（航空宇航制造工程专业论文）基于web的制造过程分析和共享信息管理系统.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 随着近年来全球信息化的浪潮，特别是以w e b 应用为代表的i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的迅猛发展，网络技术给传统的制造业带来了革命性的变化，并极大的改变了 传统的工作模式和生产方式。在i n t e r n e t i n t r a n e t 上，以w e b 技术为核心构成了 一个与用户平台无关的统一而简单的交流方式，把有关数据库、多媒体、安全设施 等各种技术纳入以w e b 为核心的客户机服务器模式中，使浏览器成为人们交流的万 能工具，从而更容易的以任务为中心组织信息交流。) 。 本文论述了与w e b 应用紧密相关的网络技术以及i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下的 企业计算模型，着重探讨了i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下w e b 基应用的纯j a v a 开发技 术，包括客户端的a p p l e t 技术、服务器端的s e r v l e t 技术、客户端与服务器端的通 信h t t p 技术、服务器与数据库的通信j d b c 技术以及数字签名等发行技术，设计并 实现了一个基于w e b 的制造过程分析和共享信息管理系统。该系统的应用可有效地 缩短制造过程分析的周期，降低生产成本。 关键词：制造过程，信息管理，w e b ，i n t e r n e t i n t r a n e t ，j a v a 基于w e b 的制造过程分析和共享信息管理系统 a b s t r a c t w i t ht h ei n f o r m a t i z a t i o na l lo v e rt h ew o r l di nr e c e n ty e a r s ，e s p e c i a l l yt h er a p i d d e v e l o p m e n to f i n t e r n e t i n t r a n e tt e c h n o l o g i e s ，n e t w o r kt e c h n o l o g yg r e a t l yi m p a c t s o nt h et r a d i t i o n a lm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y a n dm a n yr e v o l u t i o n a r yc h a n g e st a k e p l a c e i nt h ec o n v e n t i o n a lw a yo fw o r ka n dp r o d u c t i o n b a s e do nc l i e n t s e r v e r a r c h i t e c t u r eau n i f o r m ，s i n g l ea n dp l a t f o r m - i n d e p e n d e n tw a yf o rc o m m u n i c a t i o nc a n b ec o n s t r u c t e dw i t hw e bt e c h n o l o g yi nw h i c h ，t h ed a t a b a s e ，m u l t i m e d i a ，s e c u r i t y o p t i o n sa r ei n c l u d e d a n d t h ew e bb r o w s e rb e c o m e st h ea l l - p u r p o s et o o lf o rp e o p l e s c o m m u n i c a t i o n t h ew a ym a k ei t e a s y t o o r g a n i z e t h ei n f o r m a t i o nr e s o u r c e e n c o m p a s s i n g t h et a s k i nt h i sp a p e r , s o m e t e c h n o l o - g i e st h a th a v et i g h tr e l a t i o n s h i pw i t hw e ba p p l i c a t i o n a n dt h ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o nm o d e l su n d e rt h ei n t e r n e t i n t r a n e te n v i r o n m e n ta r e d i s c u s s e d a n dt h ee m p h a s i si st h a tt h ed e v e l o p m e n tt e