網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用第三次課

第四章傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序4.1本章內(nèi)容互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用定義傳輸層的概念解釋應(yīng)用程序如何使用傳輸層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，以及描述傳輸層協(xié)議的各種應(yīng)用4.2應(yīng)用層協(xié)議無論何時(shí)編程者設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)程序（兩個(gè)應(yīng)用程序），他要說明如下細(xì)節(jié)：交換信息的語法和語義客戶端程序或服務(wù)員程序是否開始（啟動(dòng)）互動(dòng)如果出錯(cuò)，要采取的行動(dòng)當(dāng)終止通訊時(shí)，雙方如何知道這就要求編程者定義一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議。4.2應(yīng)用層協(xié)議（2）根據(jù)使用情況的不同，有兩種類型的應(yīng)用層協(xié)議：個(gè)人通訊：編程者設(shè)計(jì)一對應(yīng)用程序，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通訊，但，只是用于個(gè)人的使用。大多數(shù)情況，應(yīng)用程序間的通訊是直接的，所以，編程者只是編寫相應(yīng)的代碼，而不需要寫一個(gè)正式的協(xié)議規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)：根據(jù)需要，人們定義了互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，編程者設(shè)計(jì)（該互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的）服務(wù)員程序來提供服務(wù)，或設(shè)計(jì)客戶端程序來訪問服務(wù)。這種情況，應(yīng)用層協(xié)議必須獨(dú)立于應(yīng)用程序，而形成協(xié)議文件，協(xié)議規(guī)范必須嚴(yán)謹(jǐn)、無歧義，這樣才能使所有的客戶端程序和服務(wù)員程序正確的互動(dòng)。4.2應(yīng)用層協(xié)議（3）協(xié)議的內(nèi)容多少，依賴于服務(wù)的復(fù)雜性。例如：互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)中，標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)——DAYTIME，其用于客戶端程序從指定的服務(wù)員程序處，得到當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間和日期。步驟：客戶端程序連接服務(wù)員程序服務(wù)員程序發(fā)送用ASCII碼表示的日期和時(shí)間，如：SatSep20:18:372008服務(wù)員程序關(guān)閉連接客戶端程序從連接處讀取數(shù)據(jù)，直到接到“endoffile”。4.3表達(dá)和傳輸應(yīng)用層協(xié)議要規(guī)定互動(dòng)的兩個(gè)方面的內(nèi)容：表達(dá)和傳輸。如圖4.1。4.3表達(dá)和傳輸(2)對于基本的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，應(yīng)用層協(xié)議可以規(guī)定這兩個(gè)方面的內(nèi)容；但，對于復(fù)雜的服務(wù)，就要使用多個(gè)應(yīng)用層協(xié)議來分別說明，如網(wǎng)頁服務(wù)，就將網(wǎng)頁的語法和網(wǎng)頁的傳輸分開，用多個(gè)應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行說明。注：在應(yīng)用層協(xié)議的題目中，如有“Transfer”這個(gè)詞，就意味著這個(gè)協(xié)議只是說明通訊中數(shù)據(jù)傳輸方面的協(xié)議。4.4網(wǎng)頁協(xié)議萬維網(wǎng)（WorldWideWeb）是最廣泛的一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。該服務(wù)分成多個(gè)應(yīng)用層協(xié)議來分別說明其各方面的內(nèi)容。如圖4.2。4.5用HTML表達(dá)文件超級文本標(biāo)記（標(biāo)示）語言（HyperTextMarkupLanguage，HTML）是一個(gè)（信息）表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了網(wǎng)頁的語法。HTML有以下特點(diǎn)：使用文本表達(dá)描述的網(wǎng)頁可以包含多媒體遵守宣示范本，而不是步驟范本提供標(biāo)記規(guī)范，而不是格式規(guī)范允許超級鏈接嵌入到任何一個(gè)對象中允許文件包含元數(shù)據(jù)（Metadata）4.5用HTML表達(dá)文件(2)HTML語言只是一個(gè)純文本語言，但是，它允許編程者設(shè)計(jì)任意復(fù)雜的網(wǎng)頁，其中可包括圖片、聲音、視頻及文本。HTML語言歸類于“宣示”范本，是因?yàn)樵撜Z言只允許設(shè)計(jì)者說明“要做什么”，而不允許說明“如何做”。HTML語言歸類于“標(biāo)記”語言，是因?yàn)樵撜Z言只給出顯示網(wǎng)頁的“總的指導(dǎo)方針”，而不包含具體的格式指令。