應(yīng)用層協(xié)議與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

應(yīng)用層協(xié)議與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法第1頁(yè)/共141頁(yè)第4章

應(yīng)用層協(xié)議與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法第2頁(yè)/共141頁(yè)主要內(nèi)容第3頁(yè)/共141頁(yè)4.1網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法4.1.1

互聯(lián)網(wǎng)端系統(tǒng)與核心交換的基本概念面對(duì)復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，研究者必須遵循網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究中“分而治之”的分層結(jié)構(gòu)思想，在解決過程中對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象。在各種簡(jiǎn)化和抽象方法中，將互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為邊緣部分與核心交換部分是最有效的方法之一。核心交換部分包括由大量路由器互聯(lián)的廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)。第4頁(yè)/共141頁(yè)將互聯(lián)網(wǎng)抽象為邊緣部分與核心交換部分的結(jié)構(gòu)示意圖第5頁(yè)/共141頁(yè)核心交換部分與邊緣部分的關(guān)系核心交換部分包括由大量路由器互聯(lián)的廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)；互聯(lián)網(wǎng)邊緣部分主要包括大量接入互聯(lián)網(wǎng)的主機(jī)和用戶設(shè)備；邊緣部分利用核心交換部分所提供的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)功能，使得接入互聯(lián)網(wǎng)的主機(jī)之間能夠相互通信和共享資源。第6頁(yè)/共141頁(yè)端系統(tǒng)的概念（1）邊緣部分的用戶設(shè)備也稱為端系統(tǒng)（endsystem）；端系統(tǒng)是能夠運(yùn)行FTP應(yīng)用程序、E-mail應(yīng)用程序、Web應(yīng)用程序，或P2P文件共享的Napster應(yīng)用程序、Skype即時(shí)通信應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)；端系統(tǒng)又被統(tǒng)稱為主機(jī)（host）；第7頁(yè)/共141頁(yè)端系統(tǒng)的概念（2）在未來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，端系統(tǒng)的主機(jī)類型將從計(jì)算機(jī)擴(kuò)展到所有能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，如手持終端PDA、固定與移動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)、電視機(jī)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器結(jié)點(diǎn)，以及各種家用電器。第8頁(yè)/共141頁(yè)應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)的概念網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序運(yùn)行在端系統(tǒng)，核心交換部分為應(yīng)用程序進(jìn)程通信提供服務(wù)；應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)（applicationarchitecture）的概念使得網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程變得容易和規(guī)范。第9頁(yè)/共141頁(yè)應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)的基本概念第10頁(yè)/共141頁(yè)4.1.2應(yīng)用進(jìn)程間相互作用模式應(yīng)用進(jìn)程間相互作用模式的基本概念在應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)的分類中使用的客戶/服務(wù)器（C/S）的術(shù)語對(duì)于理解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是有利的，但是與應(yīng)用進(jìn)程間相互作用模式容易產(chǎn)生混淆；在TCP/IP協(xié)議體系中，進(jìn)程之間相互作用采用的是客戶/服務(wù)器模式；在客戶/服務(wù)器模式中，客戶與服務(wù)器分別表示相互通信的兩個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程。第11頁(yè)/共141頁(yè)進(jìn)程通信中的客戶/服務(wù)器模式第12頁(yè)/共141頁(yè)C/S工作模式的特點(diǎn)（1）服務(wù)器程序在固定的IP地址和熟知的端口號(hào)上一直處于打開狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備接收客戶端的服務(wù)請(qǐng)求；客戶端程序可以根據(jù)用戶需要，在訪問服務(wù)器時(shí)打開；客戶端之間不能夠直接通信；第13頁(yè)/共141頁(yè)C/S工作模式的特點(diǎn)（2）當(dāng)同時(shí)向服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求的客戶數(shù)量比較多時(shí)，一臺(tái)服務(wù)器不能滿足多個(gè)客戶請(qǐng)求的需要。人們經(jīng)常使用由多臺(tái)服務(wù)器組成的服務(wù)器集群（serverfarm）構(gòu)成一個(gè)虛擬服務(wù)器；如果在客戶數(shù)量比較少，或者客戶服務(wù)請(qǐng)求不頻繁時(shí)，也可以將多種服務(wù)器應(yīng)用程序安裝在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中。一臺(tái)服務(wù)器就可以提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。第14頁(yè)/共141頁(yè)P(yáng)2P工作模式的特點(diǎn)P2P應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)分為：純P2P模式P2P與C/S混合模式第15頁(yè)/共141頁(yè)純P2P模式的應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所有的結(jié)點(diǎn)地位是平等的，都可以以對(duì)等的方式直接通信；純P2P應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)的典型例子如Gnutella。Gnutella是一個(gè)P2P文件共享應(yīng)用程序；P2P工作模式的最大優(yōu)點(diǎn)是它的信息共享的靈活性與系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。在一個(gè)P2P文件共享應(yīng)用程序中，可以有數(shù)以百萬計(jì)的對(duì)等結(jié)點(diǎn)加入，每個(gè)結(jié)點(diǎn)即可以作為一個(gè)客戶端，也可以起到服務(wù)器的作用。第16頁(yè)/共141頁(yè)P(yáng)2P與C/S的混合模式隨著P2P規(guī)模的擴(kuò)大，很多P2P應(yīng)用實(shí)際上采用P2P與C/S的混合模式；典型的軟件是Napster；在Napster系統(tǒng)中，共享的MP3文件是直接在兩個(gè)對(duì)等結(jié)點(diǎn)之間直接傳輸，但是提出共享請(qǐng)求的結(jié)點(diǎn)需要通過一個(gè)查詢服務(wù)器找到當(dāng)前打開的對(duì)等結(jié)點(diǎn)的地址；目前大量使用的P2P即時(shí)通信程序也采用P2P與C/S的混合模式。第17頁(yè)/共141頁(yè)4.1.4網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與應(yīng)用層協(xié)議

