第六章 應(yīng)用層

第六章應(yīng)用層協(xié)議

(TCP/IP體系)1、域名系統(tǒng)DNS2、文件傳輸協(xié)議3、遠(yuǎn)程終端協(xié)議TELNET4、電子郵件E-mail5、萬維網(wǎng)WWW第六章應(yīng)用層協(xié)議

(TCP/IP體系)應(yīng)用進(jìn)程:為了解決具體的應(yīng)用問題而彼此通信的進(jìn)程。應(yīng)用層的具體內(nèi)容就是規(guī)定應(yīng)用進(jìn)程在通信時所遵循的協(xié)議。每個應(yīng)用層協(xié)議都是為了解決某類應(yīng)用問題，而這些問題需要多個進(jìn)程之間的通信和協(xié)同工作來解決。它不是指用戶的具體應(yīng)用協(xié)議?？蛻?服務(wù)器模式，被服務(wù)/服務(wù)關(guān)系。第六章應(yīng)用層協(xié)議

(TCP/IP體系)客戶軟件的特點(diǎn):在通信時臨時成為客戶，可進(jìn)行本地其它計算。在用戶主機(jī)上運(yùn)行，由用戶調(diào)用。希望進(jìn)行通信時，主動向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送請求?？膳c多個服務(wù)器進(jìn)行通信。無需特殊的硬件和復(fù)雜的操作系統(tǒng)。第六章應(yīng)用層協(xié)議

(TCP/IP體系)服務(wù)器軟件的特點(diǎn):專門用來提供某種服務(wù)的程序，可同時處理多個遠(yuǎn)程客戶的請求。在共享計算機(jī)上運(yùn)行，系統(tǒng)啟動時自動調(diào)用，且不斷運(yùn)行。進(jìn)行通信時，被動等待并接受來自客戶的請求。一般需要性能較高的硬件和高級的操作系統(tǒng)。第六章應(yīng)用層協(xié)議

(TCP/IP體系)客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程使用TCP/IP進(jìn)行通信:客戶運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層服務(wù)器運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層Internet應(yīng)用層應(yīng)用層①發(fā)起連接建立請求②接受連接建立請求第六章應(yīng)用層協(xié)議

(TCP/IP體系)客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程使用TCP/IP進(jìn)行通信:客戶1運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層客戶2運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層Internet計算機(jī)1計算機(jī)2服務(wù)器1運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層服務(wù)器2計算機(jī)3第六章應(yīng)用層協(xié)議

(TCP/IP體系)TCP/IP體系在應(yīng)用層采用C/S模式：客戶進(jìn)程由用戶調(diào)用，主動向（遠(yuǎn)端）服務(wù)器進(jìn)程發(fā)送通信請求；服務(wù)器進(jìn)程由系統(tǒng)調(diào)用，被動等待并接受，響應(yīng)多個客戶進(jìn)程的請求。應(yīng)用層的主要協(xié)議有：DNS、SMTP、FTP、HTTP、TELNET，SNMP等。第一節(jié)域名系統(tǒng)DNS1、因特網(wǎng)的域名結(jié)構(gòu)用戶使用“主機(jī)名字”，網(wǎng)絡(luò)中路由器尋址使用“IP地址”，需要映射：主機(jī)名字IP地址。早期的ARPANET使用“名字~IP地址”的查找表（HOSTS文件）。1983年因特網(wǎng)開始使用層次結(jié)構(gòu)的域名系統(tǒng)DNS。因特網(wǎng)使用DNS——C/S模式的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：主機(jī)命名方式

DNS分級管理策略第一節(jié)域名系統(tǒng)DNS1、因特網(wǎng)的域名結(jié)構(gòu)