4.5用HTML表達(dá)文件(3)例如，HTML允許網(wǎng)頁規(guī)定標(biāo)題的分級，但，不允許設(shè)計(jì)者規(guī)定各級標(biāo)題的字體、字形、字的大小或標(biāo)題的間隔。這些都由瀏覽器來選擇具體的顯示內(nèi)容。“標(biāo)記”語言重要性就在于其允許瀏覽器可根據(jù)硬件的顯示環(huán)境，來調(diào)整網(wǎng)頁的顯示。例如，高分辨率顯示器、低分辨率顯示器、大顯示器、小顯示器等。總之，HTML是網(wǎng)頁的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。它允許網(wǎng)頁在任意設(shè)備上顯示，它只給出顯示的總的指導(dǎo)方針，而允許瀏覽器來選擇具體的顯示方式。為了說明“標(biāo)記”，HTML在文件中嵌入了“標(biāo)簽”（tag）。4.5用HTML表達(dá)文件(4)標(biāo)簽：<標(biāo)簽名>，它提供文件的結(jié)構(gòu)和格式線索，它控制所有的顯示。HTML不是WISIWG，所有，在HTML文件中使用格式符是無效的，如，在HTML文件中，插入多個(gè)空格、空行和空白字符，均不影響顯示格式。如圖4.3，HTML文件結(jié)構(gòu)。如，IMG標(biāo)簽，<IMGSRC=“house_icon.gif”>，另外，IMG標(biāo)簽可以使用屬性來說明圖片與文字的對齊方式。如，Hereisapicture.<IMGSRC="fred_photo.gif"ALIGN=“middle”>4.5用HTML表達(dá)文件(5)4.6統(tǒng)一資源定位器（ＵＲＬ）和超級鏈接網(wǎng)頁使用統(tǒng)一資源定位器（UniformResourceLocator，URL）來說明網(wǎng)頁的位置。URL的一般形式為：protocol：//computer_name：port/document_name%parameter其中:protocol是訪問文檔所采用的協(xié)議名，computer_name是文檔所在計(jì)算機(jī)的域名，port是可選的協(xié)議端口號document_name是在指定計(jì)算機(jī)上的文檔名parameter是網(wǎng)頁的參數(shù)，可選4.6統(tǒng)一資源定位器（ＵＲＬ）和超級鏈接(2)例如，URL：http：///cs363/index.html指明協(xié)議為http，計(jì)算機(jī)名為，文件cs363/index.html。一般的，URL中會(huì)省略許多內(nèi)容，如，這里省略了：協(xié)議，默認(rèn)是http端口號，默認(rèn)是80網(wǎng)頁的文件名，默認(rèn)是index.html參數(shù)，默認(rèn)是沒有參數(shù)4.6統(tǒng)一資源定位器（ＵＲＬ）和超級鏈接(3)URL包括瀏覽器取回網(wǎng)頁所需的信息。瀏覽器用冒號、斜杠符和百分號將URL分隔成四個(gè)部分：協(xié)議，計(jì)算機(jī)名、文檔名和參數(shù)。瀏覽器用計(jì)算機(jī)名和端口號來連接服務(wù)器；用文檔名和參數(shù)來訪問指定的文檔。4.6統(tǒng)一資源定位器（ＵＲＬ）和超級鏈接(4)HTML中，使用“錨”（anchor）標(biāo)簽來指定一個(gè)超文本的引用，即超級鏈接。錨標(biāo)簽為一對<A>和</A>，兩者之間所有的項(xiàng)都作為錨的一部分。標(biāo)簽<A>包括指定一個(gè)URL的信息。例如，如下的輸入： Thisbookispublishedby <AHREF="http：//">PrenticeHall，</A> oneofthelargerpublishersofComputerSciencetextbooks.錨標(biāo)簽包含了一個(gè)引用URL地址http：//。當(dāng)顯示在屏幕上時(shí)，該輸入產(chǎn)生：ThisbookispublishedbyPrenticeHall，oneofthelargerpublishersofComputerSciencetextbooks.4.7用HTTP協(xié)議傳輸網(wǎng)頁文件超級文本傳輸協(xié)議（HyperTextTransportProtocol，HTTP）是瀏覽器（客戶端程序）與網(wǎng)頁服務(wù)員程序互動(dòng)的一個(gè)基本傳輸協(xié)議。采用客戶端——服務(wù)員模式（CS模式），瀏覽器是客戶端，它用URL聯(lián)系服務(wù)員程序，在URL中，冒號前的是協(xié)議名稱，如是http：，則使用http協(xié)議，默認(rèn)是http。4.7用HTTP協(xié)議傳輸網(wǎng)頁文件（2）HTTP的特點(diǎn);使用文本的控制信息傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件能下載或上傳數(shù)據(jù)與緩存相配合一旦建立了連接，瀏覽器向服務(wù)員程序發(fā)送HTTP協(xié)議請求，4.7用HTTP協(xié)議傳輸網(wǎng)頁文件（3）4.7用HTTP協(xié)議傳輸網(wǎng)頁文件（4）當(dāng)瀏覽器向服務(wù)員程序請求一個(gè)網(wǎng)頁時(shí)，一般的形式是，通過連接發(fā)送GET請求，而服務(wù)員程序返回一個(gè)文件頭、一個(gè)空行和所要求的文件。“請求”和“文件頭”都是文本信息。例如：GET/itemversionCRLF其中：Item是URL中，請求的文件version說明http協(xié)議版本，一般是http1.0或1.1，http版本向下兼容CRLF是兩個(gè)ASCII，即“回車”和“換行”，用于說明該行的結(jié)束4.7用HTTP協(xié)議傳輸網(wǎng)頁文件（5）返回的文件頭部：HTTP/1.0status_codestatus_stringCRLFSever:server_identificationCRLFLast-Modified:date_document_was_changedCRLFContent-Length:datasizeCRLFContent-Type:document_typeCRLFCRLF4.7用HTTP協(xié)議傳輸網(wǎng)頁文件（6）其中：Status_code狀態(tài)碼，告訴瀏覽器服務(wù)員程序是否處理了請求。