—應(yīng)用層協(xié)議規(guī)定應(yīng)用程序進(jìn)程之間通信所遵循的通信規(guī)則。

應(yīng)用層協(xié)議的基本內(nèi)容：交換報(bào)文的類型，如請(qǐng)求報(bào)文與應(yīng)答報(bào)文；各種報(bào)文格式與包含的字段類型；對(duì)每個(gè)字段意義的描述；進(jìn)程在什么時(shí)間、如何發(fā)送報(bào)文，以及如何響應(yīng)。第18頁(yè)/共141頁(yè)應(yīng)用層協(xié)議的類型標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議E-mail、FTP、TELNET、Web等協(xié)議以RFC文檔的方式公布遵守RFC文檔所制定的應(yīng)用層協(xié)議開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)之間可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和互操作；專用的應(yīng)用層協(xié)議目前P2P文件共享的應(yīng)用層協(xié)議一般都屬于專用協(xié)議。第19頁(yè)/共141頁(yè)4.1.5網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)低層提供服務(wù)的要求

應(yīng)用程序的開發(fā)者將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的實(shí)際需求來決定傳輸層是選擇TCP協(xié)議還是UDP協(xié)議，以及主要的技術(shù)參數(shù)；第20頁(yè)/共141頁(yè)傳輸層協(xié)議是在主機(jī)的操作系統(tǒng)控制下，為應(yīng)用程序提供確定的服務(wù)。傳輸層QoS表現(xiàn)在：可靠性、帶寬與延時(shí)等方面。第21頁(yè)/共141頁(yè)E-mail、FTP、TELNET、Web、IM、IPTV、VoIP，以及金融應(yīng)用系統(tǒng)、電子政務(wù)、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、帶寬和延時(shí)要求不同；金融應(yīng)用系統(tǒng)、電子政務(wù)、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸蟾?；IPTV、VoIP等對(duì)帶寬和延時(shí)要求比較高，而對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸蟛皇呛車?yán)格，一個(gè)分組的丟失一般不會(huì)影響語音與圖像的收聽或觀看的效果。第22頁(yè)/共141頁(yè)4.1.6網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)傳輸層協(xié)議的選擇TCP協(xié)議可以提供的服務(wù)：支持可靠的面向連接服務(wù)支持字節(jié)流傳輸服務(wù)支持全雙工服務(wù)第23頁(yè)/共141頁(yè)選擇TCP協(xié)議時(shí)需要注意的問題TCP協(xié)議的擁塞控制機(jī)制是通過限制每個(gè)TCP連接來達(dá)到公平使用網(wǎng)絡(luò)帶寬的方法；對(duì)于有最低帶寬限制的實(shí)時(shí)視頻應(yīng)用來說，抑制傳輸速率會(huì)造成嚴(yán)重的影響；實(shí)時(shí)視頻應(yīng)用應(yīng)該選擇UDP協(xié)議，而不是TCP協(xié)議。第24頁(yè)/共141頁(yè)UDP協(xié)議能夠提供的服務(wù)UDP是一種無連接、不可靠的傳輸層協(xié)議；UDP協(xié)議沒有提供擁塞控制機(jī)制；UDP協(xié)議不提供最小延時(shí)保證。第25頁(yè)/共141頁(yè)應(yīng)用層協(xié)議與傳輸層協(xié)議的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類型應(yīng)用層協(xié)議傳輸層協(xié)議E-mailSTMPTCPTELNETTELNETTCPWebHTTPTCPFTPFTPTCPDNSDNSUDP或TCP流媒體RealNetworkUDP或TCPVoIPNet2phoneUDP第26頁(yè)/共141頁(yè)4.2域名系統(tǒng)DNS4.2.1DNS的基本概念DNS的作用是將主機(jī)域名轉(zhuǎn)換IP地址，它使得各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成為可能，因此它是互聯(lián)網(wǎng)所有應(yīng)用層協(xié)議的基礎(chǔ)。第27頁(yè)/共141頁(yè)DNS

與其

他網(wǎng)

絡(luò)應(yīng)

用的

關(guān)系第28頁(yè)/共141頁(yè)域名系統(tǒng)DNS必須具備的基本功能：名字空間定義：系統(tǒng)必須提供一個(gè)所有可能出現(xiàn)的結(jié)點(diǎn)命名的名字空間；名字注冊(cè)：系統(tǒng)必須為每臺(tái)主機(jī)分配一個(gè)在全網(wǎng)具有唯一性的名字；名字解析：系統(tǒng)要為用戶提供一種有效的完成主機(jī)名與網(wǎng)絡(luò)IP地址轉(zhuǎn)換的機(jī)制。第29頁(yè)/共141頁(yè)域名系統(tǒng)的功能第30頁(yè)/共141頁(yè)4.2.2DNS的實(shí)現(xiàn)域名空間和資源記錄DNS名字空間被組織成“域”與“子域”的層次結(jié)構(gòu)，它在結(jié)構(gòu)上像計(jì)算機(jī)中的樹狀文件目錄結(jié)構(gòu)；域名空間和資源記錄是樹型命名空間結(jié)構(gòu)和與域名相關(guān)數(shù)據(jù)的技術(shù)規(guī)范。第31頁(yè)/共141頁(yè)域名服務(wù)器域名服務(wù)器是一組用來保存域名樹結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)信息的服務(wù)器程序；地址解析程序地址解析程序可以從域名服務(wù)器中檢索客戶請(qǐng)求查詢的某個(gè)域名對(duì)應(yīng)的IP地址；第32頁(yè)/共141頁(yè)域名空間和資源記錄、域名服務(wù)器與地址解析程序的關(guān)系

