应用层基本内容

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1、第 8 章 应用层,基本内容,重点掌握,应用层的基本概念，域名系统DNS、文件传输协议FTP、远程终端协议TELNET、电子邮件E-Mail以及万维网WWW。,各种应用的工作原理 各应用协议的主要内容 各应用协议的实现方法,应用层协议概述,每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题，而问题的解决又往往是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的。应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。 应用层的许多协议都是基于客户服务器方式。客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务

2、请求方，服务器是服务提供方。,应用程序的实现结构,对称的对等模式 应用进程的地位和作用平等。例如：视频会议系统。 非对称的客户/服务器模式 客户端确定如何请求服务 服务器决定何时和如何提供服务 目前应用最多的是客户/服务器模式。 客户（一般为网络用户的主机）处于主动地位，向服务器发出各种请求。 服务器（为网络上能够提供特定服务的主机）处于被动地位，根据客户的请求提供响应的服务。,TCP/IP体系中的应用层协议,EtherNet, Token Ring, Token Bus, FDDI, PPP/SLIP, X. 25,数 据 链路层,网络层,ICMP,IP,IGMP,RARP,ARP,传输层,

3、TCP,UDP,HTTP,SMTP,FTP,TELNET,NFS,SNMP,DNS,TFTP,应用层,32位的IP地址难于记忆，大家愿意使用易于记忆的符号地址主机名字。例如，安徽理工大学的WWW服务器用名字表示IP地址210.45.39.92。网络本身是使用IP地址的，因此需要一个完成二者之间相互转换的机制。 当网络规模比较小时(如ARPANET)，每台主机只需查找指定的文件（UNIX的hosts），就找出主机名字与IP地址的对应关系。 当网络规模很大时，上述方法就出现开销大，效率低，管理难问题，因此研制了域名系统DNS来解决这种问题。,8.1 域名系统 DNS,DNS被设计成一个联机分布式数

4、据库系统，并采用客户/服务器模式；大多数名字在本地解析，仅少量解析需要在因特网上通信，因此效率很高。 域名系统是一个多层次的、基于域的命名树系统，并使用分布式数据库实现这种命名机制； 域名解析是由若干个域名服务器程序完成的，它在专门的结点上运行的，这样的计算机称为域名服务器。,DNS概述,当应用程序需要解析域名时（从符号名到IP地址），它成为域名系统的一个客户。它以UDP包格式向本地域名服务器发出解析请求，并将待解析的域名放在请求报文中。本地域名服务器找到域名后，将对应的IP地址放在回答报文中返回，应用进程获得目的主机的IP地址后即可进行通信。若本地域名服务器无法完成域名解析，它临时变成其上级

5、域名服务器的客户，并向其它域名服务器发出查询请求，递归解析，直到该域名解析完成。,DNS概述,因特网的域名结构,因特网采用了层次树状结构的命名方法。 任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有一个惟一的层次结构的名字，即域名。 域名的结构由若干个分量组成，各分量之间用点隔开： . 三级域名 . 二级域名 . 顶级域名 各分量分别代表不同级别的域名。,顶级域名 TLD (Top Level Domain),(1) 国家顶级域名 ：如：.cn 表示中国，.us 表示美国，.uk 表示英国，等等。 (2) 国际顶级域名：采用.int。国际性的组织可在 .int下注册。 (3) 通用顶级域名： .co

6、m 表示公司企业 .net 表示网络服务机构 .org 表示非赢利性组织 .edu 表示教育机构（美国专用） .gov 表示政府部门（美国专用） .mil 表示军事部门（美国专用）,新增加了七个通用顶级域名,.aero 用于航空运输企业 .biz 用于公司和企业 .coop 用于合作团体 .info 适用于各种情况 .museum 用于博物馆 .name 用于个人 .pro 用于会计、律师和医师等自由职业者,因特网的名字空间,com,net,org,edu,gov,mil,coop,biz,info,aero,int,cn,uk,hk,js,sh,bj,org,net,gov,edu,com,

7、ac,pku,fudan,sjtu,tsinghua,树根,cctv,ibm,hp,mot,顶级域名,二级域名,三级域名,mail,ep,四级域名,mail,csnetl,seu,用域名服务器解析域名,因特网上的域名服务器也按照域名的层次来安排的，每一个域名服务器只对域名体系中的一部分进行管辖，可分为三种域名服务器： （1）本地域名服务器：每一个因特网服务提供者或大学等单位都可拥有一个本地域名服务器，即默认域名服务器，本地主机的域名解析请求首先送给它们就近解析； （2）根域名服务器：记录所有第二级域名的DNS信息，分布在网络的不同地方，具有公开的IP地址。当本地域名服务器不能立即回答某个主机的

8、解析请求时，就以DNS客户的身份向某一个根域名服务器查询。,用域名服务器解析域名,（3）授权域名服务器：每一个主机必须在授权域名服务器处注册登记，通常一个主机的授权域名服务器就是它本地的ISP的一个域名服务器。授权域名服务器总是将其管辖的主机名转换为该主机的IP地址。,授权域名服务器,因特网允许各个单位根据具体情况将本单位的域名划分为若干个域名服务器管辖区(zone)，并在各管辖区中设置相应的授权域名服务器。,com,y,abc,w,v,x,u,根域名服务器,域 ,管辖区 的授权域名服务器,t,递归查询,com,abc,xyz,abc,x,y,因特网,u,v,w,xyz,.com 顶级 域名服