如果沒有構(gòu)成正確的請求或請求項(xiàng)不可用，狀態(tài)碼將指出問題。如：4.7用HTTP協(xié)議傳輸網(wǎng)頁文件（7）status_string是對Status_code狀態(tài)碼的解釋server_identification為對服務(wù)員程序的描述文字，一般的是服務(wù)器的域名Datasize是文件數(shù)據(jù)的大小，以字節(jié)為單位document_type，字符串，告訴瀏覽器，文件的內(nèi)容。字符串由兩部分組成，中間用“/”分開，即文件類型/文件的表達(dá)如：text/html,image/jpeg4.7用HTTP協(xié)議傳輸網(wǎng)頁文件（8）4.8瀏覽器中的緩存對于網(wǎng)頁的訪問，緩存提供了一個(gè)重要的優(yōu)化方式，因?yàn)橛脩敉貜?fù)地訪問一個(gè)網(wǎng)站。網(wǎng)頁中大多數(shù)內(nèi)容的圖片是GIF或JPEG格式，一般用于，網(wǎng)頁的背景或?qū)Ш綏l，這些一般不是頻繁更換的。所以，瀏覽器通過在用戶的硬盤中保存網(wǎng)頁中的圖片，并使用這些緩存的拷貝（不再下載），能夠大大地減少下載時(shí)間。4.8瀏覽器中的緩存（2）問題：當(dāng)瀏覽器在其緩存中儲(chǔ)存了一個(gè)拷貝之后，如果網(wǎng)頁服務(wù)員程序中的文件改變了，那該如何處理？回答：利用頭部（Header）的“Last_Modified”來檢查更新。算法4.1已知：網(wǎng)頁的URL求：該網(wǎng)頁方法：如果（該網(wǎng)頁不在緩存中）{ 發(fā)GET請求，獲得該網(wǎng)頁，并保存到緩存中； }否則{ 向服務(wù)員程序發(fā)HEAD請求； 如果（緩存中的拷貝是最新的）{ 使用網(wǎng)頁拷貝； }否則{ 發(fā)GET請求，獲得該網(wǎng)頁，并保存到緩存中； }}4.8瀏覽器中的緩存（3）額外的幾個(gè)細(xì)節(jié)：HTTP允許網(wǎng)站發(fā)出帶有“No-cache”的頭部，這樣的頭部告訴客戶端程序——這項(xiàng)內(nèi)容不要緩存。瀏覽器不緩存一些小的網(wǎng)頁項(xiàng)目，因?yàn)?，用GET下載這些小的項(xiàng)目和用HEAD請求獲取頭部的時(shí)間差不多；另外，在緩存中保存這些小項(xiàng)目，會(huì)增加緩存的查詢次數(shù)。4.9瀏覽器的框架結(jié)構(gòu)瀏覽器必須理解HTTP，但，也要支持其他協(xié)議。URL中可以指定協(xié)議，所以，瀏覽器中必須有解釋該協(xié)議的代碼。對于每個(gè)服務(wù)，瀏覽器必須知道如何與服務(wù)員程序互動(dòng)，如何解釋響應(yīng)。例如：FTP。4.9瀏覽器的框架結(jié)構(gòu)（2）瀏覽器由一組客戶端程序、一組解釋器和一個(gè)管理它們的控制器所組成?？刂破餍纬闪藶g覽器的中心部件。它解釋鼠標(biāo)點(diǎn)擊與鍵盤輸入，并且調(diào)用其他組件來執(zhí)行用戶指定的操作。例如，當(dāng)用戶鍵入一個(gè)URL或者點(diǎn)擊一個(gè)超文本引用時(shí)，控制器調(diào)用一個(gè)客戶端程序從所需文檔所在的遠(yuǎn)程服務(wù)器上取回該文檔，并且調(diào)用解釋器向用戶顯示該文檔。每個(gè)解釋器必須包含一個(gè)HTML解釋器來顯示文檔。其他的解釋器是可選的。HTML解釋器的輸入由符合HTML語法的文檔所組成，輸出由位于用戶顯示器上的格式化文檔組成。解釋器通過將HTML規(guī)格轉(zhuǎn)換成適合用戶顯示硬件的命令來處理版面細(xì)節(jié)。例如，如果碰到文檔的標(biāo)題標(biāo)簽，解釋器則改變用于顯示標(biāo)題的文本大小。同樣，如果碰到一個(gè)斷行標(biāo)簽，解釋器則輸出一個(gè)新行。4.10文件傳送協(xié)議（FTP）通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行文件傳輸是非常復(fù)雜的，因?yàn)?，連接到互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)是異構(gòu)的，這就意味著，每個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都定義了文件表達(dá)、類型信息、命名和文件訪問的規(guī)則。在某一臺計(jì)算機(jī)上的有效文件名也許在另外一臺計(jì)算機(jī)上是無效的。例如：一個(gè)系統(tǒng)中，.jpg表示JPEG圖片，但在另一個(gè)系統(tǒng)中，就必須用.jpeg。一個(gè)系統(tǒng)中，文本文件中的一行結(jié)束用換行（LINEFEED），但在另一個(gè)系統(tǒng)中，就必須用“換行+回車”即，LINEFEED+CARRIAGERETURN。一個(gè)系統(tǒng)中，文件名的分隔用“/”（slash），但在另一個(gè)系統(tǒng)中，就必須用“\”（backslash）。而且，由于許多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用注冊帳戶來定義文件的權(quán)限，所以，某一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有者不一定在另外一臺計(jì)算機(jī)上有相應(yīng)的注冊帳戶。4.10文件傳送協(xié)議（FTP）（2）互聯(lián)網(wǎng)上，應(yīng)用最廣泛的文件傳輸服務(wù)是文件傳送協(xié)議（FileTransferProtocol，F(xiàn)TP）。