用戶通過本地地址解析程序的簡(jiǎn)單的過程調(diào)用或系統(tǒng)調(diào)用，對(duì)域名系統(tǒng)進(jìn)行訪問；從地址解析程序的角度看，域名系統(tǒng)是由數(shù)量未知的域名服務(wù)器構(gòu)成的系統(tǒng)，地址解析程序?qū)⒚恳粋€(gè)域名系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫(kù)視為基本靜態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)；域名服務(wù)器必須周期性地對(duì)本地的區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新，對(duì)來自于地址解析程序的請(qǐng)求進(jìn)行并行處理。第33頁(yè)/共141頁(yè)DNS根域名服務(wù)器DNS域名服務(wù)器的設(shè)置遵循了層次結(jié)構(gòu)原則；DNS根域名服務(wù)器對(duì)于DNS系統(tǒng)的整體運(yùn)行具有極為重要的作用；任何原因造成根域名服務(wù)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)DNS系統(tǒng)的關(guān)閉；出于安全的原因，DNS根域名服務(wù)器不可能只有一臺(tái)，目前存在13個(gè)DNS根域名服務(wù)器；大多數(shù)根域名服務(wù)器由多臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成的服務(wù)器集群組成。有些根域名服務(wù)器由分布在不同地理位置的多臺(tái)鏡像DNS服務(wù)器組成。第34頁(yè)/共141頁(yè)4.2.3域名數(shù)據(jù)庫(kù)DNS必須有一個(gè)大型的、分布式的域名數(shù)據(jù)庫(kù)；域名數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的是按層次管理的域名空間數(shù)據(jù)；這種層次結(jié)構(gòu)可表示為根在上面的樹形結(jié)構(gòu)，結(jié)點(diǎn)都是根的子孫；所有結(jié)點(diǎn)都是可以萌發(fā)新枝葉的點(diǎn)，通常將結(jié)點(diǎn)和葉都稱為結(jié)點(diǎn)。第35頁(yè)/共141頁(yè)RFC1034表示的域名空間結(jié)構(gòu)第36頁(yè)/共141頁(yè)4.2.4域名解析的基本工作原理域名解析方法：遞歸解析（recursiveresolution）反復(fù)解析（iterativeresolution）第37頁(yè)/共141頁(yè)主機(jī)向本地域名服務(wù)器查詢過程第38頁(yè)/共141頁(yè)遞歸解析中客戶與服務(wù)器的交互過程第39頁(yè)/共141頁(yè)反復(fù)解析中客戶與服務(wù)器的交互過程第40頁(yè)/共141頁(yè)4.3主機(jī)配置與動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議DHCP對(duì)于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)來說，要將一臺(tái)主機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)必須配置以下一些參數(shù)：本地網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)路由器地址；主機(jī)應(yīng)該使用的網(wǎng)絡(luò)掩碼；為主機(jī)提供特定服務(wù)的服務(wù)器地址，如DNS、E-mail服務(wù)器；本地網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸單元MTU長(zhǎng)度值；IP分組的生存時(shí)間TTL值。第41頁(yè)/共141頁(yè)4.3.1主機(jī)配置的基本概念對(duì)于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)以及遠(yuǎn)程主機(jī)、移動(dòng)設(shè)備、無盤工作站和地址共享配置，用手工進(jìn)行主機(jī)配置已經(jīng)不可能實(shí)現(xiàn)；動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議可以為主機(jī)自動(dòng)分配IP地址及其他一些重要的參數(shù)；第42頁(yè)/共141頁(yè)4.3.2DHCP協(xié)議的基本內(nèi)容

DHCP服務(wù)器的主要功能地址儲(chǔ)存與管理；配置參數(shù)的儲(chǔ)存和管理；租用管理；響應(yīng)客戶主機(jī)請(qǐng)求；服務(wù)管理。第43頁(yè)/共141頁(yè)DHCP客戶端的主要功能發(fā)起配置；配置參數(shù)管理；租用管理；報(bào)文重傳。第44頁(yè)/共141頁(yè)DHCP

客戶與

服務(wù)器

交互過程第45頁(yè)/共141頁(yè)DHCP

中繼代

理采用

單播方

式轉(zhuǎn)發(fā)