c h n o l o g i e so na p p l i c a t i o n s y s t e mb yu s i n gp u r ej a v a ，i n c l u d i n gj a v aa p p l e tt e c h n o l o g yo nc l i e n ts i d e ，j a v a s e r v l e t t e c h n o l o g y o ns e r v e rs i d e j a v a - b a s e dh t t pc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y b e t w e e nc l i e n ta n ds e r v e r , j d b cc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yb e t w e e ns e r v e ra n d d a t a b a s e ，d i g i t a ls i g n a t u r et e c h n o l o g y e t c aw e b - b a s e d m a n u f a c t u r i n gp r o c e s s a n a l y s i s a n d s h a r i n g i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m i sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e d t h ea p p l i c a t i o no ft h i ss y s t e mc a n s i g n i f i c a n t l yr e d u c em a n u f a c t u r i n gp r o c e s sd e v e l o p m e n t c y c l ea n d c o s t s k e y w o r d s ：m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s ， i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t , w e b i n t e r n e t i n t r a n e t ，j a v a i i 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章绪论 制造业是国民经济的基础。随着以计算机技术为主导的现代科学技术的迅速发 展，以“时间驱动”为重要特征的市场竞争的加剧，产品更新换代速度的加快、人 们对商品需求的多样化，以及人的素质的提高，传统的制造系统正面i 临着巨大的挑 战。同时，随着近年来全球信息化的浪潮，特别是以w e b 应用为代表的i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的迅猛发展，网络技术给传统的制造业带来了革命性的变化，并极大的改变了 过去的工作模式和生产方式。 1 - 1 网络技术在制造业中的应用现状 目前，在制造业中网络技术的应用主要有以下几个方面： c a d c a m c a e 系统 c a d c a m c a e 技术作为制造业保持竞争力的有力工具，在缩短产品上市 时间、提高产品质量、降低成本等方面发挥着重要作用。引入网络技术，把i n t e m e t 作为系统的扩展部分，是几乎所有c a d c 越w c a e 系统的发展方向。在设计的 各个时期，让设计团队的成员和用户能够通过w e b 测览器来浏览产品模型，是 这些系统提供的基本网络功能。而支持团队协同设计及并行设计是 c a d c a m c a e 系统的共同发展方向之一。 最常用的网络图形格式是虚拟现实建模语言( v i r t u a lr e a l i t ym o d e l i n g l a n g u a g e ，v r m l ) 格式。v r m l 是描述网上三维物体和二维世界的一种标准 文件格式，它隐藏了原本复杂的t c p ，d 及f t p 协议，使得在i n t e m e t 上传输图 形变得非常简单。另一方面，v r m l 文件比表示相同三维对象的其它文件格式 小得多，非常适合用来在网上传输产品模型。用户不需要安装任何c a d 系统， 使用现有的w 曲浏览器或安装插件就可以浏览三维产品模型，在其中漫游，还 可以通过嵌入的相关链接访问产品信息、技术支持及演示等许多在线文档。目 前，几乎所有大型c a d ，c a m c a e 系统都提供v r m l 的相关功能，对v r m l 的支持逐渐成为标准。 对于二维图形，也有专门为其开发的网络格式。a u t o d e s k 公司为其旗舰产 品a u t o c a d 推出了与d w g 格式相对应的网络图形格式d w f ( d r a w i n gw e b f o r m a t ) ，这是一种高度压缩的图形格式，专门用于在网络上传输。