FTP的特點(diǎn)：任意文件內(nèi)容。FTP可以傳輸任意數(shù)據(jù)，包括文本、圖片、音樂或視頻等雙向傳輸。FTP可用于下載，也可用于上傳支持授權(quán)和所有權(quán)。FTP允許每個(gè)文件有所有權(quán)和訪問限制，并且遵守限制。能夠?yàn)g覽文件夾。FTP允許客戶端獲取目錄內(nèi)容文本的控制信息。FTP客戶端程序和服務(wù)員程序間交換的控制信息是ASCII文本包容異構(gòu)。FTP隱藏計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，能夠在任意計(jì)算機(jī)間傳輸文件4.11FTP通訊范例4.11FTP通訊范例（2）不像HTTP，F(xiàn)TP使用兩個(gè)連接進(jìn)行文件傳輸。最初，客戶端程序建立的連接，稱為“控制連接”，該連接只用于命令。服務(wù)員程序需要上傳或下載時(shí)，服務(wù)員程序會(huì)建立新的連接，稱為“數(shù)據(jù)連接”。此時(shí)，服務(wù)員程序和客戶端程序之間，進(jìn)行了角色互換。4.11FTP通訊范例（3）其中的幾個(gè)細(xì)節(jié)：客戶端程序建立控制連接后，需要登錄服務(wù)器（login）?？蛻舳顺绦蛴肍TP指令USER傳輸用戶名，用PASS傳輸口令。服務(wù)員程序通過控制連接，返回一個(gè)數(shù)字狀態(tài)，表明登錄是否成功。數(shù)據(jù)連接的端口號。服務(wù)員程序向客戶端程序申請數(shù)據(jù)連接時(shí)，如何知道可用的端口號？在向服務(wù)員程序請求連接前，客戶端程序從它的操作系統(tǒng)申請了一個(gè)端口號，用于后期服務(wù)員程序建立數(shù)據(jù)連接時(shí)使用。客戶端程序bind該端口，并使其處于wait狀態(tài)（等待連接）然后，通過控制連接，用PORT命令通知服務(wù)員程序?qū)⒁褂玫亩丝谔枴?.11FTP通訊范例（4）已知：一FTP控制連接實(shí)現(xiàn)：通過一FTP數(shù)據(jù)連接傳輸數(shù)據(jù)項(xiàng)方法： 通過控制連接，客戶端程序發(fā)送請求，要求一個(gè)指定文件 服務(wù)員程序接受請求 客戶端程序分配一個(gè)本地協(xié)議端口，稱之為X 客戶端程序捆綁（bind）端口X，并準(zhǔn)備接受連接（wait） 客戶端程序通過控制連接，向服務(wù)員程序發(fā)送PORTX指令 服務(wù)員程序接受PORT指令，并請求數(shù)據(jù)連接 客戶端程序在端口X等待數(shù)據(jù)連接，并接受 服務(wù)員程序在客戶端計(jì)算機(jī)端口X建立數(shù)據(jù)連接 服務(wù)員程序通過數(shù)據(jù)連接發(fā)送所要求的文件 服務(wù)員程序關(guān)閉數(shù)據(jù)連接4.11FTP通訊范例（5）注：當(dāng)使用FTP的客戶端和服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)地址翻譯（NAT）設(shè)備（如，無線路由）兩邊時(shí)，端口X的直接傳輸是不好用的。這就要求NAT設(shè)備認(rèn)識FTP控制連接，并能夠檢查連接的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)PORTX指令時(shí)，要重寫X值。4.12電子郵件最初的電子郵件模式。如圖4.11。4.12電子郵件（2）已知：從一個(gè)用戶到另一個(gè)用戶的電子郵件通訊提供的服務(wù)：向接收者傳輸信息方法：用戶啟動(dòng)接口應(yīng)用程序，并編寫一電子郵件信息給用戶x@，點(diǎn)發(fā)送用戶的接口應(yīng)用程序?qū)⑿畔⒎湃腙?duì)列（發(fā)件箱），準(zhǔn)備發(fā)送用戶計(jì)算機(jī)的硬件發(fā)送程序檢查發(fā)件箱隊(duì)列，發(fā)現(xiàn)信息（發(fā)件箱不為空）郵件發(fā)送程序打開連接，連接到郵件發(fā)送程序使用SMTP協(xié)議傳輸信息郵件發(fā)送程序關(guān)閉連接在的郵件服務(wù)員程序接收到信息，將信息的拷貝放入用戶x的收件箱在的用戶x運(yùn)行郵件接口程序，顯示用戶的收件箱，發(fā)現(xiàn)新信息4.12電子郵件（3）電子郵件軟件，原則上分層兩部分：電子郵件的（人機(jī)）接口應(yīng)用程序用戶在寫信息或讀接收到的信息時(shí)與電子郵件接口程序進(jìn)行交互；郵件接口程序既不是客戶端程序也不是服務(wù)員程序，它不參與傳輸信息；郵件接口程序只是從郵件箱里讀信息；將發(fā)送的信息以隊(duì)列的形式放入發(fā)件箱中。郵件的傳輸程序和郵件服務(wù)員程序郵件的傳輸程序作為客戶端程序，向遠(yuǎn)端的郵件服務(wù)員程序發(fā)送信息郵件服務(wù)員程序接收信息，并把它放入相應(yīng)的接收者的郵箱內(nèi)。4.12電子郵件（4）互聯(lián)網(wǎng)電子郵件的規(guī)范，能分成三大部分：4.13簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）簡單郵件傳輸協(xié)議（SimpleMailTransferProtocol，SMTP），是郵件傳輸程序通過互聯(lián)網(wǎng)將郵件傳輸給郵件服務(wù)員程序的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。它的特點(diǎn)：遵守流范例使用文本控制信息只傳輸文本信息允許發(fā)送者指定多名接受者的名字，并且SMTP能夠檢查每個(gè)名字發(fā)送給定信息的一個(gè)拷貝4.13簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）（2）SMTP的限制是只傳輸文本信息，但是，利用MIME協(xié)議可以添加附件，附件內(nèi)容可以是圖片或二進(jìn)制文件。