發(fā)現(xiàn)報(bào)文第46頁(yè)/共141頁(yè)4.4電子郵件系統(tǒng)4.4.1互聯(lián)網(wǎng)電子郵件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路所有郵件都使用標(biāo)準(zhǔn)的地址格式，并且每個(gè)郵箱在其命名空間里是惟一的。所有郵件報(bào)文都使用統(tǒng)一的報(bào)文格式，從而保證不同系統(tǒng)之間郵件可以交換。使用統(tǒng)一的報(bào)文傳遞協(xié)議向最終用戶傳遞報(bào)文。第47頁(yè)/共141頁(yè)4.4.2電子郵件體系結(jié)構(gòu)與基本工作原理電子郵件的工作原理第48頁(yè)/共141頁(yè)電子郵件協(xié)議STMP原理示意圖第49頁(yè)/共141頁(yè)郵件傳輸代理MTA與用戶代理UA的概念第50頁(yè)/共141頁(yè)中繼MTA服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)郵件的結(jié)構(gòu)第51頁(yè)/共141頁(yè)在互聯(lián)網(wǎng)中郵件報(bào)文傳輸過程第52頁(yè)/共141頁(yè)4.4.3郵件報(bào)文交付的3個(gè)階段第53頁(yè)/共141頁(yè)4.4.4SMTP協(xié)議的基本內(nèi)容SMTP命令和應(yīng)答第54頁(yè)/共141頁(yè)主要的SMTP命令關(guān)鍵詞變量HELO發(fā)送端的主機(jī)名MAILFROM發(fā)信人RCPTTO預(yù)期的收信人DATA郵件的主體QUITRSETVRFY需要驗(yàn)證的收信人名字EXPN需要擴(kuò)展的郵件發(fā)送清單HELP命令名第55頁(yè)/共141頁(yè)主要的SMTP應(yīng)答代碼說明220服務(wù)就緒221服務(wù)關(guān)閉傳輸通道250請(qǐng)求命令完成251用戶不是本地的，報(bào)文將被轉(zhuǎn)發(fā)354開始郵件輸入450郵箱不可使用500語法錯(cuò)，不能識(shí)別命令502命令未實(shí)現(xiàn)552所請(qǐng)求的動(dòng)作異常終止，存儲(chǔ)位置超過553所請(qǐng)求的動(dòng)作未發(fā)生，郵箱名不允許使用第56頁(yè)/共141頁(yè)郵件報(bào)文的封裝第57頁(yè)/共141頁(yè)郵件報(bào)文傳送過程—連接建立、報(bào)文

傳送、連接終止連接建立過程第58頁(yè)/共141頁(yè)報(bào)文

傳送

過程第59頁(yè)/共141頁(yè)連接終止過程第60頁(yè)/共141頁(yè)4.4.5MIME協(xié)議的基本內(nèi)容

MIME與SMTP的關(guān)系第61頁(yè)/共141頁(yè)4.4.6POP3、IMAP4協(xié)議與基于Web的

電子郵件POP3協(xié)議RFC1939“POP3協(xié)議”中提供了一種將存儲(chǔ)在目地SMTP服務(wù)器中的郵件報(bào)文傳送到用戶的機(jī)制；RFC2449“POP3協(xié)議擴(kuò)展機(jī)制”對(duì)該協(xié)議的擴(kuò)展機(jī)制進(jìn)行了定義。第62頁(yè)/共141頁(yè)P(yáng)OP

協(xié)議

會(huì)話

過程第63頁(yè)/共141頁(yè)IMAP4協(xié)議IMAP4提供的功能：用戶在下載郵件之前可以檢查郵件的頭部；用戶在下載郵件之前可以用特定的字符串搜索電子郵件的內(nèi)容；用戶可以部分地下載電子郵件；用戶可以在郵件服務(wù)器上創(chuàng)建、刪除郵箱，或?qū)︵]箱更名；為了存放電子郵件，用戶可以在文件夾中創(chuàng)建分層次的郵箱。第64頁(yè)/共141頁(yè)4.5FTP協(xié)議與服務(wù)4.5.1

FTP協(xié)議工作模型第65頁(yè)/共141頁(yè)4.5.2FTP主要命令與協(xié)議執(zhí)行過程（1）RFC959定義的FTP控制命令主要有：USER：用于向服務(wù)器端發(fā)送用戶名；PASS：用于向服務(wù)器端發(fā)送用戶口令；LIST：用于向服務(wù)器端請(qǐng)求發(fā)送當(dāng)前目錄的文件列表；RETR：用于從服務(wù)器端當(dāng)前目錄檢索文件；STOR：用于將客戶主機(jī)的一個(gè)文件存儲(chǔ)到