域名：對于任意一臺連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)（或路由器端口），設(shè)置一個唯一的按層次結(jié)構(gòu)表示的名字。域名格式：域名名字由63個字母和數(shù)字組成，整個域名長度〈255個字符。域名=…...?三級域名?二級域名?頂級域名頂級域名（三類）：國家類（cn、us、uk、jp）、國際類（int）、通用類（com、net、org、edu、gov）。第一節(jié)域名系統(tǒng)DNS1、因特網(wǎng)的域名結(jié)構(gòu)二級域名（由所屬頂級域名的管理部門分配，兩類）：類別域名（ac、com、edu、gov、net、org）、行政區(qū)域名（bj、sh、js）。三級域名：中國在二級域名edu下的三級域名由CERNET中心管理，其它三級域名由中國互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息中心CNNIC管理。第一節(jié)域名系統(tǒng)DNS2、DNS分級管理策略因特網(wǎng)的域名系統(tǒng)包含多個域名服務(wù)器，按域名的層次安排，每個域名服務(wù)器只管轄域名體系中的一部分，并提供指向其它域名服務(wù)器的路徑信息。y服務(wù)器授權(quán)服務(wù)器comabcxuvw根服務(wù)器服務(wù)器授權(quán)服務(wù)器第一節(jié)域名系統(tǒng)DNS2、DNS分級管理策略ycomabcxuvw根服務(wù)器服務(wù)器授權(quán)服務(wù)器服務(wù)器授權(quán)服務(wù)器XYZMSW主機(jī)主機(jī)第一節(jié)域名系統(tǒng)DNS例：設(shè)主機(jī)向主機(jī)通信?？蛻鬒P=5IP=5IP()?IP()?向服務(wù)器查詢IP()?主機(jī)

DNS服務(wù)器DNS服務(wù)器本地DNS服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)遠(yuǎn)地服務(wù)器向服務(wù)器查詢.com頂級DNS服務(wù)器IP()?第一節(jié)域名系統(tǒng)DNS3、DNS的改進(jìn)缺點(diǎn)：頂級域名服務(wù)器負(fù)載過重；頂級域名服務(wù)器故障影響大；查詢層次多效率低。改進(jìn)：主機(jī)啟動時，下載本網(wǎng)絡(luò)DNS服務(wù)器的全部“域名，IP地址”表；主機(jī)設(shè)置高速緩存，存放本主機(jī)最近用過的“域名，IP地址，提供該IP地址的授權(quán)服務(wù)器地址”；主機(jī)只在本機(jī)緩存和下載庫中無所查詢的域名時，才向頂級DNS服務(wù)器發(fā)出請求。第二節(jié)文件傳輸協(xié)議1、文件傳輸協(xié)議FTPFTP的主要功能：完成從一個系統(tǒng)到另一個系統(tǒng)完整的文件拷貝。

FTP工作模式客戶端服務(wù)器端數(shù)據(jù)連接控制連接FTP客戶TCP實體TCP實體FTP服務(wù)器傳送層應(yīng)用層

FTP連接的建立：FTP服務(wù)器熟知端口號為21。

FTP的訪問：/。第二節(jié)文件傳輸協(xié)議1、文件傳輸協(xié)議FTPFTP客戶與FTP服務(wù)器要建立雙重TCP連接，即控制連接和數(shù)據(jù)連接。

FTP是“交互式會話”工作方式：客戶調(diào)用FTP，同服務(wù)器建立起一次會話過程。控制連接用于維持會話，直至退出FTP。控制連接傳輸“控制命令”?？蛻裘刻峤灰粋€客戶命令，服務(wù)器就同客戶建立一個數(shù)據(jù)連接，繼而傳輸文件數(shù)據(jù)，隨后釋放連接。第二節(jié)文件傳輸協(xié)議1、文件傳輸協(xié)議FTPFTP連接的建立：