9、务器,本地域名服务器 授权域名服务器,“树根”,edu,.edu 顶级 域名服务器,y,本地域名服务器 授权域名服务器,本地域名服务器 授权域名服务器,递归与迭代相结合的查询,根域名服务器 ,本地域名服务器 ,本地域名服务器 ,本地域名服务器 ,名字的高速缓存,使用名字的高速缓存可优化查询的开销。 每个域名服务器都维护一个高速缓存，存放最近用过的名字以及从何处获得名字映射信息的记录。 当客户请求域名服务器转换名字时，查询此高速缓存。 主机中也有高速缓存。,8.2 文件传输协议,文件传输协议FTP是用来在远程主机与本地主机之间或两台远程主机之间传输文件的。通过该协议，用户可以从一个Interne

10、t主机向另一个Internet主机拷贝文件。我们通常所说的“下载”文件就是用FTP程序实现的。 FTP是一种客户/服务器系统。用户在本地主机上运行的是FTP客户程序，而在远程主机上运行的是FTP服务器程序(这台远程主机也称为FTP服务器)，这两部分共同合作完成文件传输任务。,FTP是一个客户机/服务器系统,用户通过一个支持FTP协议的客户机程序，连接到在远程主机上的FTP服务器程序。 用户通过客户机程序向服务器程序发出命令，服务器程序执行用户发出的命令，并将执行的结果返回给客户。 例如，用户发出一条命令，要求服务器向用户传送某一个文件的一份拷贝，服务器会响应这条命令，将指定文件送至用户的机器上

11、。客户机程序代表用户接收到这个文件，将其存放在用户目录中。,FTP客户机/服务器功能,FTP服务器的功能： 接收并执行客户程序发送过来的指令，与客户程序建立TCP连接。 根据用户指令操作，将文件传送给客户程序或从客户程序接收文件，并将操作结果返回。 FTP客户机的功能： 接收用户从键盘输入的命令，并利用TCP连接将用户指令发送给远端的FTP服务器。 接收远端的FTP服务器发来的消息，显示在本地屏幕上。 根据不同的命令，或读取本地文件并传送给服务程序，或接收从服务器传送来的文件。,FTP 的基本工作原理,网络环境中的一项基本应用就是将文件从一台计算机中复制到另一台可能相距很远的计算机中。 在两个

12、主机之间传送文件不是一件很简单的事情。 原因是众多的计算机厂商研制出的文件系统多达数百种，且差别很大。具体表现为： (1) 计算机存储数据的格式不同。 (2) 文件的目录结构和文件命名的规定不同。 (3) 对于相同的文件存取功能，操作系统使用的命令不同。 (4) 访问控制方法不同。,FTP 特点,文件传送协议 FTP 提供文件传送的一些基本的服务，它使用 TCP 可靠的运输服务。 FTP 的主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。 FTP 使用客户服务器方式。一个 FTP 服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。FTP 的服务器进程由两大部分组成：一个主进程，负责接受新的请求；

13、另外有若干个从属进程，负责处理单个请求。,主进程的工作步骤,打开熟知端口（端口号为 21），使客户进程能够连接上。 等待客户进程发出连接请求。 启动从属进程来处理客户进程发来的请求。从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止。 回到等待状态，继续接受其他客户进程发来的请求。主进程与从属进程的处理是并发地进行。,两个连接,“控制连接”在整个会话期间一直保持打开，FTP 客户发出的传送请求通过控制连接发送给服务器端的控制进程，但控制连接不用来传送文件。 实际用于传输文件的是“数据连接”。服务器端的控制进程在接收到 FTP 客户发送来的文件传输请求后就创建“数据传送进程”和“数据连接”，用来连接客户端

14、和服务器端的数据传送进程。 数据传送进程实际完成文件的传送，在传送完毕后关闭“数据传送连接”，并结束运行。,FTP 使用的两个 TCP 连接,控制进程,数据传送 进程,用户界面,控制进程,数据传送 进程,客户端,服务器端,因特网,控制连接,数据连接,两个不同的端口号,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)，同时还要告诉服务器进程自己的另一个端口号码，用于建立数据传送连接。 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码建立数据传送连接。 由于 FTP 使用了两个不同的端口号，所以数据连接与控制连接不会发生混乱。 使用两个独立的连接

15、的主要好处是： （1）使协议更加简单和更容易实现； （2）在传输文件时还可以利用控制连接。,FTP的工作流程,登录：客户机向FTP服务器登录，存在两种方式： 匿名登录用anonymous为用户名，以用户自己的电子邮件地址为口令。 非匿名登录需要从FTP服务器申请得到用户名和口令。 浏览和下载 退出,file transfer,local file system,remote file system,user at host,FTP 的屏幕信息举例,01 ftp nic.ddn.mil 02 connected to nic.ddn.mil 03 220 nic FTP server (Sunos 4.1)ready. 04 Name: anonymous 05 331 Guest login ok, send ident as password. 06 Password: abcxyz.math.yale.edu 07 230 Guest login ok, access restrictions apply. 08 ftp cd rfc 09 250 CWD command successful. 10 ftp get rfc1261.txt nicinfo 11 200 PORT command successful