FTP服務(wù)器。第66頁(yè)/共141頁(yè)FTP主要命令與協(xié)議執(zhí)行過程（2）RFC959定義的應(yīng)答主要有：125：數(shù)據(jù)連接正確，準(zhǔn)備傳輸文件；150：數(shù)據(jù)連接即將打開；220：服務(wù)就緒；221：服務(wù)關(guān)閉；226：關(guān)閉數(shù)據(jù)連接；230：用戶注冊(cè)完成；331：用戶名正確，需要傳輸用戶口令。第67頁(yè)/共141頁(yè)客戶端從服務(wù)器讀取文件時(shí)的FTP協(xié)議執(zhí)行過程第68頁(yè)/共141頁(yè)4.6Web服務(wù)與HTTP協(xié)議4.6.1HTTP協(xié)議的發(fā)展4.6.2HTTP的非持續(xù)連接與持續(xù)連接HTTP的非持續(xù)連接與持續(xù)連接HTTP協(xié)議支持：非持續(xù)連接（nonpersistentconnection）持續(xù)連接（persistentconnection）HTTP0.9只支持文本信息的數(shù)據(jù)傳輸；1996，HTTP1.0版協(xié)議定義非持續(xù)連接；1997，HTTP/1.1默認(rèn)狀態(tài)為持續(xù)連接。第69頁(yè)/共141頁(yè)非持續(xù)連接在非持續(xù)連接中，對(duì)每次請(qǐng)求/響應(yīng)都要建立一次TCP連接。如果一個(gè)網(wǎng)頁(yè)包括1個(gè)基本的HTLM文件和105個(gè)JPEG圖像文件，即106個(gè)對(duì)象（object），并且都位于同一個(gè)服務(wù)器中。第70頁(yè)/共141頁(yè)非持續(xù)連接狀態(tài)訪問該對(duì)象的工作過程客戶進(jìn)程在80端口發(fā)起一次與服務(wù)器的TCP連接;客戶進(jìn)程在這個(gè)TCP連接上發(fā)送一個(gè)HTTP請(qǐng)求報(bào)文，請(qǐng)求報(bào)文中包括對(duì)象路徑netlab/picture.gif;服務(wù)器在這個(gè)TCP連接上接收HTTP請(qǐng)求報(bào)文，并封裝在一個(gè)HTTP應(yīng)答報(bào)文，通過這個(gè)TCP連接發(fā)送到客戶進(jìn)程;服務(wù)器進(jìn)程通知TCP協(xié)議斷開此次TCP連接;客戶程序在接收到應(yīng)答報(bào)文之后，通知TCP協(xié)議斷開此次TCP連接;客戶程序?qū)τ诿總€(gè)gif文件的引用重復(fù)一次以上過程。第71頁(yè)/共141頁(yè)請(qǐng)求一個(gè)HTTP文件所需時(shí)間第72頁(yè)/共141頁(yè)計(jì)算示例請(qǐng)求一個(gè)HTTP文件所需時(shí)間測(cè)算示例RTT的平均值為1200ms；傳輸一個(gè)gif文件時(shí)間平均為2500ms；如果一個(gè)網(wǎng)頁(yè)中有105個(gè)gif文件；估算出采取串行方法讀取gif文件，與以每次連接傳輸10個(gè)gif文件所用的時(shí)間。第73頁(yè)/共141頁(yè)第一個(gè)RTT用于客戶端到服務(wù)器之間建立一個(gè)TCP連接。第二個(gè)RTT用于客戶端向服務(wù)器端請(qǐng)求服務(wù)Web文檔建立另一個(gè)TCP連接。服務(wù)器端將文檔以應(yīng)答報(bào)文的形式發(fā)送給客戶端的時(shí)間為tw。那么，請(qǐng)求一個(gè)HTTP文件所需時(shí)間T=2RTT+tw。第74頁(yè)/共141頁(yè)采取每個(gè)連接傳輸一個(gè)gif文件所需時(shí)間T1=2×1200+(1200+2500)×105=2400+388500

=390900(ms)=390.9(s)采取每個(gè)連接傳輸10個(gè)gif文件所需時(shí)間T2=2×1200+[2×1200+(2500×10)]×10+[2×1200

+(2500×5)]×1

=2400+252400+7740

=262540(ms)≈262.5(s)比較T1與T2之后可以發(fā)現(xiàn)，采用每個(gè)TCP連接傳輸10個(gè)gif文件所需時(shí)間比每個(gè)連接傳輸一個(gè)gif文件所需時(shí)間縮短約33%。第75頁(yè)/共141頁(yè)持續(xù)連接在持續(xù)連接時(shí)，服務(wù)器在發(fā)出響應(yīng)后保持該TCP連接，在相同的客戶進(jìn)程端與服務(wù)器端之間的后續(xù)報(bào)文都通過該連接傳送;一個(gè)Web服務(wù)器中的多個(gè)Web頁(yè)也可以通過一個(gè)持續(xù)的TCP連接來傳送;服務(wù)器進(jìn)程在接收到客戶進(jìn)程的請(qǐng)求或超時(shí)才關(guān)閉該連接。第76頁(yè)/共141頁(yè)持續(xù)連接的工作方式非流水線方式流水線方式非流水線方式客戶端只有在接收到前一個(gè)響應(yīng)時(shí)才能發(fā)出新的請(qǐng)求；客戶端在每訪問一個(gè)對(duì)象時(shí)要花費(fèi)1個(gè)RTT時(shí)間；服務(wù)器每發(fā)送一個(gè)對(duì)象之后，要等待下一個(gè)請(qǐng)求的到來，連接處于空閑狀態(tài)，浪費(fèi)了服務(wù)器的資源。第77頁(yè)/共141頁(yè)流水線方式客戶端在沒有收到前一個(gè)響應(yīng)時(shí)就能夠發(fā)出新的請(qǐng)求；客戶端的請(qǐng)求可以像流水線作業(yè)一樣，連續(xù)地發(fā)送到服務(wù)器端，服務(wù)器端可以連續(xù)地發(fā)送應(yīng)答報(bào)文；使用流水線方式的客戶端訪問所有的對(duì)象只需花費(fèi)1個(gè)RTT時(shí)間，提高下載Web文檔的效率；HTTP1.1默認(rèn)狀態(tài)是持續(xù)連接的流水線工作方式。第78頁(yè)/共141頁(yè)HTTP請(qǐng)求與應(yīng)答的工作過程第79頁(yè)/共141頁(yè)Web瀏覽器發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文的目的查詢一個(gè)Web頁(yè)面的可用性從Web服務(wù)器中讀取該頁(yè)面第80頁(yè)/共141頁(yè)4.6.3HTTP報(bào)文格式請(qǐng)求報(bào)文的發(fā)送過程與結(jié)構(gòu)第81頁(yè)/共141頁(yè)HTTP在請(qǐng)求行可以指定的方法GET方法HEAD方法PUT方法POST方法PATCH方法COPY方法DELETE方法MOVE方法LINK方法UNLINK方法82第82頁(yè)/共141頁(yè)HTTP在請(qǐng)求行可以指定的方法GET方法：當(dāng)瀏覽器要從服務(wù)器中讀取文檔時(shí)使用。HEAD方法：當(dāng)瀏覽器要從服務(wù)器中讀取關(guān)于文檔的某些信息而不是文檔本身時(shí)使用。PUT方法：當(dāng)瀏覽器要把新的或需要替換的文檔存放到服務(wù)器時(shí)使用。83第83頁(yè)/共141頁(yè)HTTP在請(qǐng)求行可以指定的方法POST方法：當(dāng)瀏覽器要給服務(wù)器提供某些信息時(shí)可以使用。PATCH方法：當(dāng)瀏覽器要用正文中存放的文檔去替換URL位置的文檔時(shí)使用。COPY方法：當(dāng)瀏覽器要將文檔復(fù)制到另一個(gè)位置時(shí)使用。84第84頁(yè)/共141頁(yè)HTTP在請(qǐng)求行可以指定的方法DELETE方法：表示從服務(wù)器中刪除請(qǐng)求行中URL指定的文件。MOVE方法：當(dāng)瀏覽器要將文檔移動(dòng)到另一個(gè)位置時(shí)使用。LINK方法：當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)建從一個(gè)文檔到另一個(gè)文檔的鏈接時(shí)使用。85第85頁(yè)/共141頁(yè)HTTP在請(qǐng)求行可以指定的方法UNLINK方法：當(dāng)需要?jiǎng)h除從一個(gè)文檔到另一個(gè)文檔的鏈接時(shí)使用。86第86頁(yè)/共141頁(yè)HTTP應(yīng)答報(bào)文結(jié)構(gòu)第87頁(yè)/共141頁(yè)主要