SMTP能夠?qū)⒁粋€(gè)信息發(fā)送給在同一郵件服務(wù)器上的多名接受者。協(xié)議允許發(fā)送者一次列出多名接受者，然后，能夠給清單上的每個(gè)接受者發(fā)一個(gè)信息的拷貝。例如：假設(shè)計(jì)算機(jī)上的一個(gè)用戶向三個(gè)位于的用戶發(fā)送信息。上的郵件傳送程序不必與上的服務(wù)器建立三個(gè)不同的連接。它只需要與服務(wù)器建立單個(gè)連接，說明所有的三個(gè)接收方，然后將信息的一個(gè)副本傳送過去。服務(wù)器接收信息后，向每個(gè)接收方傳遞一個(gè)副本。4.13簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）（3）SMTP的典型會(huì)話舉例4.13簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）（4）其中，HELO命令，允許客戶端程序通過發(fā)送其域名，使其獲得授權(quán)；郵件的結(jié)束只是由“回車、換行”“句號”“回車、換行”構(gòu)成，無文本或空格。4.14ISP、郵件服務(wù)器和郵件訪問電子郵件服務(wù)的模式，有了從個(gè)人計(jì)算機(jī)到ISP的轉(zhuǎn)變。即，ISP開始提供電子郵件服務(wù)。ISP運(yùn)行一個(gè)郵件服務(wù)器，并為每個(gè)定制者分配一個(gè)電子郵箱。不像傳統(tǒng)的電子郵件軟件，ISP提供接口軟件，讓用戶訪問他們的郵箱。4.14ISP、郵件服務(wù)器和郵件訪問(2)4.14ISP、郵件服務(wù)器和郵件訪問(3)ISP利用網(wǎng)頁作為接口軟件，允許用戶通過網(wǎng)頁登陸，訪問其郵箱，并能夠顯示郵件、發(fā)送郵件等。網(wǎng)頁電子郵件服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)是，可以在任何一臺計(jì)算機(jī)上訪問郵件服務(wù)器。PC機(jī)上，電子郵件程序的優(yōu)勢是，可以下載全部郵件（同步郵箱），然后，可以離線處理；再上傳（同步發(fā)件箱）。4.15郵件的訪問協(xié)議（POP，IMAP）郵件的訪問協(xié)議不同于郵件傳輸協(xié)議，郵件的訪問協(xié)議只涉及一個(gè)用戶與一個(gè)郵箱間的互動(dòng)；郵件傳輸協(xié)議，允許用戶給另一個(gè)用戶直接發(fā)送郵件；訪問協(xié)議的特點(diǎn)：提供到用戶郵箱的訪問允許用戶瀏覽郵件頭（標(biāo)題）、下載、刪除或上傳單個(gè)的信息客戶端程序在用戶的個(gè)人電腦上運(yùn)行服務(wù)員程序運(yùn)行在存儲(chǔ)用戶郵箱的計(jì)算機(jī)上4.15郵件的訪問協(xié)議（POP，IMAP）(2)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，兩個(gè)協(xié)議提供相同的基本服務(wù)，但細(xì)節(jié)不同。它們使用不同的授權(quán)機(jī)制，以確保郵箱的安全。4.16電子郵件的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)（RFC2822，MIME）兩個(gè)重要的電子郵件表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)：RFC2822郵件信息格式多用途互聯(lián)網(wǎng)郵件擴(kuò)展協(xié)議（MultipurposeInternetMailExtension，MIME）RFC2822郵件信息格式郵件信息作為文本文件來表達(dá)，包含有頭部、空行和郵件體。頭部格式為——關(guān)鍵字：信息其中，關(guān)鍵字包括：From:、To：、Subject：、Cc：等另外，郵件頭還可以用大寫X開頭，而不影響郵件處理。郵件程序看不懂的頭部，會(huì)跳過去。4.16電子郵件的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)（RFC2822，MIME）（2）4.16電子郵件的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)（RFC2822，MIME）（3）4.16電子郵件的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)（RFC2822，MIME）（4）多用途互聯(lián)網(wǎng)郵件擴(kuò)展協(xié)議（MultipurposeInternetMailExtension，MIME）由于SMTP只能傳輸純文本信息，MIME協(xié)議擴(kuò)展了電子郵件的功能，使其能夠包含非文本信息。MIME說明了如何將二進(jìn)制文件編碼為可打印的字符文件如何將這些信息包含在郵件中接受者如何解碼4.16電子郵件的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)（RFC2822，MIME）（5）雖然MIME引入了基數(shù)64（Base64）的編碼標(biāo)準(zhǔn)，但是，MIME并不指定一種二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼標(biāo)準(zhǔn)，而是允許發(fā)送方和接收方選擇方便的編碼方法。在使用MIME時(shí)，發(fā)送方在頭部包含一些附加行，來說明信息遵循的MIME格式，以及在主體中增加一些附加行說明數(shù)據(jù)類型和編碼。除了在發(fā)送方和接收方之間提供一致的編碼方式外，MIME還允許發(fā)送方將信息分成幾個(gè)部分，并對每個(gè)部分指定不同的編碼方法。這樣，用戶就可以在同一個(gè)信息中，既發(fā)送普通文本，又可附加（attach）一個(gè)圖象、電子表格以及聲音文件，而且，每個(gè)部分都可以使用其自己的編碼方式。