FTP服務(wù)器的熟知端口號為21，保留端口號為20。客戶FTP”控制進(jìn)程“申請一個隨機(jī)分配的本地端口號(如1010)，同服務(wù)器端口21建立控制連接。當(dāng)客戶有數(shù)據(jù)傳輸請求時，由服務(wù)器的”數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程“在本地端口20和客戶分配端口1010之間建立數(shù)據(jù)連接。第二節(jié)文件傳輸協(xié)議1、文件傳輸協(xié)議FTPFTP的訪問：嚴(yán)格FTP訪問要求客戶在服務(wù)器上注冊合法帳戶（用戶名，口令）。非嚴(yán)格的FTP訪問即“匿名FTP”。客戶訪問支持匿名FTP的服務(wù)器時，注冊名為“anonymous”，口令為“guest”。目前，有1000多個FTP服務(wù)器對因特網(wǎng)用戶開放。在UNIX和win9x的命令行方式下：ftp↙。進(jìn)入FTP命令環(huán)境。win9x下的FTP軟件有：cuteFTP、wsFTP、leapFTP等。第二節(jié)文件傳輸協(xié)議2、簡單文件傳輸協(xié)議TFTP

簡單文件傳送協(xié)議TFTP：很小且易于實現(xiàn)的文件傳輸協(xié)議，代碼所占內(nèi)存較小，使用UDP數(shù)據(jù)報。

TFTP有差錯改正措施支持文件傳輸，不支持交互無龐大的命令集，無列目錄功能，無法鑒別用戶身份第二節(jié)文件傳輸協(xié)議2、簡單文件傳輸協(xié)議TFTPTFTP的主要特點(diǎn)：每次傳送的數(shù)據(jù)PDU中有512字節(jié)的數(shù)據(jù)，但最后一次可以不足512字節(jié)數(shù)據(jù)PDU也稱為文件塊，每個塊按序編號，從

1開始支持ASCII碼或二進(jìn)制傳送可對文件進(jìn)行讀或?qū)懯褂煤芎唵蔚氖撞康诙?jié)文件傳輸協(xié)議2、簡單文件傳輸協(xié)議TFTPTFTP有五種協(xié)議數(shù)據(jù)單元：讀請求PDU

寫請求PDU

數(shù)據(jù)PDU

確認(rèn)PDU

差錯PDU第二節(jié)文件傳輸協(xié)議2、簡單文件傳輸協(xié)議TFTPTFTP有五種協(xié)議數(shù)據(jù)單元：1文件名0方式0字節(jié)2n1n1讀請求PDU2文件名0方式0字節(jié)2n1n1寫請求PDU字節(jié)2n512數(shù)據(jù)PDU3塊編號數(shù)據(jù)第二節(jié)文件傳輸協(xié)議2、簡單文件傳輸協(xié)議TFTPTFTP有五種協(xié)議數(shù)據(jù)單元：字節(jié)22確認(rèn)PDU4塊編號字節(jié)22n1差錯PDU5差錯代碼差錯信息0第三節(jié)遠(yuǎn)程終端協(xié)議TELNET遠(yuǎn)程登錄TELNET是一個簡單的遠(yuǎn)程終端協(xié)議。用戶可以用TELNET通過TCP連接注冊到遠(yuǎn)地的另一個主機(jī)上。采用的工作模式是C/S模式，其核心是網(wǎng)絡(luò)虛擬終端NVT，客戶軟件將用戶擊鍵和命令轉(zhuǎn)換成NVT格式，并送交服務(wù)器。服務(wù)器軟件將收到的數(shù)據(jù)和命令，從NVT格式轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)地系統(tǒng)所需要的格式。第三節(jié)遠(yuǎn)程終端協(xié)議TELNETTELNET使用網(wǎng)絡(luò)虛擬終端NVT格式客戶服務(wù)器使用客戶端的格式使用服務(wù)器端的格式使用NVT的格式客戶端因特網(wǎng)服務(wù)器端TCP連接第四節(jié)電子郵件E-mail1、電子郵件系統(tǒng)概述