狀態(tài)

碼與

相應(yīng)

意義代碼短語說明100continue請(qǐng)求的開始部分已經(jīng)被接受，客戶可以繼續(xù)它的請(qǐng)求101switching服務(wù)器同意客戶的請(qǐng)求，切換到更新報(bào)頭中定義的協(xié)議200ok請(qǐng)求成功201created新的URL被創(chuàng)建202accepted請(qǐng)求被接受，但還沒有馬上起作用204noaccepted報(bào)文中沒有內(nèi)容301multiplechoices所請(qǐng)求的URL指向多個(gè)資源302movedpermanently服務(wù)器已經(jīng)不再使用所請(qǐng)求的URL304movedtemporarily所請(qǐng)求的URL已暫時(shí)地移走第88頁(yè)/共141頁(yè)400badrequest在請(qǐng)求中有語法錯(cuò)誤401Unauthorized請(qǐng)求缺乏適當(dāng)?shù)氖跈?quán)403forbidden服務(wù)被拒絕404notfound文檔未找到405MethodnotallowedURL不支持406notacceptable所請(qǐng)求的格式不可接受500servererror服務(wù)器端出錯(cuò)501notimplemented所請(qǐng)求的動(dòng)作不能完成503serviceunavailable服務(wù)器暫時(shí)不可用，但以后可能接受請(qǐng)求第89頁(yè)/共141頁(yè)請(qǐng)求報(bào)頭與響應(yīng)報(bào)頭的結(jié)構(gòu)第90頁(yè)/共141頁(yè)通用頭部通用頭部說明Cache-control給出關(guān)于高速緩存的信息Connection給出連接是否應(yīng)該關(guān)閉Date給出當(dāng)前日期MIME-version給出所使用的MIME版本Upgrade給出優(yōu)先使用的通信協(xié)議第91頁(yè)/共141頁(yè)請(qǐng)求頭部請(qǐng)求頭部說明Accept給出客戶能夠接受的數(shù)據(jù)格式Accept-charset給出客戶能夠處理的字符集Accept-encoding給出客戶能夠處理的編碼方案Accept-language給出客戶能夠接受的語言Authorization給出客戶具有何種授權(quán)From給出客戶的電子郵件地址Hhost給出客戶的主機(jī)和端口號(hào)If-modified-since只在比指定日期更新時(shí)才發(fā)送這個(gè)文檔If-match只在與指定的標(biāo)記匹配時(shí)才發(fā)送這個(gè)文檔If-not-match只在與指定的標(biāo)記不匹配時(shí)才發(fā)送這個(gè)文檔If-range只發(fā)送缺少的那部分文檔If-unmodified-since如果在指定的日期之后還未改變則發(fā)送文檔Referrer給出被鏈接文檔的URLUser-agent標(biāo)識(shí)客戶程序第92頁(yè)/共141頁(yè)響應(yīng)頭部頭部說明Accept-range給出服務(wù)器接受客戶請(qǐng)求的范圍Age給出文檔的使用期限Public給出可以支持的方法清單Retry-after指明的日期之后，服務(wù)器才能夠使用Server給出服務(wù)器名與版本號(hào)第93頁(yè)/共141頁(yè)正文頭部頭部說明Allow列出URL可以使用的合法的方法Content-encoding給出編碼方案Content-language指明語言Content-length給出文檔長(zhǎng)度Content-range給出文檔的范圍Content-type給出數(shù)據(jù)的類型etag給出正文的標(biāo)記Expires給出內(nèi)容可能改變的時(shí)間與日期Last-modified給出上次內(nèi)容改變的時(shí)間與日期Location給出被創(chuàng)建和被移走的文檔的位置第94頁(yè)/共141頁(yè)使用GET方法讀取圖像第95頁(yè)/共141頁(yè)使用HEAD方法讀取HTML文檔信息第96頁(yè)/共141頁(yè)使用POST方法向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)第97頁(yè)/共141頁(yè)HTTP工作原理與過程

