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学习要求 了解 TCP IP协议族与应用层协议之间的关系掌握 域名系统的基本工作原理掌握 电子邮件的基本工作原理掌握 文件传输FTP的基本工作原理掌握 WWW服务的基本工作原理 应用层在参考模型中的位置在TCP IP参考模型中 应用层是参考模型的最高层 应用层包括所有的高层协议 并且不断有新的协议加入 主要的网络应用和应用协议 远程登录协议 Telnet 用于实现互联网中远程登录功能 文件传输协议 FTP 用于实现Internet中交互式文件传输 简单邮件传输协议 SMTP 用于实现Internet中电子邮件传送 域名系统 DNS 用于实现网络设备名字到IP地址映射 简单网络管理协议 SNMP 用于还礼与监视网络设备 超文本传输协议 HTTP 用于WWW服务 1应用层协议的基本概念 应用层协议与TCP IP低层协议按照层次结构思想 应用层协议与TCP IP低层协议之间形成了一组从上到下单向依赖关系的协议族 应用层协议可以可以分为3种类型 一类依赖于面向连接的TCP协议 一类依赖于无连接的UDP协议 而另一类则既依赖TCP协议 又依赖于UDP协议 依赖于TCP协议的应用层协议主要有 远程登录协议 Telnet 简单邮件传输协议 SMTP 文件传输协议 FTP 超文本传输协议 HTTP 依赖于UDP协议的应用层协议主要有 简单网络管理协议 SNMP 普通文件传输协议 TFTP 域名系统 DNS 既依赖于TCP又依赖于UDP协议 2 1学习域名系统的目的学习域名系统的目的主要是希望大家掌握以下基本内容 域名系统对用户是透明的 也是一种简单易懂的协议 它说明了应用层协议的基本概念 也是掌握应用层协议工作原理的最好切入点 域名系统提供的机制可将人类可理解的主机名转换为计算机或网络可识别的数字形式 它使得各种Internet应用成为可能 是所有应用层协议工作的基础 域名系统工作的原理体现出IP网络的分布式应用的设计思想 通过域名系统的学习可以帮助大家掌握网络的安全性 可扩展性与可用性等重要概念 2域名系统 2 2域名系统的基本概念1 为什么需要域名系统域名 domainname 是指接入Internet的主机用层次结构的方法命名的 全网唯一的名字 层次结构的域名就构成了一个域名树 域名树也称作 域名空间 人们根据管理的需要将域名空间划分成多个不重叠的区域 每个区域包含着域名空间的一部分 同时也包含着存储域名信息的域名服务器 每个可被管理的域名区域称为一个域 domain TCP IP协议中规定的层次型名字管理机制称为DNS 2 Internet的域名结构1998年ICANN成为了Internet域名的管理机构 采用层次结构的方法 顶级域名分为3类 国家 国际与通用顶级域名 国家顶级域名如cn代表中国 jp代表日本 us代表美国等 国际组织可以在国际顶级域名 int下注册 通用顶级域名目前有13个 Com代表商业组织 edu代表教育机构 gov代表政府部门 mil代表军事部门 net代表网络服务机构等 3 组织内的域名 2 3域名服务器的层次结构1 域名服务器的基本工作原理整个域名系统是以一个大型的分布式数据库的方式工作的 大多数具有Internet连接的组织都有一个域名服务器 每个服务器都包含连向其他域名服务器的信息 这些服务器形成一个大的协调工作的与名数据库 2 域名服务器的层次DNS服务器的层次是与与名层次结构相适应的 每个域名服务器都只对域名体系中的一部分进行管辖 一个跟服务器在这个层次体系的顶部 它是顶层域的管理者 虽然跟服务器并不包含所头可能的域名 但是它包含如何到达其其他域名服务器的信息 2 4域名解析1 域名解析的基本工作原理将域名转换为对应的IP地址的过程称为域名解析 域名解析与地址解析是很相似的 只不过地址解析是将IP地址转换为对应的MAC地址的过程 完成该功能的软件叫做域名解析器 或解析器 软件 许多操作系统提供域名解析软件作为应用程序可以调用的库例程 域名 IP地址 物理地址 地址解析 域名解析 应用层 网络层 数据链路层 2 域名解析算法域名解析可以有两种方法 递归解析与反复解析 递归解析要求名字服务器系统一次性完成全部名字的地址变换 反复解析是每次请求一个服务器 如果不行 再请求别的服务器 两者的主要区别是 递归解析的任务主要是由服务器软件承担 