[理学]软件工程的计算机网络ch8 应用层

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1、第八章 应用层,Outline,8.1 域名系统 DNS 8.2 文件传输协议FTP 8.3 远程终端协议 TELNET 8.4 电子邮件Email 8.5 万维网 WWW,概述,许多应用层软件经常直接使用域名系统 DNS (Domain Name System)，但计算机的用户只是间接而不是直接使用域名系统。 因特网采用层次结构的命名树作为主机的名字，并使用分布式的域名系统 DNS。 名字到域名的解析是由若干个域名服务器程序完成的。域名服务器程序在专设的结点上运行，运行该程序的机器称为域名服务器。,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，

2、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 nTLD：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 iTLD：采用.int。国际性的组织可在 .int 下注册。 (3) 通用顶级域名 gTLD：最早的顶级域名是： .com 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） .

3、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,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,

4、mail,csnetl,seu,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,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 域名服务器,本地域名服务器 ,“树根”,edu,.edu 顶级 域名服务器,y,本地域名服务器 ,,本地域名服务器 ,,,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

5、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，服务器首先按标准过程检查它是否被授权管理该名字。 若未被授权，则查看自己的高速缓存，检查该名字是否最近被转换过。 域名服务器向客户报告缓存中有关名字与地址的绑定(binding)信息,Outline,8.1 域名系统 DNS 8.2 文件传输协议FTP 8.3 远程终端协议 TELNET 8.4 电子邮件Email 8.5 万维网 WWW,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。 初看起来，在两个

6、主机之间传送文件是很简单的事情。 其实这往往非常困难。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。,网络环境下复制文件的复杂性,(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 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。 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

7、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。,主进程的工作步骤如下,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，但从属进程在运行期间根据需要还可能创建其他一些子进程。 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

8、 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,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。 接着，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

9、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。,两个不同的端口号,使用两个独立的连接的主要好处是 使协议更加简单和更容易实现。 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）。,Outline,8.1 域名系统 DNS 8.2 文件传输协议FTP 8.3 远程终端协议 TELNET 8.4 电子邮件Email 8.5 万维网 WWW,远程终端协议 TELNET,TELNET 是一个简单的远程终端协议，也是因特网的正式标准。 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）。 TELNET 能将用户的击键传

10、到远地主机，同时也能将远地主机的输出通过 TCP 连接返回到用户屏幕。这种服务是透明的，因为用户感觉到好像键盘和显示器是直接连在远地主机上。,客户服务器方式,现在由于 PC 机的功能越来越强，用户已较少使用 TELNET 了。 TELNET 也使用客户服务器方式。在本地系统运行 TELNET 客户进程，而在远地主机则运行 TELNET 服务器进程。 和 FTP 的情况相似，服务器中的主进程等待新的请求，并产生从属进程来处理每一个连接。,TELNET 使用 网络虚拟终端 NVT 格式,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,

11、网络虚拟终端 NVT 格式,客户软件把用户的击键和命令转换成 NVT 格式，并送交服务器。 服务器软件把收到的数据和命令，从 NVT 格式转换成远地系统所需的格式。 向用户返回数据时，服务器把远地系统的格式转换为 NVT 格式 本地客户再从 NVT 格式转换到本地系统所需的格式。,Outline,8.1 域名系统 DNS 8.2 文件传输协议FTP 8.3 远程终端协议 TELNET 8.4 电子邮件Email 8.5 万维网 WWW,电子邮件,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。 电子邮件把邮件发送到 ISP 的邮件服务器，并放在其中的收信人邮箱中，收信人

12、可随时上网到 ISP 的邮件服务器进行读取。 电子邮件不仅使用方便，而且还具有传递迅速和费用低廉的优点。 现在电子邮件不仅可传送文字信息，而且还可附上声音和图像。,电子邮件的一些标准,在 1982 年制定出简单邮件传送协议 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) 和因特网文本报文格式，它们都已成为因特网的正式标准。 1993 年提出了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)。在 MIME 邮件中可同时传送多种类型的数

13、据。,电子邮件的最主要的组成构件,发送方,邮件缓存,接收端 邮件服务器,用户代理,SMTP,SMTP,POP3,发送端 邮件服务器,用户代理,用户邮箱,接收方,用 户 代 理,用 户 代 理,邮件 服务器,邮件 服务器,SMTP,SMTP,POP3,(发送邮件),(发送邮件),（发送邮件）,(发送邮件),(读取邮件),(读取邮件),(TCP 连接),(TCP 连接),(TCP 连接),因特网,用户代理 UA (User Agent),用户代理 UA 就是用户与电子邮件系统的接口。 用户代理的功能是：撰写、显示和处理。 邮件服务器的功能是发送和接收邮件，同时还要向发信人报告邮件传送的情况（已交付

14、、被拒绝、丢失等）。 邮件服务器按照客户服务器方式工作。邮件服务器需要使用两个不同的协议。 SMTP 协议用于发送邮件。 邮局协议 POP (Post Office Protocol) 用于接收邮件。,应当注意,一个邮件服务器既可以作为客户，也可以作为服务器。 例如，当邮件服务器 A 向另一个邮件服务器 B 发送邮件时，邮件服务器 A 就作为 SMTP 客户，而 B 是 SMTP 服务器。 当邮件服务器 A 从另一个邮件服务器 B 接收邮件时，邮件服务器 A 就作为 SMTP 服务器，而 B是 SMTP 客户。,电子邮件的发送和接收过程,发送方,邮件缓存,接收端 邮件服务器,用户代理,发送端

15、邮件服务器,用户代理,接收方,用 户 代 理,用 户 代 理,邮件 服务器,邮件 服务器,因特网,(1) 发信人调用用户代理来编辑要发送的邮件。 用户代理用 SMTP 把邮件传送给发送端邮件服务器。,电子邮件的发送和接收过程,发送方,接收端 邮件服务器,用户代理,SMTP,发送端 邮件服务器,用户代理,接收方,用 户 代 理,用 户 代 理,邮件 服务器,邮件 服务器,SMTP,(发送邮件),(发送邮件),(TCP 连接),因特网,(2) 发送端邮件服务器将邮件放入 邮件缓存队列中，等待发送。,电子邮件的发送和接收过程,发送方,邮件缓存,接收端 邮件服务器,用户代理,SMTP,发送端 邮件服务器,