第4章 应用层协议与应用系统设计方法-1.ppt

第4章应用层协议与应用系统设计方法 主要介绍 网络应用程序设计需要解决的主要问题 域名系统DNS 动态主机配置协议DHCP的作用 理解E mail FTP Web的工作原理 系统结构和协议的设计方法 理解P2P应用的工作模型 系统结构和协议的设计方法 理解网络管理的基本概念和SNMP协议的基本内容 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 1互联网端系统与核心交换的基本概念1 互联网边缘部分和核心交换部分 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 1互联网端系统与核心交换的基本概念2 端系统的概念边缘部分的用户设备也称为端系统 endsystem 端系统是能够运行FTP应用程序 E mail应用程序 Web应用程序 或P2P文件共享程序 即时通信程序的计算机 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 1互联网端系统与核心交换的基本概念3 应用程序体系结构的概念 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 2应用进程间的相互作用模式1 应用进程间的相互作用模式的基本概念进程通信中的客户 服务器模式 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 2应用进程间的相互作用模式2 P2P应用程序体系结构的特点与C S的应用程序体系结构相比 对等结构的P2P应用程序体系结构中所有结点的地位是平等的 系统中不存在一直处于打开状态 等待客户服务请求的服务器 P2P应用程序体系结构中的每个结点都既可以是发出信息共享请求的客户 又可以是为其他对等结点提供共享信息的服务器P2P工作模式的两种体系结构 纯P2P模式 P2P与C S混合模式 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 3应用层C S工作模式与P2P工作模式2 C S工作模式的特点 1 服务器程序在固定的IP地址和熟知的端口号上一直处于打开状态 随时准备接收客户端的服务请求 客户端程序可以根据用户需要 在访问服务器时打开 2 客户端之间不能够直接通信 3 向服务器发出服务请求的客户数量比较多时 一台服务器不能满足多个客户请求的需要 使用由多个服务器组成的服务器集群构成一个虚拟服务器 在客户数量比较少 可以将多种服务器的应用程序安装在一台计算机中 这样一台服务器就可以提供多种网络服务功能 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 3应用层C S工作模式与P2P工作模式3 P2P工作模式 1 纯P2P模式在纯P2P模式的应用程序体系结构中 所有结点的地位是平等的 都可以以对等方式直接通信 应用程序中没有一个需要一直打开的专门的服务器程序 2 P2P与C S的混合模式随着P2P规模的扩大 很多P2P应用实际上采用了P2P与C S的混合模式 共享文件是在两个对等结点之间直接传输 但是提出共享请求的结点需要通过一个查询服务器找到当前打开的对等结点的地址 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 4网络应用与应用层协议1 网络应用与应用层协议的基本概念网络应用与应用层协议是两个重要的概念 E mail FTP TELNET Web IM IPTV VoIP以及基于网络的金融应用系统 电子政务 电子商务 远程医疗 远程数据存储都是不同类型的网络应用 应用层协议是网络应用的一个主要组成部分 应用层协议规定应用程序进程之间通信所遵循的通信规则 包括 如何构造进程通信的报文 报文应该包括哪些字段 每个字段的意义与交互的过程等 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 4网络应用与应用层协议2 应用层协议的基本内容 1 交换报文的类型 如请求报文与应答报文 2 各种报文格式与包含的字段类型 3 对每个字段意义的描述 4 进程在什么时间 如何发送报文 以及如何响应 3 应用层协议的类型一类是标准的网络应用 E mail FTP TELNET Web等 一类是应用层协议是专用的 目前很多P2P文件共享的应用层协议都属于专用协议 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 5网络应用对低层提供服务的要求应用程序的开发者将根据网络应用的实际需求来决定传输层是选择TCP协议还是UDP协议 以及主要的技术参数 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 1网络应用与应用系统设计方法4 1 5网络应用对低层提供服务的要求应用程序的开发者将根据网络应用的实际需求来决定传输层是选择TCP协议还是UDP协议 以及主要的技术参数 4 1 6网络应用对传输层协议的选择1 TCP协议提供的服务2 UDP协议提供的服务3 应用层协议与传输层协议的关系 第4章应用层协议与应用系统设计方法 应用层协议与传输层协议的关系 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 2域名系统DNS4 2 1DNS的概念1 DNS的作用 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 2域名系统DNS4 2 1DNS的概念2 DNS系统的功能 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 2域名系统DNS4 2 2域名结构2 DNS系统的功能 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 2域名系统DNS4 2 3DNS的实现1 域名空间与资源记录2 域名服务器3 地址解析程序4 三者关系1 用户可以通过对本地地址解析程序的简单过程调用或系统调用 对域名系统进行访问 2 从地址解析程序的角度看 域名系统则是由数量未知的域名服务器构成的系统 每个域名服务器只带有整个域名空间树数据的一部分 3 从域名服务器角度看 域名系统是由相互独立的称为 区域 的本地数据集构成的 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 2域名系统DNS4 2 4域名解析的基本原理1 域名解析的基本概念2 域名解析算法有两种方法 递归解析 反复解析 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 2域名系统DNS4 2 4域名解析的基本原理1 域名解析的基本概念2 域名解析算法递归解析中客户与服务器的交互过程 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 2域名系统DNS4 2 