计算机网络原理及应用：第九章应用层技术

第9章应用层技术9.1应用层概述应用层是网络体系统结构的最高层。应用应用层是网络体系统结构的最高层。应用层的任务是为层的任务是为最终用户提供服务最终用户提供服务。每一种。每一种应用层协议都是为了应用层协议都是为了解决某一类问题解决某一类问题，而，而每一个问题都每一个问题都对应一个应用程序对应一个应用程序，在应用，在应用层中运行的每一个应用程序称为一个应用层中运行的每一个应用程序称为一个应用进程。而应用层的具体内容就是规定应用进程。而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。进程在通信时所遵循的协议。应用层中协议很多，主要可分为以下几类：文件传输类：如文件传输类：如HTTP（超文本传输协议）、（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、（文件传输协议）、TFTP（简单文件传输协议）。（简单文件传输协议）。远程登录类：如远程登录类：如Telnet。电子邮件类：如电子邮件类：如SMTP（简单邮件传输协议）、（简单邮件传输协议）、POP（邮局协议）。（邮局协议）。网络管理类：如网络管理类：如SNMP（简单网络管理协议）、（简单网络管理协议）、DHCP（动态主机配置协议）。（动态主机配置协议）。域名解析类：如域名解析类：如DNS（域名解析协议）（域名解析协议）应用层协议虽然种类繁多，但它们有一个应用层协议虽然种类繁多，但它们有一个共同的特点，都采用共同的特点，都采用客户客户-服务器方式服务器方式。客户客户-服务器方式都是指通信中所涉及的服务器方式都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户两个应用进程。客户-服务器方式描述的服务器方式描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是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。服务请求方，服务器是服务提供方。客户客户软件和服务器软件软件和服务器软件通常还具有以下一些主通常还具有以下一些主要特点：要特点：客户软件：（1）在进行通信时临时成为客户，但它）在进行通信时临时成为客户，但它也可在本地进行其他的计算。也可在本地进行其他的计算。（2）被用户调用并在用户的计算机上运）被用户调用并在用户的计算机上运行，在打算通信时主动向远地服务器发行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信。起通信。（3）可与多个服务器进行通信。）可与多个服务器进行通信。（4）不需要特殊的硬件和很复杂的操作）不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。系统。服务器软件：（1）是一种专门用来提供某种服务的程序，可同）是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。时处理多个远地或本地客户的请求。（2）在共享计算机上运行。当系统启动时即自动）在共享计算机上运行。当系统启动时即自动调用并一直不断地运行着。调用并一直不断地运行着。（3）被动地等待并接受来自多个客户的通信请求。）被动地等待并接受来自多个客户的通信请求。（4）一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。）一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。图9-1给出客户和服务器进程的通信示意图。功能较强的计算机可同时运行多个服务器进程。9.2域名解析协议DNS9.2.1域名系统1983年Internet开始采用层次结构的命名树作为主机的名字，并使用域名系统DNS（DomainNameSystem）。Internet的域名系统DNS被设计成一个联机分布式数据库系统，并采用客户-服务器方式。DNS使大多数名字都在本地映射，仅少量映射需要在Internet上通信，这就使得系统的效率大大提高。