d w f 文件 由a u t o c a d 的d w f o u t 命令输出，用d w f 浏览器进行浏览。目前已有许多 d w f 浏览器，比较著名的有a m o n ai n t e m e t s o f t w a r ei n c 开发的 a r n o n a c a d v i e w e r 及a u t o d e s k 的w h i p v i e w e r 。d w f 浏览器的共同特点是代 1 基于w e b 的制造过程分析和共享信息管理系统 码体积小，以现有的i e 或n e t s c a p e 等w e b 浏览器为平台，不必安装a u t o c a d 系统，可以独立运行或嵌入h t m l 文件。除了其基本的缩放、平移、按层视图 浏览等功能外，d w f 浏览器还有审阅批注、访问内嵌链接等实用功能。这些特 点非常便于分散在不同地域的设计团队成员及用户在设计过程中研究分析设计 图纸。 支持团队协同设计及并行设计也是c a d c 娜c a e 系统的共同发展方向之 一。现代制造企业往往分散于不同地域，产品的设计开发需要各地的工程师密 切合作。大型c a d c a “c a e 系统为适应这种分布设计制造模式，提供基于网 络的解决方案。通过i n t e m e t i n t r a n e t ，身处不同地理位置的工程师可以实时观察、 操作同一产品模型，进行并行设计，大大加快产品的开发速度。 虚拟零件库( v i r t u a lp a r tl i b r a r y ，v p l ) 制造业企业的工程设计中，常常涉及到大量的标准件或专业零件，为了提高 设计效率，这些企业经常自己建立一些小型的标准库或专业零件库。这样做往 往导致大量人力、物力和时间被耗费在重复的工作中。而且，由于各单位条件 限制及使用目的不同，很难有一个完整、准确的零件库，对于标准改变等情况 引起的零件库需要更新的问题也无法很好地解决。虚拟零件库( v p l ) 是针对 这一问题的理想解决方案。v p l 是一个专业工程网站，它存储着许多厂家所生 产的零件的二维图纸及三维模型，我们在工程设计时所需要的某些零件图能够 通过访问该网站进行搜索，把得到的图纸文件下载到本地计算机直接使用，这 样所节省的时间和人力是相当可观的。 v p l 的图纸来自生产这些零件的专业厂家，可以保证其符合最新标准。图 纸以多种格式提供许多与零件相关的信息，如材质、型号、制造厂商等，免去 了用户查找相关资料的麻烦。还可以嵌入零件生产厂家的链接，用户可以由此 访问该厂家的主页，以获取更多有关信息。v p l 提供二维( d w f 格式) 及三维 ( v r m l 格式) 预览功能，以便用户在下载之前对图形文件进行预览。目前美 国已有极具规模的v p l 在运作。p t c 公司所属的i n p a r t 就是这样一个虚拟零件 库。 敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 1 9 9 1 年，美国政府为了在世界经济中重振雄风，并在未来全球市场中取得 优势地位，由国防部、工业界和学术界联合研究未来制造技术并完成了 2 1 世 纪制造企业发展战略报告。该报告明确提出了敏捷制造的概念。敏捷制造是一 种快速响应高层的制造概念，它是围绕着现有市场机遇通过建立动态联盟( v i r t u a l o r g a n i z a i o n ) 来实现的。动态联盟是指企业群体为了赢得某一机遇性市场竞争， 把一复杂产品迅速开发生产出来并推向市场，他们从各自公司选出开发生产新 2 南京航空航天大学硕士学位论文 产品的优势部分，然后综合成一个单一的经营实体，这是一个临时性的联盟， 它随机遇的产生而产生，随着机遇的逝去而消亡。 计算机网络通讯技术是实现敏捷制造和动态联盟的关键信息技术。由于敏捷 制造和动态联盟是跨机构、跨地区的全球企业组织方式，计算机网络通讯技术 成为其最基本的技术基础。各种网络技术的发展使全球范围的网络信息传输及 数据访问成为可能，计算机网络，特别是i n t e r n e t 和i n t r a n e t 的发展使得异地组 织动态联盟成为可能。 项目网站( p r o j e c t w e b s i t e ) 当制造企业开始一个新的工程项目，可以专门为之建立一个网站，这个网站 的服务对象是项目参与者。防火墙技术及加密技术等安全措施使具有相应权限 的访问者才能访问相应页面、获取或发布信息。跨地区、跨行业的项目参与者 可以通过项目网站获取资料，提出请求、组织会议、审阅批注设计、传递工程 文档等。项目网站的意义在于通过减少面对面的会议及旅行，减少递送缓慢的 信件来减少延误、降低费用、节省时间、提高效率。项目网站的组织形式对于 国际间项目合作有特别重要的意义。 电子商务( e l e c t r o n i cc o m m e r c e ，e c ) i b m 公司把电子商务定义为：电子商务= w e b + 企业业务。在现实生活中， 人们常常将一切使用新的通信技术和计算机技术来改变传统的商务服务模式的 活动都视为电子商务。 电子商务将改变企业的生产方式。由于电子商务是一种快捷、方便的购物手 段，消费者的个性化、特殊化需要可以完全通过网络展示在生产厂商面前。