82年，簡單郵件傳送協(xié)議SMTP，因特網(wǎng)文本報文格式ITMF。93年，通用（多用途）因特網(wǎng)郵件擴(kuò)充MIME。96年修訂后成為因特網(wǎng)草案標(biāo)準(zhǔn)。典型的本地E-mail系統(tǒng)：用戶發(fā)郵件用戶收郵件用戶接口郵箱發(fā)送緩沖區(qū)接收發(fā)送接收郵件TCP連接（端口號25）發(fā)送郵件TCP連接（自由端口）報文傳送代理MTA用戶代理UA服務(wù)器客戶第四節(jié)電子郵件E-mail

用戶代理UA的功能：編輯、顯示、處理。說明：為用戶的讀、寫、收、發(fā)操作提供接口環(huán)境。報文傳送代理MTA的功能：發(fā)送郵件：作為客戶，同目的端郵件服務(wù)器建立TCP連接，發(fā)送。接收郵件：作為服務(wù)器，接收遠(yuǎn)端客戶發(fā)來的郵件，放入郵箱。報告：將郵件傳送情況（拒絕、丟失、已交付）向UA報告。第四節(jié)電子郵件E-mail

因特網(wǎng)中的E-mail系統(tǒng)：UA用戶本地系統(tǒng)郵箱緩沖區(qū)用戶緩沖區(qū)郵箱本地MTAUA本地MTAMTAMTAMTA本地系統(tǒng)報文傳送系統(tǒng)

電子郵件的地址格式：收信人郵箱名@郵箱所在主機(jī)的域名說明：傳送過程中，各MTA根據(jù)目的主機(jī)的域名進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；到達(dá)目的主機(jī)后，該主機(jī)的MTA根據(jù)郵箱名將郵件放入相應(yīng)郵箱。第四節(jié)電子郵件E-mail一個典型的電子郵件系統(tǒng)三個組成構(gòu)件：用戶代理、服務(wù)器以及相應(yīng)的電子郵件協(xié)議。用戶代理郵件服務(wù)器郵件服務(wù)器用戶代理SMTP發(fā)送郵件TCP連接SMTP發(fā)送郵件TCP連接POP3讀取郵件TCP連接郵件緩存用戶郵箱郵件緩存用戶郵箱第四節(jié)電子郵件E-mail2、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTPSMTP是MTA之間進(jìn)行通信的協(xié)議；發(fā)送方SMTP對發(fā)送隊列進(jìn)行管理；例如：一個郵件發(fā)往同一個主機(jī)上的多個郵箱，僅發(fā)送一次；多個待發(fā)送的郵件發(fā)往同一主機(jī)，僅建立一次TCP連接。第四節(jié)電子郵件E-mail2、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP

發(fā)送方SMTP具有差錯處理能力；（對于目的主機(jī)不可達(dá)，實行重新排隊重發(fā)；多次不可達(dá)，返回出錯信息給發(fā)信者郵箱。）接收方SMTP將收到的郵件放入轉(zhuǎn)發(fā)隊列中（中間結(jié)點(diǎn)），或存入相應(yīng)郵箱（目的結(jié)點(diǎn)）。第四節(jié)電子郵件E-mail3、SMTP的命令與響應(yīng)

SMTP的操作通過發(fā)方SMTP實體同收方SMTP實體之間一系列命令和響應(yīng)來實現(xiàn)。發(fā)方SMTP實體發(fā)起建立TCP連接；發(fā)方發(fā)送命令（規(guī)定格式的ASCII碼字符串）；收方對每條命令，發(fā)送一條響應(yīng)（規(guī)定格式的ASCII碼字符串）。

第四節(jié)電子郵件E-mail3、SMTP的命令與響應(yīng)

SMTP命令及格式含義

HELLO〈域名〉發(fā)送方標(biāo)識

MAILFROM：〈發(fā)方地址〉郵件發(fā)送者標(biāo)識

RECPTO：〈收方地址〉郵件接收者標(biāo)識

DATA開始傳送文本部分

RSET非正常退出

NOOP無操作

QUIT釋放TCP連接第四節(jié)電子郵件E-mail3、SMTP的命令與響應(yīng)