4域名解析的基本原理1 域名解析的基本概念2 域名解析算法反复解析中客户与服务器的交互过程 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 2域名系统DNS4 2 5域名系统的高速缓存1 复制每个根目录是被复制的 该服务器的副本存放在整个网络上 当一个新的网络加入互联网时 它在本地的DNS服务器中配置一个根服务器表 2 缓存使用高速缓存可优化查询开销 每个服务器都保留了一个域名缓存 每当查询一个新的域名时 服务器将该绑定的一个副本置于它的缓存中 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 3动态主机配置协议DHCP4 3 1域名系统的高速缓存1 DHCP协议主要参数 1 本地网络的默认路由器地址 2 主机使用的IP地址与地址掩码 3 为主机提供特定服务的服务器地址 例如 DNS E mail服务器 4 本地网络的最大传输单元 MTU 长度值 5 IP分组的生存时间 TTL 值 2 DHCP的发展过程 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 3动态主机配置协议DHCP4 3 2DHCP协议的基本内容1 DHCP服务器的主要功能 1 地址储存与管理 2 配置参数储存和管理 3 租用管理 4 客户主机请求响应 5 服务管理 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 3动态主机配置协议DHCP4 3 2DHCP协议的基本内容2 DHCP客户的主要功能 1 发起配置过程 2 配置参数管理 3 租用管理 4 报文重传 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 3动态主机配置协议DHCP4 3 2DHCP协议的基本内容3 DHCP客户与服务器的交互过程 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 3动态主机配置协议DHCP4 3 2DHCP协议的基本内容4 DHCP中继代理 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 1电子邮件系统基本功能电子邮件系统典型协议主要有 1 传输方式的协议简单邮件传输协议SMTP SimpleMailTransferProtocol 通用Internet邮件扩展协议MIME MultipurposeInternetMailExtensions 2 邮件存储访问协议邮政协议第3版POP 3 postofficeprotocol Internet邮件访问协议第4版IMAP 4 interactivemailaccessprotocol 3 目录访问方法的协议轻型目录访问协议LDAP 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 1电子邮件系统基本功能主要功能包括 1 邮件发送者把一条信息发送给接收者 接收者可以是一个或多个 2 发送的信息包括数据 文件 文字 声音 图像或图形 3 发送者或接收者可以是Internet以外的用户 4 电子邮件的发送和接收软件可以与用户的其他软件沟通 5 电子邮件系统具有较强的管理和监控功能 以利于系统的维护和改善系统的运行性能 6 其他一些方便用户的功能 如支持多种语言文本 邮件优先权等 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 2电子邮件系统结构与工作原理1 电子邮件系统结构 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 2电子邮件系统结构与工作原理2 邮件报文传输过程 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 3邮件报文交付的3个阶段 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 4SMTP协议的基本内容1 SMTP命令和应答 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 4SMTP协议的基本内容2 邮箱报文的封装 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 4SMTP协议的基本内容3 报文格式 1 所有报文都是由ASCII码组成 2 报文由报文行组成 各行之间用回车 CR 与换行 LF 符分隔 3 报文的长度不能超过998个字符 4 报文行的长度最好在78个字符之内 不包括回车换行符 5 报文中科包括多个首部字段和首部内容 6 报文可包括一个在其首部后的主体 如果报文中有主体的话 则该主体必须用一个空行与其首部分隔 7 除非在需要使用回车与换行符的地方 否则报文中一般不使用回车与换行符 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 4SMTP协议的基本内容4 邮件报文传送过程 1 连接建立 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 4SMTP协议的基本内容4 邮件报文传送过程 2 报文传送 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 4SMTP协议的基本内容4 邮件报文传送过程 3 连接终止 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 5MIME协议的基本内容MIME与SMTP的关系MIME邮件报文格式 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 6POP3 IMAP4协议与基于Web的电子邮件1 POP3协议 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 6POP3 IMAP4协议与基于Web的电子邮件2 IMAP4协议IMAP4是另一种邮件读取协议 它与POP3相似 但功能更强 也更复杂 用户在下载邮件之前可以检查邮件的头部 用户在下载邮件之前可以用特定的字符串搜索电子邮件的内容 用户可以部分地下载电子邮件 在电子邮件中包含了多媒体信息 下载过程对网络带宽的需求较高 用户可以在邮件服务器上创建 删除 更名邮箱 为了存放电子邮件 用户可以在文件夹中创建分层次的邮箱 第4章应用层协议与应用系统设计方法 4 4电子邮件系统4 4 6POP3 IMAP4协议与基于Web的电子邮件3 基于Web的电子邮件20世纪90年代中期 Hotmail开发了基于Web的电子邮件系统 目前几乎每个门户网站和大学 企业网站都提供基于Web的电子邮件 越来越多的用户使用Web浏览器来收发电子邮件 在基于Web的电子邮件应用中 用户代理就是普通的Web浏览器 用户与远程邮箱之间的通信使用的是HTTP协议 而不是POP3或IMAP4