4.16電子郵件的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)（RFC2822，MIME）（6）當(dāng)接收者查看消息時(shí)，電子郵件系統(tǒng)顯示出文本消息，然后詢問用戶如何處理附加的圖象（即在磁盤上保存一個(gè)副本或在屏幕上顯示副本）。當(dāng)用戶決定了如何處理附件時(shí)，MIME軟件自動(dòng)解碼附加的數(shù)據(jù)。MIME在電子郵件頭部增加了兩行：一行用來聲明——使用了MIME生成信息，另一行說明MIME信息是如何包含在正文中的。例如，頭部的行：MIME-Version：1.0Content-Type：Multipart/Mixed；Boundary=Mime_separator其說明了信息是使用MIME版本1.0生成的，并且包含Mime_separator的行將出現(xiàn)在正文信息的每個(gè)部分之前。當(dāng)MIME用來發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)文本信息時(shí)，第二行變?yōu)椋篊ontent-Type：text/plain。4.16電子郵件的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)（RFC2822，MIME）（7）MIME與老的電子郵件系統(tǒng)是兼容的。而且，傳送信息的電子郵件系統(tǒng)不需要理解正文或MIME頭部行所使用的編碼——這些信息可以完全象任何電子郵件信息一樣對待，即，將正文象單個(gè)文本塊一樣對待?？傊m然電子郵件最初被設(shè)計(jì)為只用于文本信息，但可以使用MIME標(biāo)準(zhǔn)來傳輸編碼后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。在使用MIME時(shí)，發(fā)送方在頭部和正文內(nèi)包含一些附加信息；附件被編碼成可打印字符，并在每部分前加上了分割行；接收方使用這些附加信息對信息進(jìn)行解碼。4.17域名系統(tǒng)（DNS）域名系統(tǒng)（DomainNameSystem，DNS）的服務(wù)是將人們可讀的符號名稱翻譯成對等的IP地址。域名的數(shù)據(jù)庫不是保存在單個(gè)計(jì)算機(jī)上，有關(guān)域名的信息分布在因特網(wǎng)上的許多服務(wù)器上。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序需要翻譯域名時(shí)，它就成為域名系統(tǒng)的一個(gè)客戶?？蛻粝蛴蛎?wù)器發(fā)送請求，服務(wù)器找到相應(yīng)的地址并發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信息。如果它不能回答這個(gè)請求，這個(gè)域名服務(wù)器就暫時(shí)成為另一個(gè)域名服務(wù)器的客戶，直到找到一個(gè)能回答這個(gè)請求的服務(wù)器為止。4.17域名系統(tǒng)（DNS）（2）語法上，每臺計(jì)算機(jī)的域名由一系列用點(diǎn)分開的字母數(shù)字段組成。例如，普度大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的某臺計(jì)算機(jī)具有域名：。域名是有層次的，域名中最重要的部分位于右邊。域名中最左邊的段（實(shí)例中的mordred和www）是單臺計(jì)算機(jī)的名字。域名中的其他段標(biāo)識了擁有該域名的組。例如，purdue給出了大學(xué)的名字。域名系統(tǒng)既不規(guī)定每個(gè)域名中段的個(gè)數(shù)，也不規(guī)定這些段代表什么。每個(gè)組織能夠選擇該組織內(nèi)計(jì)算機(jī)域名中段的數(shù)目以及這些段所代表的意義。4.17域名系統(tǒng)（DNS）（3）域名系統(tǒng)規(guī)定了最重要域的值，稱作DNS的頂級域名（top-levelDomain，TLD）。互聯(lián)網(wǎng)的頂級域名由互聯(lián)網(wǎng)名稱與數(shù)字地址分配機(jī)構(gòu)（TheInternetCorporationforAssignedNamesandNumbers，ICANN）控制。它負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）地址的空間分配、協(xié)議標(biāo)識符的指派、通用頂級域名（gTLD）以及國家和地區(qū)頂級域名（ccTLD）系統(tǒng)的管理、以及根服務(wù)器系統(tǒng)的管理。4.17域名系統(tǒng)（DNS）（4）4.17域名系統(tǒng)（DNS）（5）當(dāng)一個(gè)組織申請域名時(shí)，它必須申請一個(gè)頂層域下的一個(gè)域名。大多數(shù)公司選擇登記在com域下。例如，一個(gè)名為Foobar的公司可能請求在頂層域com下被指派域名為foobar。如果管理域名的因特網(wǎng)機(jī)構(gòu)同意這個(gè)請求，它將給Foobar公司指派域名：。一旦一個(gè)組織被指派到一個(gè)域，這個(gè)后綴將為該組織保留——其他組織將不會(huì)被指派到相同的后綴。例如，一旦被指派，另一個(gè)名為Foobar的組織可以申請或，但不能申請。4.17域名系統(tǒng)（DNS）（6）一旦一個(gè)組織擁有一個(gè)域，它就可以決定是否引入進(jìn)一步的層次結(jié)構(gòu)。一個(gè)小公司可以不選擇進(jìn)一步的層次化，然而大型組織可以選擇多層結(jié)構(gòu)。例如，如果Foobar公司很小，它可能決定所有域名具有下列形式：。如果Foobar大到分布在好幾個(gè)地點(diǎn)，域?qū)哟蔚膯螌咏Y(jié)構(gòu)就無法用來表示不同的地點(diǎn)，結(jié)果域中的域名有如下形式：最后，如果Foobar在每個(gè)地點(diǎn)有許多部門，可用一層域名來區(qū)分這些部門，結(jié)果域名具有如下形式：C4.17域名系統(tǒng)（DNS）（7）此外，DNS允許組織使用地理注冊。