驟。,DHCP

35、 協(xié)議的工作過程,,,客戶,DHCPDISCOVER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPOFFER,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPACK,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPREQUEST,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPNACK,服務器,67,68,UDP,UDP,,客戶,DHCPACK,服務