而反复解析的任务主要是由域名解析器软件承担 下图给出了一个简单的域名解析流程图 3 1E mail的概念1 电子邮件的应用电子邮件服务又称为E mail服务 是目前Internet上使用最频繁的一种服务 它为Internet用户之间发送和接收信息提供了一种快捷 廉价的现代化通信手段 在电子上午及国际交流中发挥着重要的作用 现在 电子邮件系统不但可以传输各种格式的文本信息 而且还可以传输图像 声音 视频等多种信息 使电子邮件成为多媒体信息传输的重要手段之一 2 邮件服务器与电子邮箱邮件服务器是Internet邮件服务系统的核心 它的作用与日常生活中的邮局相似 一方面负责接收用户送来的邮件 并根据收件人地址发送到对方的邮件服务器中 另一方面负责接收由其他邮件服务器发来的邮件 并根据收件人地址分发到相应的电子邮箱中 3E mail服务 如果要使用E mail服务 首先要拥有一个电子邮箱 电子邮箱是由提供电子邮件服务的机构 ISP 为用户建立的 当用户向ISP申请Internet帐户时 ISP就会在它的邮件服务器上建立该用户的电子邮件帐户 它包括用户名与用户密码 任何人都可以将电子邮件发送到某个电子邮箱中 但是只有电子邮箱的拥有者输入正确的用户名与用户密码 才能够查看E mail内容或处理E mail 3 E mail地址每个电子邮箱都有一个邮箱地址 称为电子邮件地址 E mail地址的格式是固定的 并且在全球范围内是唯一的 用户的电子邮件地址格式为 用户名 主机名主机名指的是拥有独立IP地址的计算机的名字 用户名是指在该计算机上为用户建立的E mail帐号 例如honghan 3 2E mail服务工作过程1 E mail服务的结构模型E mail服务采用的是客户 服务器结构 2 E mail应用程序E mail应用程序的功能主要有两个方面 一方面 E mail应用程序负责将写好的邮件发送到邮件服务器中 另一方面 负责从邮件服务器中读取邮件 并对这些邮件进行处理 3 E mail的格式E mail包括邮件头与邮件体两部分 邮件头是由多项内容构成的 其中一部分是由系统自动生成的 例如发信人地址 邮件发送的日期与时间 另一部分是由发件人输入的 例如收件人的地址 抄送人地址与邮件主题等 邮件体就是实际要传送的信函内容 3 3E mail协议的发展 电子邮件服务器 互联网 SMTP代理 邮件缓存 用户信箱 POP3代理 发送 SMTP 发送 SMTP 接收 POP3 电子邮件服务器 发送方 接收方 在Internet中邮件报文传输过程将邮件报文从用户A发送到用户B的步骤如下 简单邮件传输协议 SMTP 是在TCP IP网络上传输电子邮件的协议 SMTP运行在TCP协议之上 它使用公开的端口号25 SMTP规定了14条命令和21种响应信息 关键词变量代码说明HELO发送端的主机名220服务就绪MAILFROM发信人221服务关闭传输通道RCPTTO预期的收信人250请求命令完成DATA邮件的主体251用户不是本地的 报文将被转发QUIT354开始邮件传输RSET450邮箱不可使用VRFY需要验证的收信人名字500语法错 不能识别命令EXPN需要扩展的邮件发送清单502命令未实现HELP命令名552所请求的动作异常终止 存储位置超过SENDFROM预期的收信人553所请求的动作未发生 邮箱名不允许使用 3 4简单邮件传输协议 常用邮件读取协议有POP3与IMAP 1 POP3协议邮局协议POP是最简单的邮件读取协议 现在使用的是第3个版本POP3 已经成为Internet标准 大多数的ISP都支持POP3协议POP3协议使用客户 服务器的工作方式 接收邮件的用户主机运行POP客户程序 ISP的邮件服务器则运行POP服务器程序 2 IMAP协议Internet报文存取协议IMAP与POP3都是按客户 服务器方式工作 但他们有很大差别 POP3协议是在脱机状态下运行 IMAP协议是在联机状态下运行 3 5邮件读取协议 4 1FTP的概念文件传输服务又称为FTP服务 它是Internet中最早提供的服务功能之一 目前仍然在广泛使用中 文件传输服务是由FTP应用程序提供的 而FTP应用程序遵循的是TCP IP协议族中的文件传输协议FTP 它允许用户将文件从一台计算机传输到另一台计算机上 并且能保证传输的可靠性 由于采用TCP IP协议作为Internet的基本协议 