为 了吸引顾客，突出产品的设计风格，制造业中的许多企业纷纷发展和普及电子 商务。如美国福特汽车公司在1 9 9 8 年的十月份将分布在全世界的1 2 万个电脑 工作站与公司的内部网连接起来，并将全世界的1 5 万个经销商纳入内部网。福 特公司的最终目的是实现能够按照用户的不同要求，做到按需供应汽车。 电子商务将给传统行业带来一场革命，它将极大地提高商务活动的效率，减 少不必要的中间环节，传统的制造业藉此进入小批量生产、多品种的时代，“零 库存”成为可能。 在制造业中，除了以上提到的网络技术外，还有几种基本的网络应用也在工程 设计及项目开发中发挥作用。这些应用包括了电子邮件、b b s 、新闻讨论组、f t p 文件传输、网络电话、网络电视会议、电子白板及搜索引擎等。它们大多是一般的 网络使用者都很熟悉的日常工具，在工程设计方面也大有用武之地。如m i c r o s o f t 开 发的n e t m e e t i n g 能同时提供音频视频交互、聊天( 文本交互) 、传送文件、共享程 3 基于w e b 的制造过程分析和共享信息管理系统 序及电子白板( 图形文本交互) 等功能，这些功能对于异地工程合作都有实际意义。 1 - 2w e b 技术及其发展 i n t e m e t 作为未来信息社会基础结构的原型，其影响正在超过任何现有的技术， 其中的w e b 技术则更是如同飓风一样横扫人类社会的各个角落，迅速成为2 0 世纪 最伟大的科技成果之一。 今天，只要有一台与i n t e m e t 相连的计算机，不管它是p c 、m a c i n t o s h 还是u n i x 工作站，也不管它是通过什么方式连入i n t e m e t 的，任何人都可以访问l _ n t e m e t 上任 何位置的w e b 站点。w e b 正以前所未有的魅力实现人类“世界大同”的梦想，因为 它通过技术方式实现了不受限制的全球访问。 1 2 1w e b 的定义 w e b ，又称为w w w ( w o r l dw i d ew e b ) ，它是一种体系结构， 遍布于i n t e m e t 主机上的链接文档。这其中有以下几层含义： w e b 是基于i n t e m e t 、采用i n t e m e t 协议的一种体系结构， i n t e m e t 的每一个角落。 通过它可以访问 因而它可以访问 w e b 是存储在全世界i n t e m e t 计算机中、数量巨大的信息。这些海量的信息 是由彼此关联的文档组成的，这些文档称为主页或页面，它是一种超文本信 息，而使其连接在一起的是超链接。由于超文本的特性，用户可以看到文本、 图形、视频、音频等多媒体信息，这些媒体称为超媒体。 w e b 的内容保存在w 曲站点( w e b 服务器) 中，用户可以通过浏览器访问 w e b 站点。因此，w e b 是一种基于浏览器i n 务器( b r o w s e r s e r v e r ，b s ) 的体系结构。也就是说，w e b 实际上是一种全球性通信系统，该系统通过 i n t e m e t 使计算机相互传送基于超媒体的数据信息。 w e b 以一些简单的方式( 例如点击鼠标即可去往超链接、浏览器通常是标准 的应用程序、页面基本上与平台无关等) 联结全球范围的超媒体信息。因此， 它易于使用和普及，基于w e b 开发各种应用易于实现跨平台、开发成本也 较低。 1 2 2w e b 技术的发展历史 w e b 最早是由欧洲核能研究中心c e r n ( t h ee u r o p e a n c e n t e ro fn u c l e a r r e s e a r c h ) 提出和开发成功的。c e r n 在多个国家建有加速器，科研人员也分散在各 4 南京航空航天大学硕士学位论文 国，而研究项目经常要延续较长的时间。为了便于联系和沟通，c e r n 的物理学家 t i nb e m e r s l e e 于1 9 8 9 年3 月提出了链接文档的构想，并于1 8 个月后实现了第一 个基于文本的w 曲原型。1 9 9 1 年1 2 月，w 曲在超文本会议( h y p e r t e x t 9 1 ) 上进行 了公开演示。 经过了几年的发展，n c s a ( n a t i o n a lc e n t e ro fs u p e r c o m p u t i n ga p p l i c a t i o n ，美 国国家超级计算应用中心) 于1 9 9 3 年开发成功了轰动世界的第一个图形界面的浏览 器m o s a i c 。此后，m o s a i c 的主要作者之一m a r ca n d r e e s s e n 离开n c s a 并创办了 n e t s c a p e 通信公司，以开发w e b 客户程序、服务器程序和其他w e b 软件为主要目标。 n e t s c a p e 获得了巨大的成功，其著名浏览器软件n e t s c a p en a v i g a t o r 推出后，它便成 为软件霸主m i c r o s o f t 的主要竞争对手之一，w e b 也随着n e t s c a p e 的成功获得了超 速发展。 