SMTP響應(yīng)代碼含義

220主機(jī)服務(wù)就緒

250被請求的郵件操作已完成

251非本地用戶，將轉(zhuǎn)發(fā)至〈路徑〉450請求的郵件操作未被執(zhí)行（郵箱忙）

451請求的郵件操作失?。ū镜夭铄e）

452請求的郵件操作未被執(zhí)行（內(nèi)存不夠）

500語法錯誤，命令無法識別

550請求的郵件操作未被執(zhí)行（郵箱不存在）第四節(jié)電子郵件E-mail4、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP操作的三個階段：建立TCP連接：發(fā)方向目的主機(jī)發(fā)出TCP連接請求，經(jīng)過三次握手建立；收方響應(yīng)“220serviceready”；發(fā)方發(fā)送命令“HELLO〈發(fā)方主機(jī)域名〉”；收方響應(yīng)“250OK”

準(zhǔn)備接收郵件，若不提供服務(wù)，響應(yīng)“421servicenotavailable”。第四節(jié)電子郵件E-mail4、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP操作的三個階段：郵件傳送（三個步驟）：MAIL命令（給出發(fā)信人地址）、RCPT命令（給出收信人地址）、

DATA命令（啟動數(shù)據(jù)傳送）。釋放TCP連接：發(fā)方發(fā)送QUIT命令，收方響應(yīng)“221〈收方域名〉closingconnection”，收方啟動釋放TCP連接過程；發(fā)方收到響應(yīng)221

后，啟動釋放TCP連接過程。第四節(jié)電子郵件E-mail5、電子郵件文本格式郵件文本由首部和主體組成。RFC822對首部作出規(guī)定。如：Date:Wen,19Dec200120:30:20From:”StefanneGrumbach”<StefanneG@Subject:SayHELLOToYouTo:chenx@cc:mengxf@bcc:gaom@第四節(jié)電子郵件E-mail6、郵件轉(zhuǎn)發(fā)、電子郵件網(wǎng)關(guān)及郵局協(xié)議郵件轉(zhuǎn)發(fā)：將郵件中使用的郵件地址映射為一個或多個新的郵件地址。涉及郵件轉(zhuǎn)發(fā)器和郵件發(fā)送清單。電子郵件網(wǎng)關(guān)：專門處理郵件發(fā)送清單的計算機(jī)。郵局協(xié)議（POP）：TCP/IP中對電子信箱進(jìn)行遠(yuǎn)程存取的協(xié)議。第四節(jié)電子郵件E-mail6、郵件轉(zhuǎn)發(fā)、電子郵件網(wǎng)關(guān)及郵局協(xié)議

POP郵局協(xié)議，是一類簡單、功能有限的郵件讀取協(xié)議。目前常用的是POP3。它采用C/S模式，由用戶POP客戶程序與ISP郵件服務(wù)器的POP服務(wù)器建立TCP連接，并允許用戶從其個人計算機(jī)對郵箱內(nèi)容進(jìn)行存取。特點(diǎn)：郵件服務(wù)器只能傳輸電子郵件，而POP服務(wù)器還能向用戶提供郵箱內(nèi)容的信息。第四節(jié)電子郵件E-mail6、郵件轉(zhuǎn)發(fā)、電子郵件網(wǎng)關(guān)及郵局協(xié)議因特網(wǎng)報文存取協(xié)議IMAP，目前流行的是IMAP4。協(xié)議采用C/S模式，由用戶IMAP客戶程序與ISP郵件服務(wù)器的IMAP服務(wù)器建立TCP連接，用戶可以在PC機(jī)上操縱ISP的郵件服務(wù)器的郵箱，IMAP是一個聯(lián)機(jī)協(xié)議。特點(diǎn)：用戶可以在任何不同地方使用不同的計算機(jī)隨時閱讀和處理自己的郵件。POP3的ISP郵件服務(wù)器不保存已經(jīng)讀取過的信件。第四節(jié)電子郵件E-mail7、通用因特網(wǎng)郵件擴(kuò)充MIMESMTP存在的問題：