如果如果WWW服务器地址服务器地址IP地址用点分十进制表示，地址用点分十进制表示，例如为例如为210.30.32.2，那么用户很难记住；，那么用户很难记住；如果告诉用户如果告诉用户WWW服务器地址用字符表示为服务器地址用字符表示为 CodeCountry Code等。等。在各个网点内，又可以分出若干个在各个网点内，又可以分出若干个“管理组管理组”，第二级名字空间的划分基于第二级名字空间的划分基于“组名组名”【它是表它是表示示注册企业注册企业类别的符号类别的符号 ；在组名下面是各主机的在组名下面是各主机的“本地名本地名”域域；如：http:/ Telnet 服务器进服务器进程通信。程通信。3.3.通过通过TCPTCP连接，连接，Telnet Telnet 客户机程序与客户机程序与Telnet Telnet 服务器程服务器程序之间采用了网络虚拟终端序之间采用了网络虚拟终端NVTNVT标准来进行通信。标准来进行通信。网络虚拟终端NVTNVTNVT可以将不同的用户本地终端格式统一起来，使可以将不同的用户本地终端格式统一起来，使得各个不同的用户终端格式只与标准的网络虚拟得各个不同的用户终端格式只与标准的网络虚拟终端终端NVTNVT格式打交道，而与各种不同的本地终端格格式打交道，而与各种不同的本地终端格式无关。式无关。Telnet Telnet 客户机程序与客户机程序与Telnet Telnet 服务器程序一起完服务器程序一起完成用户终端格式、远程主机系统格式与标准网络成用户终端格式、远程主机系统格式与标准网络虚拟终端虚拟终端NVTNVT格式的转换。格式的转换。当用当用Telnet登录进入远程计算机系统时，事实上登录进入远程计算机系统时，事实上启动了两个程序，一个叫启动了两个程序，一个叫Telnet客户程序，它运客户程序，它运行在本地机上，另一个叫行在本地机上，另一个叫Telnet服务器程序，它服务器程序，它运行在要登录的远程计算机上，本地机上的客户运行在要登录的远程计算机上，本地机上的客户程序要完成如下功能：程序要完成如下功能：（1）建立与服务器的）建立与服务器的TCP连接。连接。（2）从键盘上接收输入的字符。）从键盘上接收输入的字符。（3）把输入的字符串变成标准模式并送给远程服）把输入的字符串变成标准模式并送给远程服务器。务器。（4）从远程服务器接收输出的信息。）从远程服务器接收输出的信息。（5）把该信息显示在屏幕上。）把该信息显示在屏幕上。远程计算机的远程计算机的“服务服务”程序，一旦接到你的请求，程序，一旦接到你的请求，它马上活动起来，并完成如下功能：它马上活动起来，并完成如下功能：（1）通知计算机，远程计算机已经准备好了。）通知计算机，远程计算机已经准备好了。（2）等候输入命令。）等候输入命令。（3）对命令作出反应（如显示目录内容，或执行）对命令作出反应（如显示目录内容，或执行某个程序等）。某个程序等）。（4）把执行命令的结果送回给计算机。）把执行命令的结果送回给计算机。（5）重新等候命令。）重新等候命令。当运行远程登录时，应首先运行当运行远程登录时，应首先运行Telnet程序进行程序进行联机，有两种运行联机，有两种运行Telnet的方法：的方法：1.运行运行telnet的第一种方法：的第一种方法：输入下列命令，并以回车换行结束输入下列命令，并以回车换行结束(下同下同)。命令格式：命令格式：telnet主机网络地址主机网络地址端口号（默认可端口号（默认可缺省）缺省）例如：假设用户要连接一台名叫例如：假设用户要连接一台名叫dns的计算机，的计算机，它的网络地址为它的网络地址为，IP地址为地址为202.197.96.1，则连接时应输入命令，则连接时应输入命令或或telnet202.197.96.1。如果用户要登录的主机与用户的计算机在如果用户要登录的主机与用户的计算机在同一个本地网上，通常可以只输入主机的同一个本地网上，通常可以只输入主机的名字，而不用输入完整的地址，例如上例名字，而不用输入完整的地址，例如上例可以输入：可以输入：命令：命令：telnetdns2.