在短短的几年时间里，w e b 得到了非常迅猛的发展，如今w 曲的应用已远远超 过了原先的设想，它不仅成为i n t e m e t 上最受欢迎的应用，而且正是由于它的出现， i n t e m e t 普及推广的速度也得到了大大的提高。 1 2 3w e b 技术的特点 w e b 发展到今天，已经具有以下特点： w 曲是一种超文本信息系统 w e b 的超文本链接使得w e b 文档不再象书本一样是固定的、线性的，而是 可以从一个位置迅速跳转到另外的位置，从一个主题迅速跳转到另一个相关的 主题。一切都是如此简单：只要鼠标点击所需的链接即可。 w e b 是图形化的和易于导航的 w e b 之所以能够迅速流行开来，一个很重要的原因就在于它具有可以在页面 上同时显示图形和其它超媒体的性能。在w e b 之前i n t e m e t 上的信息只有文本 形式的信息，而w e b 可以提供将图形、音频、视频信息集合于一体的特性。同 时，w e b 是非常易于导航的，只需要从一个链接跳到另一个链接，就可以在各 页面、各站点之间进行浏览了。 w e b 与平台无关 w e b 对系统平台没有什么限制，无论p c 、m a c i n t o s h 、工作站还是大型机， 无论是d o s 、w i n d o w s 、m a c o s 还是u n i x ，都可以通过i n t e m e t 访问w e b 。 w e b 是分布式的 对于w e b ，没有必要也不可能把大量图形、音频和视频信息都放在一起，而 是可以分布在不同的站点上，w e b 通过超链接使这些具有不同物理位置的信息 成为一个逻辑上的整体并展现给用户。 基于w e b 的制造过程分析和共享信息管理系统 w e b 具有新闻性 w e b 站点上的信息是动态的、经常更新的。信息的提供者可以经常的对站上 的信息进行更新，使用户访问时获得最新的信息。 w e b 是动态的、交互的 早期的w e b 页面是静态的，用户只能被动浏览。由于开发了多种w e b 动态 技术，用户现在已经能够方便的定制页面。以j a v a 为代表的动态技术使w e b 从 静态的页面变成了可执行的程序，从而大大提高了w e b 的动态性和交互性。 w e b 的交互性还表现在它的超链接上，通过超链接，用户的浏览顺序和所到 的站点完全由用户自行决定。 1 3 论文的选题及主要章节安排 随着计算机在制造领域的普遍应用，已经有了许多成熟的软件在使用，但大都 集中在前端设计如c a d 和后期加工如数控加工编程、机床控制等方面，在中间的制 造过程分析阶段，由于大量依赖工艺人员的经验知识，目前仍缺乏有效的工具和软 件。其中主要的问题是如何对工艺人员多年积累下来的经验和知识数据进行共享及 管理。w e b 技术的发展为这一问题的解决提供了一种有效的手段。 本文就是针对w e b 技术在制造过程分析中的应用所进行的探索性的研究，以期 能给制造工程师提供一种工具，达到缩短制造过程分析的周期、降低生产成本的目 的。 m a p d ( m a n u f a c t u r i n gp r o c e s sd e v e l o p e r ) 是一个i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下基于 w e b 的制造过程设计、分析以及共享信息管理系统，m a p d 系统为制造工程师提供 了一种新的制造过程开发途径，从而把设计和制造有效结合在一起，使得设计工程 师和制造工程师能够在快速的产品和制造过程开发中进行很好的合作。 m a p d 是一个分布式系统的集成化的工作环境，它通过i n t e m e t i n t r a n e t 把分布 在不同地方的资源和服务集成到一个统一的环境中来，用户无论在何处登录，一都可 以通过一致的用户界面透明的使用各种资源和服务，进行制造过程的分析和共享信 息的管理。 本文共分为七章，各章内容安排如下： 第一章绪论 第二章w e b 技术的基本概念 w e b 作为i n t e r n e t 上的一种重要的应用形式，其技术本身也是i n t e m e t 技术的一 部分，它的存在需要依赖于i n t e m e t 的整个技术构架。本章介绍了i n t e m e t 技术中与 w e b 紧密相关的一些技术和概念，包括t c p i p 协议、统一资源定位器u r l 等： 6 南京航空航天大学硕士学位论文 第三章i n t e m e v i n t r a n e t 环境下的企业计算模型 本章对比了网络应用中常见的计算模型集中式计算模型、客户机n 务器计算模 型、j a v a 计算模型及浏览器服务器计算模型，重点讨论了适合i n t e m e t i n t r a n e t 环境 下w e b 应用的三层结构的浏览器服务器模型； 第四章基于w e b 应用系统的纯j a v a 开发技术 本章通过对多种基于w e b 应用系统开发技术方案的比较，采用了使用纯j a v a 技 术的三层浏览器朋臣务器模型。并进一步讨论了包括了从客户端a p p l e t 技术、服务器 端s e r v l e t 技术到数据库访问j d b c 技术等一整套用于支持w e b 基应用系统的网络构 架的j a v a 技术。