SMTP不能傳送可執(zhí)行文件或其他二進(jìn)制對象

SMTP限于傳送7位的ASCII碼

SMTP服務(wù)器會拒絕超過一定長度的郵件某些SMTP的實現(xiàn)并沒有完全遵循[RFC821]

的SMTP標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)電子郵件E-mail7、通用因特網(wǎng)郵件擴(kuò)充MIME

某些SMTP的實現(xiàn)并沒有完全遵循[RFC821]

的SMTP標(biāo)準(zhǔn)：回車、換行的刪除和增加超過76個字符時的處理后面多余空格的刪除將制表符tab轉(zhuǎn)換為空格第四節(jié)電子郵件E-mail7、通用因特網(wǎng)郵件擴(kuò)充MIMEMIMEMIMESMTPSMTP用戶用戶7位ASCII碼7位ASCII碼7位ASCII碼非ASCII碼非ASCII碼第四節(jié)電子郵件E-mail7、通用因特網(wǎng)郵件擴(kuò)充MIMEMIME主要包括三部分內(nèi)容：

5個新的郵件首部字段，這些字段提供了有關(guān)郵件主體的信息，可以包含在[RFC822]首部。定義了許多郵件內(nèi)容的格式，對多媒體電子郵件表示方法進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。定義了傳送編碼，可對任何內(nèi)容格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而不會被郵件系統(tǒng)改變。第五節(jié)萬維網(wǎng)WWW1、萬維網(wǎng)WWW萬維網(wǎng)WWW是一個大規(guī)模的、聯(lián)機(jī)式的信息儲藏所，它以C/S模式工作。Web服務(wù)器存放大量超文本和超媒體信息，利用超鏈接相聯(lián)系，構(gòu)成分布式系統(tǒng)?？蛻魴C(jī)通過瀏覽器訪問服務(wù)器文檔，文檔以頁面形式在客戶瀏覽器窗口顯示。第五節(jié)萬維網(wǎng)WWW萬維網(wǎng)站點(diǎn)A萬維網(wǎng)站點(diǎn)D萬維網(wǎng)站點(diǎn)E鏈接關(guān)系萬維網(wǎng)站點(diǎn)C萬維網(wǎng)站點(diǎn)B鏈接關(guān)系鏈接關(guān)系第五節(jié)萬維網(wǎng)WWW2、統(tǒng)一資源定位器URLURL是在WWW上進(jìn)行資源定位的標(biāo)準(zhǔn)格式，由三部分組成：

<協(xié)議名>://<主機(jī)名>:<端口>/<路徑>如：

/pub/abc.txt

/docs/aaa.htmltelnet:///.7cmailto:chenx@第五節(jié)萬維網(wǎng)WWW3、超文本傳送協(xié)議HTTPHTTP操作過程：

Web站點(diǎn)的服務(wù)器進(jìn)程不斷監(jiān)聽TCP端口80。收到客戶進(jìn)程（瀏覽器）發(fā)送到端口80的連接請求后，建立TCP連接。服務(wù)器向瀏覽器返回所請求的頁面，隨即釋放連接。

HTTP規(guī)定了在瀏覽器和服務(wù)器之間的請求/響應(yīng)的規(guī)則和格式：請求：規(guī)定格式的ASCII碼串；響應(yīng)：MIME格式報文。第五節(jié)萬維網(wǎng)WWW3、超文本傳送協(xié)議HTTPHTTP操作過程：瀏覽器程序服務(wù)器程序鏈接到URL的超鏈HTTP因