例如，國家研究倡導(dǎo)公司登記了域名：cnri.reston.va.us。由于該公司位于美國弗吉尼亞州（Virginia）的Reston鎮(zhèn)。這里這個(gè)公司的計(jì)算機(jī)域名以.us代替了.com作為結(jié)尾。再如，。4.18由WWW開始的域名許多組織設(shè)定的域名反映了其計(jì)算機(jī)提供的服務(wù)。如，，就是提供文件傳輸?shù)姆?wù)。同樣，提供網(wǎng)頁服務(wù)的計(jì)算機(jī)，一般命名為www。這只是一個(gè)傳統(tǒng)，不是說，不叫www的計(jì)算機(jī)就不能提供網(wǎng)頁服務(wù)。如，。4.19DNS的分層結(jié)構(gòu)和服務(wù)模式域名命名系統(tǒng)的一個(gè)主要特點(diǎn)是自治——系統(tǒng)設(shè)計(jì)中允許每個(gè)組織為該組織的計(jì)算機(jī)指派域名或改變這些域名而不必通知中心機(jī)構(gòu)。為了這一目標(biāo)，允許每個(gè)組織在其域名級別內(nèi)運(yùn)行DNS服務(wù)。例如，普度大學(xué)就有為域名為結(jié)尾的計(jì)算機(jī)提供DNS服務(wù)的服務(wù)器。我校也有為結(jié)尾的計(jì)算機(jī)提供DNS服務(wù)的服務(wù)器。4.19DNS的分層結(jié)構(gòu)和服務(wù)模式（2）每個(gè)服務(wù)器包含連向其上級和下級域名服務(wù)器的信息。本質(zhì)上，整個(gè)域名系統(tǒng)以一個(gè)大的分布式數(shù)據(jù)庫的方式工作。而且，給定的服務(wù)員程序可以重復(fù)，即，可以同時(shí)存在多個(gè)DNS服務(wù)員程序的拷貝。這樣，對于像根部服務(wù)員程序這樣負(fù)載大的服務(wù)器很有幫助。當(dāng)一個(gè)新的站點(diǎn)加入因特網(wǎng)時(shí)，該站點(diǎn)在本地DNS服務(wù)器中配置一個(gè)根服務(wù)器表。該站點(diǎn)的服務(wù)器使用給定時(shí)間里響應(yīng)最快的根服務(wù)器。在實(shí)際應(yīng)用中，地理上最近的服務(wù)器往往響應(yīng)得最好。4.19DNS的分層結(jié)構(gòu)和服務(wù)模式（3）DNS服務(wù)器是按層次安排的，該層次對應(yīng)于域名的層次，每個(gè)服務(wù)器作為域名體系中某一部分的管轄者（authority）。一個(gè)根服務(wù)器（rootserver）占據(jù)著這個(gè)層次體系的頂部，它是頂層域（如.com）的管轄者。雖然根服務(wù)器并不包含所有可能的域名，但它知道如何找到其他服務(wù)器。例如雖然它不知道IBM公司的計(jì)算機(jī)名字，但它知道如何找到處理對的請求的DNS服務(wù)器。雖然DNS服務(wù)器的層次跟隨著域名的層次，這兩者并不完全相同。一個(gè)公司可以選擇將它所有的域名都放在一個(gè)服務(wù)器上，也可以選擇運(yùn)行幾個(gè)服務(wù)器。4.19DNS的分層結(jié)構(gòu)和服務(wù)模式（4）4.19DNS的分層結(jié)構(gòu)和服務(wù)模式（5）大多數(shù)具有因特網(wǎng)連接的組織都有一個(gè)域名服務(wù)器，而且，該組織可以自由選擇其服務(wù)員程序的細(xì)節(jié)。例如，只有幾臺計(jì)算機(jī)的組織，可以使用ISP的DNS服務(wù)。而大型組織可以選擇用一臺服務(wù)器記錄所有的計(jì)算機(jī)名稱，也可以將這些計(jì)算機(jī)的名稱分到幾臺DNS服務(wù)器里。每當(dāng)應(yīng)用程序需要將域名翻譯為IP地址時(shí)，應(yīng)用程序成為域名系統(tǒng)的一個(gè)客戶。這個(gè)客戶將待翻譯的域名放在一個(gè)DNS請求信息中，并將這個(gè)請求發(fā)給指定的DNS服務(wù)器。服務(wù)器從請求中取出域名，將它翻譯為對等的IP地址，然后在一個(gè)回答信息中將結(jié)果地址返回給應(yīng)用。4.20域名解析將域名翻譯為對等的IP地址的過程稱為域名解析（nameresolution），域名稱為被解析（resolved）為地址。完成這項(xiàng)翻譯工作的軟件稱為域名解析器（nameresolver,或簡稱解析器）軟件。4.20域名解析（2）每個(gè)解析器被配置在一個(gè)或多個(gè)局域域名服務(wù)器上（使解析器在一個(gè)服務(wù)器無效時(shí)能有候選服務(wù)器）。為了成為DNS服務(wù)器的一個(gè)客戶，解析器將指定的域名放在一個(gè)DNS請求（DNSrequest）信息中，并向局域服務(wù)器發(fā)送這個(gè)信息。解析器接著等待服務(wù)器發(fā)回一個(gè)包含答案的DNS回答（DNSreply）信息。雖然客戶能夠選擇使用UDP（信息范例）或TCP（流范例）與DNS服務(wù)器通信，但解析器大多數(shù)被配置為使用UDP，因?yàn)樗鼘蝹€(gè)請求的開銷較小。4.20域名解析（3）當(dāng)一個(gè)服務(wù)器發(fā)現(xiàn)收到的請求中指定的域名屬于自己的管轄范圍時(shí)，它就直接回答這個(gè)請求。就是說，這個(gè)服務(wù)器在本地?cái)?shù)據(jù)庫中查找該域名，并向解析器發(fā)送一個(gè)回答。然而，當(dāng)服務(wù)器發(fā)現(xiàn)到達(dá)請求中的域名不在自己的管轄范圍時(shí)，另一個(gè)客戶／服務(wù)器交互發(fā)生了。這個(gè)服務(wù)器臨時(shí)成為另一個(gè)域名服務(wù)器的客戶。在第二個(gè)服務(wù)器返回一個(gè)回答后，原先的服務(wù)器向發(fā)送請求的解析器發(fā)送一個(gè)該回答的副本。