运行telnet程序的第二种方法：输入命令：输入命令：telnet此时程序运行，但并未进行连接（因未指明主机）此时程序运行，但并未进行连接（因未指明主机）然后屏幕显示：然后屏幕显示：telnet这是这是telnet的提示符，它表明的提示符，它表明telnet程序已经运行，程序已经运行，并正在等待用户输入使用并正在等待用户输入使用telnet的命令，如要连接的命令，如要连接一台远程主机，则使用一台远程主机，则使用open命令，即输入命令命令，即输入命令open，并附上该主机的网络地址，如，并附上该主机的网络地址，如假如假如Telnet的运行不能与主机确定连接，则的运行不能与主机确定连接，则用户将会看到主机找不到的信息。例如，用户将会看到主机找不到的信息。例如，假设用户想要连接的远程主机为假设用户想要连接的远程主机为，而用户的输入为：，而用户的输入为：则在屏幕上用户将会看到：则在屏幕上用户将会看到：:unknownhosttelnet电子邮件服务电子邮件服务电子邮件服务是目前电子邮件服务是目前Internet上使用最频繁的上使用最频繁的服务服务电子邮件的特点电子邮件的特点1.比传统邮件传递迅速，可达到的范围广，可靠性比传统邮件传递迅速，可达到的范围广，可靠性高。高。2.可以实现一对多的邮件发送。可以实现一对多的邮件发送。3.电子邮件系统不但可以传输各种格式的文本信息，电子邮件系统不但可以传输各种格式的文本信息，还可以传输图像、声音、视频等多种信息还可以传输图像、声音、视频等多种信息；SMTP协议的工作模式协议的工作模式在传送邮件的过程中，需要使用在传送邮件的过程中，需要使用TCP协议进行连接（默认协议进行连接（默认端口号为端口号为25）。）。邮件服务器系统的核心是邮件服务器，它负邮件服务器系统的核心是邮件服务器，它负责接收用户送来的邮件，根据收件人地址发送到对方的邮件服责接收用户送来的邮件，根据收件人地址发送到对方的邮件服务器中，还负责接收由其他邮件服务器发来的邮件，并根据收务器中，还负责接收由其他邮件服务器发来的邮件，并根据收件人地址分发到相应的电子邮箱中。件人地址分发到相应的电子邮箱中。电子邮件的典型发送和接收过程如下所示：（1）发信人调用用户代理来编辑要发送的邮件。）发信人调用用户代理来编辑要发送的邮件。用户代理用用户代理用SMTP将邮件传送给发送端邮件服务将邮件传送给发送端邮件服务器。器。（2）发送端邮件服务器将邮件放入邮件缓存队列）发送端邮件服务器将邮件放入邮件缓存队列中，等待发送。中，等待发送。（3）运行在发送端邮件服务器的）运行在发送端邮件服务器的SMTP客户进程，客户进程，发现在邮件缓存中有待发送的邮件，就向运行在发现在邮件缓存中有待发送的邮件，就向运行在接收端邮件服务器的接收端邮件服务器的SMTP服务器进程发起服务器进程发起TCP连接的建立。连接的建立。（4）当）当TCP连接建立后，连接建立后，SMTP客户进程开始向客户进程开始向远程的远程的SMTP服务器进程发送邮件。如果有多个服务器进程发送邮件。如果有多个邮件在邮件缓存中，则邮件在邮件缓存中，则SMTP客户一一将它们发客户一一将它们发送到远程的送到远程的SMTP服务器。当所有的待发邮件发服务器。当所有的待发邮件发完了，完了，SMTP就关闭所建立的就关闭所建立的TCP连接。连接。（5）运行在接收端邮件服务器中的）运行在接收端邮件服务器中的SMTP服务器服务器进程收到邮件后，将邮件放入收信人用户邮箱里，进程收到邮件后，将邮件放入收信人用户邮箱里，等待收信人在他方便时进行读取。等待收信人在他方便时进行读取。（6）收信人在打算收信时，调用用户代理，使用）收信人在打算收信时，调用用户代理，使用POP3协议将自己的邮件从接收端邮件服务器的用协议将自己的邮件从接收端邮件服务器的用户邮箱中取回。户邮箱中取回。SMTP（SimpleMailTransferProtocol）称为）称为简单邮件传输协议，目标是向用户提供高效、可简单邮件传输协议，目标是向用户提供高效、可靠的邮件传输。靠的邮件传输。SMTP的一个重要特点是它能够在传送中接力传的一个重要特点是它能够在传送中接力传送邮件，即邮件可以通过不同网络上的主机接力送邮件，即邮件可以通过不同网络上的主机接力式传送。式传送。SMTP工作在两种情况下：一是电子邮件从客户工作在两种情况下：一是电子邮件从客户