第98頁(yè)/共141頁(yè)4.6.4超文本標(biāo)記語言HTML一個(gè)HTML標(biāo)記的例子第99頁(yè)/共141頁(yè)常用的HTML標(biāo)記開始標(biāo)記結(jié)束標(biāo)記意義<HTML></HTML>定義HTML文檔<HEAD></HEAD>定義HTML文檔的報(bào)頭<BODY></BODY>定義HTML文檔的正文<TITLE></TITLE>定義HTML文檔的標(biāo)題<B></B>粗體<I></I>斜體<U></U>加下劃線<CENTER></CENTER>居中<IMG></IMG>定義圖像<A></A>定義地址<APPLET></APPLET>文檔是小應(yīng)用程序第100頁(yè)/共141頁(yè)一個(gè)Web文檔的例子第101頁(yè)/共141頁(yè)Web文檔類型靜態(tài)文檔第102頁(yè)/共141頁(yè)動(dòng)態(tài)文檔第103頁(yè)/共141頁(yè)活動(dòng)文檔第104頁(yè)/共141頁(yè)4.6.5Web瀏覽器第105頁(yè)/共141頁(yè)4.7即時(shí)通信與SIP協(xié)議

RFC2778定義的即時(shí)通信系統(tǒng)除了要提供實(shí)時(shí)信息交換、狀態(tài)跟蹤能力之外，還增加了:

音頻/視頻聊天應(yīng)用共享文件傳輸文件共享游戲邀請(qǐng)遠(yuǎn)程助理白板第106頁(yè)/共141頁(yè)4.7即時(shí)通信與SIP協(xié)議音頻/視頻聊天：需要在通信雙方之間建立一個(gè)穩(wěn)定的直接連接，數(shù)據(jù)通常被封裝在UDP報(bào)文中傳輸。應(yīng)用共享：在通信雙方之間建立一個(gè)TCP連接，通過邀請(qǐng)的過程，在雙方同意的情況下，遠(yuǎn)端的用戶可以訪問本地主機(jī)的程序。文件傳輸：在通信雙方之間建立一個(gè)TCP連接文件共享：允許遠(yuǎn)程用戶瀏覽指定的目錄，并下載他所需要的文件。第107頁(yè)/共141頁(yè)4.7即時(shí)通信與SIP協(xié)議游戲邀請(qǐng)：邀請(qǐng)遠(yuǎn)程用戶訪問本地主機(jī)的游戲程序。遠(yuǎn)程助理：允許遠(yuǎn)程主機(jī)控制另一臺(tái)主機(jī)。白板：共享屏幕的用戶信息共享的快捷方式。第108頁(yè)/共141頁(yè)4.7.1即時(shí)通信工作模型的類型即時(shí)通信工作模型可以分為：在線的對(duì)等通信方式離線的中轉(zhuǎn)通信方式第109頁(yè)/共141頁(yè)典型即時(shí)通信系統(tǒng)QQ的通信過程第110頁(yè)/共141頁(yè)4.7.2SIP協(xié)議的基本內(nèi)容很多即時(shí)通信系統(tǒng)都是采用服務(wù)提供商自己制定的即時(shí)通信協(xié)議，各個(gè)公司制定的協(xié)議互相不兼容；1999年，IETF提出了會(huì)話初始化協(xié)議（SIP），RFC3261～3266文檔對(duì)SIP協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)地描述；SIP是在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信的控制信令協(xié)議；第111頁(yè)/共141頁(yè)在SIP協(xié)議中，“會(huì)話”是指用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是普通文本數(shù)據(jù)，可以是音頻或視頻數(shù)據(jù)，也可以是E-mail、聊天、游戲等數(shù)據(jù)；SIP協(xié)議用于創(chuàng)建、修改和終止會(huì)話；在傳輸層，SIP協(xié)議可以使用TCP協(xié)議、UDP協(xié)議或流控制傳輸協(xié)議（SCTP）。第112頁(yè)/共141頁(yè)SIP協(xié)議的的特點(diǎn)協(xié)議簡(jiǎn)潔，效率高；采用客戶/服務(wù)器工作模式；地址靈活。第113頁(yè)/共141頁(yè)采用了客戶/服務(wù)器工作模式定義了兩種構(gòu)件：用戶代理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器定義了兩種代理服務(wù)器的狀態(tài)：有狀態(tài)代理無狀態(tài)代理第114頁(yè)/共141頁(yè)用戶代理用戶代理包括2個(gè)程序：用戶代理客戶與用戶代理服務(wù)器；用戶代理客戶發(fā)起呼叫，而用戶代理客戶則接受呼叫；用戶代理客戶的表現(xiàn)形式有多種，有些是運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的軟件，有些是嵌入到移動(dòng)設(shè)備（例如筆記本計(jì)算機(jī)、PDA或移動(dòng)電話）的應(yīng)用軟件。第115頁(yè)/共141頁(yè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器SIP定義了3類網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：代理服務(wù)器、注冊(cè)服務(wù)器與重定向服務(wù)器；代理服務(wù)器：接收用戶代理客戶發(fā)出的呼叫請(qǐng)求，并將它轉(zhuǎn)發(fā)給被叫用戶或下一跳的代理服務(wù)器，然后由下一跳的代理服務(wù)器將呼叫請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給用戶代理服務(wù)器，因此代理服務(wù)器也稱為SIP路由器。注冊(cè)服務(wù)器：接收和處理用戶代理請(qǐng)求，完成用戶地址的注冊(cè)過程。注冊(cè)服務(wù)器保存用戶地址與當(dāng)前所在位置的映射關(guān)系。重定向服務(wù)器116第116頁(yè)/共141頁(yè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器SIP定義了3類網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：代理服務(wù)器、注冊(cè)服務(wù)器與重定向服務(wù)器；代理服務(wù)器注冊(cè)服務(wù)器重定向服務(wù)器：不接收用戶呼叫請(qǐng)求，只處理SIP呼叫路由。當(dāng)它接收到代理服務(wù)器呼叫路由請(qǐng)求時(shí)，它通過響應(yīng)報(bào)文告訴下一跳代理服務(wù)器的地址。代理服務(wù)器根據(jù)該地址重新定向下一跳的代理服務(wù)器發(fā)送呼叫請(qǐng)求報(bào)文。117第117頁(yè)/共141頁(yè)代理服務(wù)器的兩種狀態(tài)有狀態(tài)代理服務(wù)器保存接收到的用戶代理接入請(qǐng)求、回送的響應(yīng)，以及轉(zhuǎn)發(fā)的請(qǐng)求信息；無狀態(tài)代理服務(wù)器在轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求信息之后不保留狀態(tài)信息。第118頁(yè)/共141頁(yè)SIP協(xié)議要求的地址格式電話號(hào)碼

