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1、计算机通信与网络基础,单元三 用网（Application of Network）,第6章 计算机通信服务与网络应用,,学习情境,中、小型网络科技有限公司拥有48台计算机，分布在大楼的9层，设有经理办公室(2台笔记本电脑)、财务室(1台PC微机)、工作室5间（每间配有8台PC微机或笔记本电脑)，网管小李配置了2台服务器，选用了路由器、以太交换机等设备，配置成企业内联网，并租用运行商专线接入Internet。在网络平台上能提供什么基本服务，支持哪些网络应用呢？,,学习任务,项目1 学用计算机通信服务，学会传输层：TCP和UDP。 项目2 应用SnifferPro4.75(或 WireShark
2、)软件解析数据流：体验端口号，报文格式。 项目3 学习网络基本服务能配置Web服务器，DNS服务器，电子邮件服务器，文件传送服务器。 项目4 学习实时通信技术（IP电话、IPTV）,6,教学目录,6.1 计算机通信服务 6.2 应用层协议与网络应用模式 6.3 网络基本服务 6.4 实时通信技术及其应用 网络电话 网络电视 微信,6.1 计算机通信服务,,因特网部分应用层协议与传输层协议的对应关系,计算机通信实质上是计算机应用进程之间的通信，表现出端到端的特征。,,因特网传输层的概念以及协议,因特网的IP层提供了一种尽力而为的无连接网络服务，IP数据报在传送过程中会出现丢失、重复或乱序的情况；
3、 在TCP/IP网络中传输层就变得极为重要，传输层协议： 用户数据报协议（UDP） 传输控制协议（TCP）,,1. 端口（Port）,传输层协议为应用进程间的端到端通信提供服务。TCP（或UDP）与上层的应用进程都使用端口（port）进行交互通信。 端口的作用: 端口就是传输层服务访问点（TSAP），它让应用层的各种应用进程都能通过应用层实体按需将其封装成应用层-协议数据单元（A-PDU）通过端口向下交付给传输层，以及让传输层知道应当将其报文段中的数据通过端口向上交付给应用层对应的进程。从这个意义上讲，端口则是应用层进程的标识。,,每个端口都拥有一个叫端口号的整数描述符，用来标识不同的端口（或
4、进程）。 在传输层协议报文段中，定义一个16Bit的整数作为端口标识，也就是说可定义216个端口，其端口号为065535。 传输层的TCP和UDP两个协议是两个完全独立的软件模块，因此各自的端口号也相互独立，即各自可独立拥有216个端口。,,（1）保留端口（熟知端口） （2）动态分配的端口 （3）注册端口,DNS 域名服务 53 RIP 路由信息协议 520,,2套接字（Socket）,套接字是IP地址加上一个端口号。 发送套接字源IP地址源端口号 接收套接字目的IP地址目的端口号,,【例】主机X（IP地址为172.16.0.1）某个进程1（端口号 2000）向主机Y（IP地址 172.16.
5、1.1）上的某个进程1（端口号3000） 进行通信。 该数据的 源套接字Socket1为 172.16.0.1：2000； 目的套接字Socket2为 172.16.1.1：3000。,,实际使用中，经常会采用端口重定向技术。 所谓端口重定向是指将一个著名端口重定向到另一个端口。 例如默认的HTTP端口是80，有人可将它重定向到另一个端口，如8080。,,3. 用户数据报协议（UDP）,无连接的用户数据报 算术校验和规则：从低位到高位逐位进行计算。 000，011，110但要产生一个进位。 如果最高位产生进位，加到末尾。,,4. 传输控制协议（TCP ）,（1）TCP是面向连接的。在通信之前必
6、须双方必须建立TCP连接。 （2）TCP提供可靠的服务。TCP协议可以保证传输的数据按发送顺序到达，且不出差错、不丢失、不重复。 （3）TCP只能进行点到点的通信。 （4）TCP是面向字节流的。发送方的TCP将应用程序交下来的数据视为无结构的字节流，并且分割成TCP报文段进行传输，在接收端向应用程序递交的也是字节流。,6.2 应用层协议与网络应用模式通信服务,,6.2 应用层协议,应用层是计算机网络体系结构的最高层，直接为用户的应用进程提供服务。 应用层协议则是应用进程间在通信时所必须遵循的规定。 只有域名系统中所用的DNS是个特例，具有双重性，可要求TCP或UDP，目前的DNS要求使用UDP
7、。,,2. 网络服务模式,客户机服务器模型 （Client / Server , C/S） 浏览器服务器模型 （Browser / Server , B/S） 对等网络服务模型（P2P ,Peer-to-Peer） 云计算 基本原理：使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。,,云计算（Cloud Computing）,它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。 这种资源池称之为“云”。“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常为一些大型服务器集群，包括计算服务器、