另外，本章还讨论了用于j a v a 的数字签名等系统发布技术； 第五章m a p d 系统的总体设计 本章确定了m a p d 系统的框架结构，根据用户需求进行了系统的功能设计和模 块划分。并为系统设计了客户与服务器之间的通信框架； 第六章m a p d 系统子模块的设计和实现 本章以m a p d 系统中最具有代表性的两个模块c o r p o r a t em e m o r y 和3 - a x i s f o r c e m o d e l 的设计和实现为例，讨论了m a p d 系统中服务集成和信息管理的思想和实现 方法： 第七章总结和展望 基于w e b 的制造过程分析和共享信息管理系统 第二章w e b 技术的基本概念 w e b 作为i n t e m e t 上的一种重要的应用形式，其技术本身也是i n t e r n e t 技术的一 部分，它的存在需要依赖于i n t e m e t 的整个技术构架。本章下面的内容将要介绍一下 i n t e m e t 技术中与w e b 紧密相关的一些技术和概念，其中着重对与本系统的实现细 节有关的技术部分进行了详细的说明。 2 1t c p i p t c p i p ( t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l i n t e m e tp r o t o c o l ，传输控制协议网间协议) 是一套i n t e m e t 上各种系统之间互连时使用的协议族，它包含了多个标准的协议，其 中以t c p 协议和i p 协议为最重要，它为各种不同的硬件提供了通用的编程接口。 在t c p i p 问世之前，不同厂商平台有各自特定的通信协议，难以互连，只有作为一 种通用的网络语言的t c p i p 协议出现后，把各种大型机、小型机、工作站和p c 机 连接在一起才成为可能。 t c p i p 协议族是一个分层的协议栈，每一层协议都使用其下一层协议提供的服 务，并进一步向其上一层协议提供服务。t c p i p 协议族分为五层，按照从高层到低 层的顺序分别为： 应用层( a p p l i c a t i o nl a y e r ) 应用层对网络应用程序之间的服务请求和响应定义了标准的对话格式。属于 该层的协议有h t t p ( h y p e r t e x t t r a n s f e r p r o t o c o l ，超文本传输协议) 、f t p ( f i l e t r a n s f e rp r o t o c o l ，文件传输协议) 等； 传输层( t r a n s p o r tl a y e r ) 传输层允许网络应用程序通过定义明确的通道及某些特性获取信息。属于该 层的协议有t c p ( t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l ，传输控制协议) 、u d p ( u s e r d a t a g r a mp r o t o c o l ，用户数据报协议) 等； 网络层( n e t w o r kl a y e r ) 网络层允许将数据向相临的t c p i p 网络上的任一主机上传递，而不管每个 网络在物理上的差别。i p ( i n t e m e t p r o t o c o l ，网问协议) 属于该层； 数据链路层( d a t a l i n k l a y e r ) 链路层负责向位于同一个物理网络上的主机传送数据； 物理层( p h y s i c a ll a y e r ) 物理层负责对网络物理传输介质的电气特性进行定义。 t c p i p 的这种分层模型将各协议较好的隐藏了起来，当技术更新时，易于实现 r 南京航空航天大学硕士学位论文 升级和替换。另外，人们在进行具体开发应用时，也只需关注所使用的具体协议， 而不必考虑其实现细节。 由于目前t c p i p 协议得到了各计算机厂商广泛的支持和采用，所以它已成为计 算机网络通信事实上的工业标准。 2 2i p 地址和域名地址 在采用t c p i p 协议的i n t e m e t 网络上，每一台与网络连接的计算机或设备( 统 称为主机) 都需要一个唯一的地址来标识，以实现主机与主机之间的通信。在p 协 议中定义了一个通用的编址方案，称为i p 地址，i n t e m e t 网络上的每一台主机都拥 有至少一个合法的i p 地址。 i p 地址占用四个字节的长度，一般是以用点隔开的四个十进制数字来表示，并 且每个数字都位于0 到2 5 5 之间，如2 0 2 11 9 6 4 1 2 5 。 一个3 2 位的二进制数对计算机而言是一个很好的地址形式，但是对于人来说则 是难于理解和记忆的，于是人们开发了域名系统( d n s ，d o m a i n n a m es y s t e m ) ，将 i p 地址映射为更容易记忆的标识符，该标识符称为主机的域名地址。这样，在使用 时就可以直接用域名地址来处理主机与主机之间的通信，如用域名地址 幽删a a 血来代替i p 地址2 0 2 1 1 9 6 4 1 2 5 。 但需要强调的是i p 并不使用域名也不理解域名。当一个应用程序向另一台连到 i n t e m e t 上的主机发送数据时，它首先用域名解析系统将域名翻译成i p 地址，然后 才会进行具体的数据传送。