4.20域名解析（4）一個(gè)DNS服務(wù)器怎樣知道其他DNS服務(wù)器中哪個(gè)是給定域名的管轄者呢？它并不知道。然而，每個(gè)服務(wù)器都知道根服務(wù)器的地址。這樣就足夠了，因?yàn)橛蛎梢詮哪抢锏玫浇馕?。例如，假設(shè)NEDU的服務(wù)器組織，一個(gè)遠(yuǎn)程地點(diǎn)的解析器（如ＵＳＵ）發(fā)送一個(gè)請求給它的局域服務(wù)器L，域名為：Ｗｗｗ．Ｎｅｄｕ．Ｅｄｕ．ｃｎ服務(wù)器L不是這個(gè)域名的管轄者，所以它作為客戶轉(zhuǎn)向另一個(gè)服務(wù)器。第一步中，L向根服務(wù)器發(fā)送一個(gè)請求。根服務(wù)器不是這個(gè)域名的管轄者，但來自根服務(wù)器的應(yīng)答給出了ｃｎ服務(wù)器的位置。當(dāng)收到根服務(wù)器的應(yīng)答后，服務(wù)器L與ｃｎ的服務(wù)器聯(lián)系。雖然它不是ｅｄｕ域名的管轄者，但它知道ｅｄｕ服務(wù)器的位置。于是，它返回一個(gè)應(yīng)答通知L．然后，L與ｅｄｕ．ｃｎ域名的管轄者聯(lián)系，然而，ｅｄｕ．ｃｎ不是ｎｅｄｕ域名的管轄者，但它知道ｎｅｄｕ服務(wù)器的位置。于是，它返回一個(gè)應(yīng)答通知L．最后，L與ｎｅｄｕ．ｅｄｕ．ｃｎ域名的管轄者聯(lián)系，那個(gè)服務(wù)器向L發(fā)出一個(gè)權(quán)威性的回答（authoritativeanswer），要么是這個(gè)域名ｗｗｗ的IP地址，要么指出這個(gè)域名不存在。4.20域名解析（5）在服務(wù)器層次間逐步尋找管轄一個(gè)域名的服務(wù)器的過程稱為反復(fù)查詢解析（iterativequeryresolution），僅在服務(wù)器要解析域名時(shí)使用。應(yīng)用程序所調(diào)用的解析器往往請求遞歸查詢解析（recursivequeryresolution）。也就是，它們請求完全解析——遞歸請求的回答要么是要查看的IP地址，要么是斷言沒有這個(gè)域名。概括如下：主機(jī)上的解析器軟件往往請求遞歸解析，將一個(gè)域名解析為一個(gè)對應(yīng)的地址。當(dāng)一個(gè)服務(wù)器成為另一個(gè)服務(wù)器的客戶時(shí)，它可以請求反復(fù)解析，在服務(wù)器層次間每次一層地逐步查找。4.21DNS服務(wù)的緩沖引用的局部性原理，形成了DNS服務(wù)的緩沖的基礎(chǔ)。DNS的緩沖有兩種形式：空間上：用戶趨向于查找就近的計(jì)算機(jī)域名的頻率，要高于查找遠(yuǎn)處計(jì)算機(jī)域名；時(shí)間上：用戶趨向于反復(fù)查找相同的域名。4.21DNS服務(wù)的緩沖（2）已知：從DNS域名解析器發(fā)出的域名解析請求信息要求提供：含有IP地址的響應(yīng)信息方法：從請求中提取域名N如果（DNS服務(wù)器是N的管轄著）{形成并發(fā)送響應(yīng)給請求者；否則如果（域名N的IP地址在緩存中）{形成并發(fā)送響應(yīng)給請求者；否則{*需要查表回答*如果（域名N的IP地址在管轄著服務(wù)器內(nèi)）{形成并發(fā)送響應(yīng)給請求者；}否則{向跟服務(wù)器發(fā)請求；}接受響應(yīng)，并存入緩存中；形成并發(fā)送響應(yīng)給請求者；}4.21DNS服務(wù)的緩沖（3）所以，每個(gè)DNS服務(wù)器都保留一個(gè)域名緩存。每當(dāng)查找一個(gè)新的域名時(shí)，服務(wù)器將該綁定的一個(gè)副本置于它的緩存中。在與另一個(gè)服務(wù)器通信以申請綁定前，服務(wù)器都查看它的緩存。如果緩存中已經(jīng)包含了答案，服務(wù)器就使用這個(gè)答案來生成回答。4.21DNS服務(wù)的緩沖（4）緩沖有個(gè)基本的問題，就是緩沖保留的時(shí)間。如果緩沖項(xiàng)保留時(shí)間過長，就會(huì)陳舊。所以，管轄服務(wù)器為每個(gè)緩沖項(xiàng)都設(shè)定了一個(gè)緩沖超時(shí)。在局域服務(wù)器回答的響應(yīng)中，資源記錄（ResourceRecord）中含有超時(shí)這一項(xiàng)。所以，DNS緩沖中，超時(shí)的緩沖項(xiàng)將被刪除。4.22DNS項(xiàng)的類型DNS數(shù)據(jù)庫中的每一項(xiàng)包括三個(gè)元素：域名、記錄類型、值。記錄類型說明值怎樣被翻譯。更重要的是，一個(gè)發(fā)給DNS的查詢必須指明域名和類型，服務(wù)器僅僅返回一個(gè)符合查詢類型的綁定。4.22DNS項(xiàng)的類型（2）域名與對應(yīng)的IP地址間的綁定所使用的類型。DNS將這樣的綁定分類為A類（A表示地址類型）。A類綁定是很普通的，當(dāng)用戶提供一個(gè)計(jì)算機(jī)域名給一個(gè)應(yīng)用程序，比如FTP、ping或WWW瀏覽器，應(yīng)用就請求一個(gè)符合A類的綁定。另一種較為常用的類型是MX（MaileXchanger的縮寫，意為郵件交換），它用于將電子郵件中找到的計(jì)算機(jī)地址映射成IP地址。SMTP在向DNS服務(wù)器發(fā)送請求時(shí)，它指明是MX類型。服務(wù)器返回的回答符合請求的類型。這樣，一個(gè)電子郵件系統(tǒng)將收到符合MX類型的回答。4.22DNS項(xiàng)的類型（3）概括如下：域名系統(tǒng)對每一項(xiàng)存儲(chǔ)一個(gè)類型。當(dāng)解析器查找一個(gè)域名時(shí)，它必須指明所希望的類型，一個(gè)DNS服務(wù)器只返回那些符合類型的項(xiàng)。所以，和@是兩臺不同的服務(wù)器，它們的域名分別是A型和MX型，解析時(shí)，也將返回不同的IP地址。4.23別名和CNAME類型的源記錄另一種類型CNAME。CNAME項(xiàng)與文件系統(tǒng)中的符號鏈很相似——它對其他DNS項(xiàng)提供一個(gè)別名。設(shè)Foobar公司有兩臺計(jì)算機(jī)，分別