计算机网络原理-第8章

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1、计算机网络原理 The Principles of Computer Networking,第8章 应用层,客户/服务器模型（1）,基本概念 客户/服务器模型是所有网络应用的基础。客户/服务器分别指参与一次通信的两个应用实体，客户方主动地发起通信请求，服务器方被动地等待通信的建立。,客户/服务器模型（2）,客户软件 任何一个应用程序当需要进行远程访问时成为客户，这个应用程序也要完成一些本地的计算； 一般运行于用户的个人计算机上； 向服务器主动发起通信请求； 可以访问多个服务器，但一次只能访问一个； 不需要特殊的硬件和复杂的操作系统。,服务器软件 是专用的提供某种服务的特权程序，可以同时处理多个

2、远程客户； 一般在系统启动时被执行，并连续运行以处理多次会话； 被动的等待远程客户发起通信； 需要特殊的硬件和复杂的操作系统。,客户/服务器模型（3）,数据在客户和服务器之间是双向流动的，一般是客户发出请求，服务器给出响应。 服务器软件的并发性 由于服务器软件要支持多个客户的同时访问，它必须具备并发性。服务器软件为每个新到的客户创建一个进程或线程来处理和这个客户的通信。服务器方传送层实体使用客户的源端口号和服务的端口号来确定正确的服务器软件进程（线程）。 服务器软件的组成 服务器软件一般分为两部分：一部分用于接受请求并创建新的进程或线程，另一部分用于处理实际的通信过程。,客户/服务器之间使用的

3、传送层协议 可以是基于连接的TCP协议，要求建立和释放连接，适用于可靠的交互过程； 也可以是无连接的UDP协议，适用于可靠性要求不高的或实时的交互过程； 同时使用TCP和UDP的服务，有两种服务器软件的实现或服务器软件同时和TCP、UDP协议交互，不对客户做限制。 客户和服务器的交互 支持协议：在INTERNET中，客户和服务器的交互通过使用TCP/IP协议栈来完成。因此，客户和服务器所在的机器要求支持完全的协议栈。客户/服务器通过套接字访问传送层服务。,客户/服务器模型（4）,多种服务：一台计算机上可以运行多个服务器软件，但是要求计算机有强大的硬件资源（服务器级别的计算机）和多任务操作系统（

4、UNIX和WIN95/98/2000/NT）。 服务的标识：客户是通过服务的标识来访问某种服务的，比如在INTERNET中，服务是用端口号来标识，UNIX在/etc/services文件中定义。服务器软件启动时将其标识通知传送层实体。,客户/服务器模型（5）,8.1 域名系统DNS 8.1.1 域名系统概述,产生原因 32比特的IP地址难于记忆，应该使用符号地址。但是，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，例如ARPANET，每台主机只需查找一个文件（UNIX的host），该文件中列出了主机与IP地址的对应关系。 当网络规模很大时，上述方法就不

5、适用了，因此产生了域名系统DNS（Domain Name System）。 DNS概述 域名系统是一个典型的客户/服务器交互系统； 域名系统是一个多层次的、基于域的命名系统，并使用分布式数据库实现这种命名机制；,当应用程序需要进行域名解析时（从符号名到IP地址），它成为域名系统的一个客户。它向本地域名服务器发出请求（调用resolver），请求以UDP包格式发出，域名服务器找到对应的IP地址后，给出响应。当本地域名服务器无法完成域名解析，它临时变成其上级域名服务器的客户，递归解析，直到该域名解析完成。 RFC 1034，1035,8.1.2 因特网的域名结构,任何一个连接在因特网上的主机或路由

6、器，都有一个惟一的层次结构的名字，即域名(domain name)。 现在顶级域名TLD (Top Level Domain)有三类：（1）国家顶级域名nTLD（2）国际顶级域名iTLD（3）通用顶级域名gTLD 域名分为组织结构和地理结构两种。每个域对它下面的子域和机器进行管理。下图是因特网名字空间的结构，它实际上是一个倒过来的树，树根在最上面而没有名字。,DNS中，每台计算机的名字是由“.”所分开的字符数字串所组成的。例如. 域名是大小写无关的，“edu”和“EDU”相同。域名最长255个字符，每部分最长63个字符。,8.1.3 用域名服务器进行域名转换,共有以下三种不同类型的域名服务器：

7、（1）本地域名服务器(local name server)（2）根域名服务器(root name server)（3）授权域名服务器(authoritative name server) 下图是管辖区的划分举例。,DNS将域名空间划分为许多无重叠的区域(zone) ，每个区域覆盖了域名空间的一部分并设有域名服务器对这个区域的域名进行管理。 每个区域有一个主域名服务器和若干个备份域名服务器，区域的边界划分是人工设置的，比如： 是三个不同的区域，分别有各自的域名服务器。,递归和迭代相结合的查询,8.2 文件传送协议FTP,8.2.1 概述 文件传送协议FTP (File Transfer Pro

8、tocol)是因特网上使用得最广泛的文件传送协议。 文件共享协议中的另一大类是联机访问(on-line access)。,文件传送协议FTP只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。 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；另外有若干个从属进程，负责处理单个请求。 FTP的工作情况如下图所示。 在进行文件传输时，FTP的客户和服务器之间要建立两个连接：“控制连接”和“数据连接”。,8.2.2 FTP的主要工作原理,TCP/IP协议族中还有一