另外，i p 地址和域名地址之闻不是一一对应的，一个域 名可以映射成多个i p 地址，多个i p 地址也可以映射到同一个域名上。 2 3 统一资源定位符u r l 随着i n t e r a c t 特别是w e b 的迅速发展，其信息资源也急剧膨胀。如何在浩如烟 海的信息里定位一个资源，已经显得尤为重要。统一资源定位符u r l ( u n i f o r m r e s o u r c el o c a t o r ) 便是其中的一种解决方案，它通过定义资源位置的抽象标识来定 位网络资源。 1 、u r l 语法 u r l 是由用“：”分隔的两部分组成的： ： 表明了所用的u r l 方案名， 为依赖于方案的具体资 源信息。 u r l 分类主要依赖方案，通常由方案响应应用程序协议，与具体的协议相 g 基于w e b 的制造过程分析和共享信息管理系统 对应，方案包括h t t p ( 对应超文本传输协议) 、f t p ( 文件传输协议) 等。 2 、u r l 的一般格式 在i n t e m e t 上，大多数u r l 遵循下面这样的格式： s c h e m e - - n a m e ：u s e r ：p a s s w o r d h o s t - n a m e ：p o r t u r l - p a t h 其中：s c h e m e n a m e 为方案名，对应具体的i n t e m e t 协议名；u s e r 是可选的 用户名；p a s s w o r d 是可选的密码；h o s t d a r l l e 是远程系统的域名或p 地址；p o r t 是用于监听服务的端口号，由于i n t e m e t 协议都定义了标准端口，如h t t p 协议 使用8 0 端口、f t p 协议使用2 1 端口等，所以除非使用的是非标准端口，否则p o r t 及其前面的冒号可以省略：u r i p a t h 就是所要求的远程系统上的资源的路径。 2 4 多功能i n t e r n e t 邮件扩展m i m e 早期的电子邮件只能传送单一的文本格式的信息，这远远不能满足用户传送图 片、音频、视频格式文件以及用户自定义格式文件等的要求，为了克服软件平台和 硬件平台的多样化给信息交流带来的巨大不便，以便在不同的环境中交换信息，i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ，i n t e m e t 工程任务组) 制定了多功能i n t e m e t 邮件 扩展标准m i m e ( m u l t i p u r p o s ei n t e m e tm a i le x t e n s i o n ) 。由于它的成功，i n t e m e t 上 的其它服务，特别是w e b ，也在许多方面采用了m i m e 的规定。 m i m e 是i m e m e t 上原有邮件消息格式r f c 8 2 2 的扩展。r f c 8 2 2 于1 9 8 2 年通过， 它定义了h l t e m e t 文本邮件的标准消息格式。随着i n t e m e t 的发展，这种消息格式不 再能满足用户的需要，它的缺点越来越明显： 只规定了文本消息格式，对于非文本消息如多媒体消息的格式没有规定，即 使是文本消息，也只能处理a s c i i 字符集，对于非字符集的字符无法处理： 限制邮件消息内容为7 位a s c i i 码，这就迫使用户把非文本数据转换为7 位可打印的a s c i i 字符，收到时再将其还原，即必须采用所谓编码解码 ( e n c o d e d e c o d e ) 过l 呈。 。 作为替代r f c 8 2 2 的新型消息格式，m i m e 具有以下的特点： 可以在一份消息中包含多个信体； 可以表示a s c i i 文本和非a s c i i 文本； 可以表示图象、话音以及二进制数据等非文本消息； 可以使用多语种和多字体表示消息； 可以扩展处理新出现的消息类型。 m i m e 的一个重要特点就是对媒体类型进行了全面的定义，其头标格式如下： 其中： ( 类型) 表示数据类型，它是下列各项中的一项：t e x t ( 文本) 、i m a g e 1 0 南京航空航天大学硕士学位论文 图像) 、a u d i o ( 音频) 、v i d e o ( 视频) 、a p p l i c a t i o n ( 应用程序) 、m u l t i p a r t ( 多部 分) 、m e s s a g e ( 消息) 。 ( 子类型) 指定所用数据格式的特定信息，其前 标有x 时表示试验性质，尚未进入标准注册。 