sip:wugongyi@8622-23508917IPv4地址sip:wugongyi@80電子郵件地址sip:wugongyi@第119頁(yè)/共141頁(yè)SIP協(xié)議的報(bào)文格式SIP請(qǐng)求報(bào)文名稱及意義報(bào)文名稱意義INVITE邀請(qǐng)用戶或服務(wù)器參加一個(gè)會(huì)話，啟動(dòng)會(huì)話連接的建立ACK用戶或服務(wù)器同意參加一個(gè)會(huì)話，確認(rèn)會(huì)話建立的建立CANCEL取消即將發(fā)生的會(huì)話BYE終止會(huì)話INFO傳送PSTN電話信令OPTIONS查詢一個(gè)服務(wù)器的能力；如果代理服務(wù)器確定能夠與用戶建立會(huì)話連接則應(yīng)答；如果是注冊(cè)服務(wù)器或重定向服務(wù)器則只需要轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文第120頁(yè)/共141頁(yè)SIP應(yīng)答報(bào)文狀態(tài)碼的范圍及意義狀態(tài)碼的范圍意義100～199臨時(shí)的200～299成功300～399重定向400～499客戶端錯(cuò)誤500～599服務(wù)器端錯(cuò)誤600～699失敗第121頁(yè)/共141頁(yè)SIP通過代理服務(wù)器建立會(huì)話連接的過程第122頁(yè)/共141頁(yè)4.8網(wǎng)絡(luò)管理與SNMP協(xié)議4.8.1網(wǎng)絡(luò)管理的基本概念網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成部分：管理進(jìn)程被管對(duì)象代理進(jìn)程管理信息庫(kù)網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議第123頁(yè)/共141頁(yè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第124頁(yè)/共141頁(yè)網(wǎng)絡(luò)管理的功能配置管理：主要功能是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)設(shè)備的配置信息，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各個(gè)設(shè)備與鏈路的互聯(lián)情況、每臺(tái)設(shè)備的硬件和軟件配置數(shù)據(jù)，以及網(wǎng)絡(luò)資源的分配。性能管理：主要功能是測(cè)量和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的狀態(tài)，監(jiān)視、收集和統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行性能的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)某個(gè)參數(shù)的當(dāng)前值超過管理人員預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)及時(shí)通知管理員。記賬管理故障管理安全管理第125頁(yè)/共141頁(yè)網(wǎng)絡(luò)管理的功能配置管理性能管理記賬管理：測(cè)量和收集各種網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況，統(tǒng)計(jì)、分析結(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收的流量與使用的時(shí)間，為按流量或時(shí)間計(jì)費(fèi)提供依據(jù)。故障管理：故障是指有可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)部分或全部中斷或癱瘓，必須予以修復(fù)的錯(cuò)誤。主要功能包括故障檢測(cè)、差錯(cuò)跟蹤、故障檢測(cè)日志、報(bào)告生成與隔離定位。安全管理126第126頁(yè)/共141頁(yè)網(wǎng)絡(luò)管理的功能配置管理性能管理記賬管理故障管理安全管理：主要功能是通過設(shè)定若干規(guī)則，防止網(wǎng)絡(luò)遭受有意或無意的破壞，同時(shí)限制對(duì)敏感資源的未經(jīng)授權(quán)的訪問。安全管理包括：建立訪問控制權(quán)限和訪問控制；建立安全審計(jì)，對(duì)系統(tǒng)中的各種重要操作與違規(guī)操作進(jìn)行記錄；當(dāng)出現(xiàn)安全事件時(shí)發(fā)出警告，產(chǎn)生安全報(bào)告127第127頁(yè)/共141頁(yè)SNMP協(xié)議的工作原理第128頁(yè)/共141頁(yè)4.8.2SNMP協(xié)議的基本內(nèi)容管理信息結(jié)構(gòu)（SMI）管理信息庫(kù)（MIB）SNMP協(xié)議規(guī)則第129頁(yè)/共141頁(yè)管理信息結(jié)構(gòu)SMI被管對(duì)象如何命名存儲(chǔ)的被管對(duì)象數(shù)據(jù)有哪些類型在管理