无论两台Internet上的计算机在地理位置上相距多远 只要它们都支持FTP协议 它们之间就可以随意地相互传送文件 这样做不仅可以节省实时联机的通信费用 而且可以方便地阅读与处理传输过来的文件 目前 FTP仍然是人们最常用的Internet服务之一 4FTP服务 4 2FTP服务的工作过程FTP服务采用的是客户服务器模式 如下图给出了文件传输服务的工作原理 提供FTP服务的计算机称为FTP服务器 它通常是信息服务提供者的计算机 就相当一个大的文件仓库 用户的本地计算机称为客户 将文件从FTP服务器传输到客户的过程称为下载 而将文件从客户传输到FTP服务器的过程称为上载或上传 FTP服务是一种实时的联机服务 用户必须先登录 只有登录成功后才能访问 这样的工作方式限制了Internet的使用 所以多数FTP服务器都提供了一种匿名FTP服务 4 3匿名FTP服务匿名FTP服务的实质是提供服务的机构在它的FTP服务器上建立一个公开帐户 一般为anonymous 并赋予该帐户访问公共目录的权利 以便提供免费服务 如果用户要访问这些提供匿名服务FTP服务器 一般不需要输入用户名和用户密码 如果需要输入它们的话 可以使用 anonymous 作为用户名 使用 guest 作为用户密码 有些FTP服务器可能会要求用户用自己的电子邮件地址作为用户密码 提供这类服务的服务器称为匿名FTP服务器 目前 Internet用户使用的大多数FTP服务都是匿名服务 为了保证FTP服务器的安全 几乎所有的匿名FTP服务器都只允许用户下载文件 而不允许用户上传文件 4 4FTP客户程序目前常用的FTP客户程序有3种类型 传统的FTP命令行 浏览器与FTP下载工具 目前 常用的FTP下载工具主要有以下几种 CuteFTP LeapFTP AceFTP BulletFTP与WS FTP等 5WWW服务 5 1WWW服务的基本概念WWW WorldWideWeb 又称为万维网 经常简称为WEB 它的出现是Internet技术发展中的一个重要的里程碑 WWW系统的结构采用了客户 服务器模式 下图给出了WWW服务的工作原理 信息资源以web页的形式存储在WWW服务器中 用户通过WWW客户端浏览器程序来浏览图 文 声并茂的Web页内容 通过Web页中的链接 用户可以方便地访问位于其他WWW服务器中的Web页 或是其他类型的网络信息资源 WWW服务具有以下主要特点 以超文本方式组织网络多媒体信息 用户可以访问文本 语音 图形和视频信息 用户可以在Internet范围内的任意网站之间查询 检索 浏览及发布信息 并实现对各种信息资源透明的访问 提供生动 直观 统一的图形用户界面 WWW服务的核心技术是 超文本标记语言 HTML 超文本传输协议 HTTP 超链接 hyperlink 5 2超文本 超媒体与超文本标记语言1 超文本与超媒体的概念WWW WorldWideWeb 又称为万维网 经常简称为WEB 它的出现是Internet技术发展中的一个重要的里程碑 WWW系统的结构采用了客户 服务器模式 下图给出了WWW服务的工作原理 2 主页信息资源以网页的形式存储在WWW服务器中 用户通过浏览器向WWW服务器发出请求 服务器根据客户请求内容 将保存在WWW服务器中的某个页面发送给客户 浏览器在接收到该页面后对其进行解释 最终将图 文 声并茂的画面呈现给用户 用户可以通过页面中的链接 方便地访问位于其他WWW服务器中的页面 或其他类型的网络信息资源 主页 homepage 是一种特殊的Web页面 是指包含个人或机构基本信息的页面 用于对个人或机构进行综合性介绍 是访问个人或机构详细信息的入口点 主页一般包含以下基本元素 文本 text 最基本的元素 就是通常所说的文字 图像 image WWW浏览器一般只识别GIF与JPEG两种图像格式 表格 table 类似于Word中的表格 表格单元内容一般为字符类型 超链接 hyperlink HTML中的重要元素 用于将HTML元素与其他主页相连 3 超文本标记语言HTMLWWW是以超文本标记语言与超文本传输协议为基础 能够提供面向Internet服务的 一致的用户界面的信息浏览系统 HTML语言具有以下几个特点 WWW服务器中所存储的页面是一种结构化的文档 采用超文本标记语言书写而成 HTML是WWW上用于创建超文本链接的基本语言 HTML文档可以将声音 图像 视频等多媒体信息集成在一起 使用