下表列出了常用的m i m e 类型及子类型： 类型子类型功能说明 i t e x t p i a i n 纯文本 t e x f f h t m lh t m l 文件 fi m a g e g i fg i f 图像文件 i m a g e 口p e gj p e g 图像文件 a u d i o y o a s i c 8 位音频压缩格式，文件扩展名通常为a l l v e d i o m p e gm p e o 视频压缩格式 a p p l i c a t i o n r t f r t f ( r i c ht e x tf o r m a t ) 格式 f a p p l i c a t i o n z i pz i p 压缩格式 a p p l i c a t i o “a p p l e f i l e m a c i n t o s h 上的文件格式 m i m e 规定了五种头标字段，用来表示各种信体类型： l 、m i m e 版本号( m i m b v e r s i o n ) ：用于声明消息是m i m e 消息，以便正确处 理： 2 、内容类型( c o n t e n t - t y p e ) ：用于描述消息数据的类型和予类型，使接收方能 选择适当的方法处理这些数据； 3 、内容传送编码( c o n t e n t t r a n s f e r - e n c o d e ) ：提供数据类型的本地表示与能够 用7 位邮件传送协议进行数据交换的表示法之问的映射。m i m e 定义了五种 编码机制：7 - b i t 、8 - b i t 、b i n a r y 、b a s e 6 4 和q u o t e d p r i n t a b l e ； 4 、内容标识( c o n t e n t i d ) ：用在上下文种唯一标识m i m e 实体： 5 、内容说明( c o n t e n t d e s c r i p t i o n ) ：用户简单描述信体中的内容，它使用a s c i i 文本。 另外，m i m e 还规定了扩展机制，允许对各种子类型值、字符集名、内容传送 编码值以及字段值进行扩展。这样，在实际开发时，就可以定义自己的m i m e 类型。 2 5 超文本传输协议h t t p 2 5 1h t t p 协议的基本概念及特点 h t t p ( h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ，超文本传输协议) 是w w w 上用于发布信 息的主要协议，它定义了一个客户机j l 务器结构的简单事务处理。简单事务处理由 以下四步组成： 客户与服务器建立连接 1 2 基于w e b 的制造过程分析和共享信息管理系统 客户向服务器递交请求 如果请求被接纳，那么服务器送回一个应答，应答中至少包括状态编码和该 文件的内容 客户或服务器断开连接 h t t p 的基本特点是： 简单。h 订p 中只有很少的几个命令或方法。 无状态。一个请求到另一个请求不保留任何有关连接的信息。 灵活。允许传送任意类型的数据对象。 无连接协议。 h t t p 的缺点是，每次连接h t t p 只完成一次请求。若服务器的个h t m l 文 件中有许多图象，则每传一个图象都要单独建立一次连接，虽然一次连接的开销不 大，但是对于远程站点或负载较重的站点来说就会花费较多时间，甚至影响连接的 实现。 2 5 2h t t p 协议的请求和应答 h t t p 的请求应答模型使用m i m e 来压缩所传送的数据。当浏览器向w e b 服务 器发出请求时，它就向服务器传递了一个数据块，也就是请求信息，请求的元信息 包括：提出请求的浏览器名：浏览器能接收的数据类型等等。在每次建立连接时客 户机端和服务器端必须对它们的数据表示达成协议。 l 、请求信息 h 订p 的请求信息由三部分组成： 请求行( r e q u e s t l i n e ) 请求头部域( r e q u e s t h e a d e rf i e l d s ) 实体( e n t i t yb o d y ) 下表示例了h t t p 请求的格式，每行由换行符结束，实体前必须有一个空行。 请求格式说明 c r l 争 请求行 ： 请求头部域 ： b l a n kl i n e c r l p e n t 毋b o d y 】数据实体 下面再给出一个例子： g e t p a t h f i l e h t m lh t t p 1 0 请求行 a c c e p t ：t e x t h t m l 南京航空航天大学硕士学位论文 a c c e p t ：a u d i o x 请求头部域 u s e r - a g e n t ：m a c w e b 2 、应答信息 h t t p 的应答信息由三部分组成： 应答行( r e s p o n s e l i n e ) 应答头部域( r e s p o n s e h e a d e rf i e l d s ) 实体( e n t i t yb o d y ) 下表示例了h t t p 应答的格式，每行由换行符结束，实体前必须有一个空行 应答格式说明 应答行 ： c r l i b应答头部域 ： c d t b l a n ki i n e c r l 伊 e n t i t yb o d y 数据实体 下面是一个例子： h t t p 1 02 0 0o k s e r v e r ：n c s a 1 3 m i m ev e r s i o n ：l 。0 应答行 c o n t e n t _ t y p e ：t e x t h t m l 应答头部域 c o n t e n t _ l e n g t h ：2 0 0