9、个简单文件传送协议TFTP (Trivial File Transfer Protocol)，它是一个很小且易于实现的文件传送协议RFC 1350, 783。 TFTP的主要优点有两个。第一，TFTP可用于UDP环境。第二，TFTP代码所占的内存较小。,8.2.3 简单文件传送协议TFTP,TFTP的主要特点是： （1）每次传送的数据PDU中有512字节的数据，但最后一次可不足512字节； （2）数据PDU也称为文件块(block)，每个块按序编号，从1开始； （3）支持ASCII码或二进制传送； （4）可对文件进行读或写； （5）使用很简单的首部。,8.3 远程登录TELNET,远程登录TE

10、LNET是一个简单的远程终端协议。用户用TELNET就可在其所在地通过TCP连接注册(即登录)到远地的另一个主机上(使用主机名或IP地址)。 现在由于PC机的功能越来越强，用户就较少使用TELNET了。,8.4 电子邮件,8.4.1 概述 电子邮件(e-mail) 是因特网上使用得最多的和最受用户欢迎的一种应用。电子邮件将邮件发送到ISP的邮件服务器，并放在其中的收信人邮箱(mail box)中，收信人可随时上网到ISP的邮件服务器进行读取。 简单邮件传送协议SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)RFC 821和因特网文本报文格式RFC 822，它们已成为因特

11、网的事实上的标准。,由于因特网的SMTP只能传送可打印的ASCII码邮件，因此在1993年又制定了新的电子邮件标准RFC 1521, 1522，即“通用因特网邮件扩充”MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions)。MIME在其邮件首部中说明了邮件的数据类型(如文本、声音、图像、视像等)。MIME邮件可同时传送多种类型的数据。这在多媒体通信环境下是非常有用的。 一个电子邮件系统应具有下图所示的3个主要组成部件，这就是用户代理、邮件服务器，以及电子邮件使用的协议。,用户代理UA(User Agent)就是用户与电子邮件系统的接口，在大多数情况下它就是在用

12、户PC机中运行的程序。 用户代理至少应当具有以下3个功能： 撰写。 显示。 处理。 邮件服务器是电子邮件系统的核心构件。邮件服务器需要使用两个不同的协议。一个协议用于发送邮件，即SMTP协议，而另一个协议用于接收邮件，即邮局协议POP (Post Office Protocol)。,电子邮件由信封(envelope)和内容(content)两部分组成。 TCP/IP体系的电子邮件系统规定电子邮件地址(e-mail address)的格式如下：收信人邮箱名邮箱所在主机的域名 在发送电子邮件时，邮件服务器只使用电子邮件地址中的后一部分，即目的主机的域名。,使用SMTP时，收信人可以是和发信人连接在

13、同一个本地网络上的用户，也可以是因特网上其他网络的用户，或者是与因特网相连但不是TCP/IP网络上的用户。1连接建立2邮件传送3连接释放,8.4.2 简单邮件传送协议SMTP,一个电子邮件分为信封和内容两大部分。 邮件内容首部包括一些关键字，后面加上冒号。最重要的关键字是：To和Subject。 “To:”后面填入一个或多个收信人的电子邮件地址。 “Subject:”是邮件的主题。它反映了邮件的主要内容。 邮件首部还有一项是抄送“Cc:”。这两个字符来自“Carbon copy”，意思是留下一个“复写副本”。这是借用旧的名词，表示应给某某人发送一个邮件副本。,8.4.3 电子邮件的信息格式,现

14、在常用的邮件读取协议有两个，即邮局协议第三个版本POP3和因特网报文存取协议IMAP (Internet Message Access Protocol)。现分别讨论如下。 邮局协议POP是一个非常简单、但功能也有限的邮件读取协议。 POP服务器只有在用户输入鉴别信息(用户名和口令)后才允许对邮箱进行读取。,8.4.4 邮件读取协议POP3和IMAP,在使用IMAP时，所有收到的邮件同样是先送到ISP的邮件服务器的IMAP服务器。而在用户的PC机上运行IMAP客户程序，然后与ISP的邮件服务器上的IMAP服务器程序建立TCP连接。用户在自己的PC机上就可以操纵ISP的邮件服务器的邮箱，就像在本

15、地操纵一样，因此IMAP是一个联机协议。 注意不要将邮件读取协议POP和IMAP与邮件传送协议SMTP弄混。发信人的用户代理向源邮件服务器发送邮件，以及源邮件服务器向目的邮件服务器发送邮件，都是使用SMTP协议。而POP和IMAP则是用户从目的邮件服务器上读取邮件所使用的协议。,1MIME概述 （1）SMTP不能传送可执行文件或其他的二进制对象。 （2）SMTP限于传送7位的ASCII码。 （3）SMTP服务器会拒绝超过一定长度的邮件。 （4）某些SMTP的实现并没有完全按照RFC 821的SMTP标准。,8.4.5 通用因特网邮件扩充MIME,MIME增加的5个新的邮件首部的名称及其意义(有

16、的可以是选项)。 （1）MIME-Version：标识MIME的版本。现在的版本号是1.0。若无此行，则为英文文本。 （2）Content-Description：这是可读字符串，说明此邮件是什么。和邮件的主题差不多。 （3）Content-Id：邮件的惟一标识符。 （4）Content-Transfer-Encoding：在传送时邮件的主体是如何编码的。 （5）Content-Type：说明邮件的性质。,下面介绍几种常用的内容传送编码Content-Transfer-Encoding。 最简单的编码使用7 bit或8 bit(即7位或8位ASCII码)，而每行不能超过1000个字符。 另一种编码称为quoted-printable，这种编码方法可用于当邮件中包含了非英文的文本。 对于任意的二进制文件，可用base64编码(有人称为ASCII armor)。,2内容传送编码,MIME标准规定Content-Type说明必须含有两个标识符，即内容类型(type)和子类型(subtype)，中间用“/”分开。 表8-1列出了7种基本内容类型和15种子类型，以及简单的说明。,