8、存储服务器、宽带资源等等。 云计算将所有的计算资源集中起来，并由软件实现自动管理，无需人为参与。,,客户机服务器模型 （C/S） （Client/Server ）,传统的网络基本服务基本上都是基于客户机服务器模型的，如:Telnet, WWW, E-Mail, FTP等。,因特网,请求/响应,客户端,服务器端,客户,服务器,,对等网络服务模型（P2P） （Peer-to-Peer）,在底层物理网络拓扑的基础上，在应用层构建P2P覆盖网络的虚拟拓扑结构。 在对等网络服务模型中，端系统主机既充当客户机，又充当服务器。 P2P应用：文件共享，音/视频流分发 P2P系统，如：Napster，Gnute
9、lla， Freenet等。,,应用层协议的特点,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。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。,,网络应用进程的通信 系统调用和应用编程接口,大多数操作系统使用系统调用（system call）的机制在应用程序和操作系统之间传递控制权。 对程序员来说，每
10、一个系统调用和一般程序设计中的函数调用非常相似，只是系统调用是将控制权传递给了操作系统。,,多个应用进程 使用系统调用的机制,应用程序 1,应用程序 2,应用程序 n,由应用程序调用的系统函数,包括 TCP/IP 协议软件的操作系统内核,,应用编程接口 API （Application Programming Interface）,当某个应用进程启动系统调用时，控制权就从应用进程传递给了系统调用接口。 此接口再将控制权传递给计算机的操作系统。操作系统将此调用转给某个内部过程，并执行所请求的操作。 内部过程一旦执行完毕，控制权就又通过系统调用接口返回给应用进程。 系统调用接口实际上就是应用进程的
11、控制权和操作系统的控制权进行转换的一个接口，即应用编程接口（API）。,,几种应用编程接口 API,Berkeley UNIX 操作系统定义了一种 API，它又称为插口接口 （socket interface）。 微软公司在其操作系统中采用了插口接口 API，形成了一个稍有不同的 API，并称之为 Windows Socket。 AT&T 为其 UNIX 系统 V 定义了一种 API，简写为 TLI （Transport Layer Interface）。,,应用进程通过插口接入到网络,TCP,TCP,应用进程,因特网,由操作系统控制,插口，又称为 API,,插口的作用,当应用进程需要使用网络
12、进行通信时就发出系统调用，请求操作系统为其创建“插口”，以便把网络通信所需要的系统资源分配给该应用进程。 操作系统为这些资源的总和用一个号码来表示，并把此号码返回给应用进程。应用进程所进行的网络操作都必须使用这个号码。 通信完毕后，应用进程通过一个关闭插口的系统调用通知操作系统回收与该“号码”相关的所有资源。,,插口和 API 不同,插口是应用进程和网络之间的接口，因为插口既包含有传输层与应用层之间的端口号，又包含有机器的 IP 地址。 插口和应用编程接口 API 是性质不同的接口。 API 是从程序设计的角度定义了许多标准的系统调用函数。应用进程只要使用标准的系统调用函数就可得到操作系统的服
13、务。 在这个意义上讲，API 是应用程序和操作系统之间的接口。,,插口的特点,在插口以上的进程是受应用程序控制的，而在插口以下的 TCP 协议软件以及 TCP 使用的缓存和一些必要的变量等，则是受计算机操作系统的控制。 只要应用程序使用 TCP/IP 协议进行通信，它就必须通过插口与操作系统交互并请求其服务。 应用程序的开发者对插口以上的应用进程具有完全的控制，但对插口以下的传输层却只有少量的控制。,,服务器的两种工作方式,循环方式（iterative mode）在计算机中一次只运行一个服务器进程。当有多个客户进程请求服务时，服务器进程就按请求的先后顺序依次做出响应。 并发方式（concurr
14、ent）在计算机中同时运行多个服务器进程，而每一个服务器进程都对某个特定的客户进程做出响应。,,1. 无连接循环服务器,使用无连接的 UDP 的服务器通常都工作在循环方式 一个服务器在同一时间只能向一个客户提供服务。 服务器收到客户的请求后，就发送 UDP 用户数据报响应该客户。但对其他客户发来的请求则暂时不予理睬，这些请求都在服务器端的队列中排队等候服务器的处理。 当服务器进程处理完毕一个请求时，就从队列中读取来自下一个客户的请求，然后继续处理。,,无连接循环服务器的特点,UDP,服务器,UDP,客户,临时端口,熟知端口,UDP,客户,临时端口,UDP,客户,临时端口,一次一个 客户,服务器只使用一个熟知端口。每一个客户则使用自己创建的临时端口（端口号自己设定）。,,面向连接并发服务器的特点,TCP,TCP,客户,临时端口,临 时 端 口,TCP,客户,临时端口,TCP,客户,临时端口,主服务器,TCP 连接,熟知端口仅用于 接受服务请求,创建,从属服务器,主服务器有时又称为父服务器，而从属服务器又称为子服务器。,,进程通过系统调用接口进行通信的过程 1. 无连接循环服务器,,2. 面向连接并发服务器,服务器,6.3 网络基本服务,,6.3.1 域名系统 DNS,域名系统概述 因特网的域名结构,,1. 域名系
