计算机网络-应用层.ppt

1、第十章 应用层Application Layer,2020/8/28,CN-Chapter10,2,10 应用层,应用层以下层提供可靠的传输，但对用户来说，它们不进行任何实际的工作。 在这一章，我们学习一些实际的应用。 即使在应用层，也需要协议，使实际应用能够工作。,2020/8/28,CN-Chapter10,3,10 应用层,10.1 概述 10.2 域名系统DNS 10.3 文件传送协议FTP 10.4 远程登录TELNET 10.5 电子邮件 10.6 WWW 10.7 网络管理,2020/8/28,CN-Chapter10,4,10.1 概述,一、应用层的概念 应用进程如何使用网络提

2、供的服务? 本章学习应用进程如何通过应用层协议来使用网络提供的通信服务。 什么是应用进程？为解决具体的应用问题而彼此通信的进程。 应用层规定应用进程在通信时所遵循的协议。,2020/8/28,CN-Chapter10,5,10.1 概述,二、TCP/IP中的Client/Server模式 TCP/IP体系中的应用进程采用C/S模式通信。 C/S模式描述的是进程之间服务与被服务的关系。 客户方为主叫方；服务器方为被叫方。,2020/8/28,CN-Chapter10,6,10.1 概述,客户软件 在通信时临时成为客户，但在本地也可进行其它运算； 被用户调用时，主动向远地服务器发起通信； 可与多个

3、服务器进行通信； 可以是简单的计算环境。,2020/8/28,CN-Chapter10,7,10.1 概述,服务器软件 是一种专门提供某种服务的程序，可同时处理多个远地用户的请求； 在共享计算机上运行； 等待客户的通信请求； 一般需要强大的计算环境。,2020/8/28,CN-Chapter10,8,10.1 概述,传送层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,S1,S2,Inernet,连接请求,接收请求,2020/8/28,CN-Chapter10,9,10.2 域名系统DNS,如何转换主机名与IP地址？ 主机少的时候用Hosts文件。 Internet上用域名系统DNS(Domain Na

4、me System)。 域名服务器程序：执行域名转换的程序。 域名服务器：运行域名服务器程序的机器。 DNS：所有域名服务器构成的系统。,2020/8/28,CN-Chapter10,10,10.2 域名系统DNS,域名转换的过程： 1. 应用进程以UDP方式，向本地域名服务器发请求报文（包含要求转换的域名）； 2. 本地域名服务器查找对应的IP地址，若找到，就把对应的IP地址在应答报文中返回。否则执行第3步； 3. 本地域名服务器向DNS中的上一级域名服务器请求域名转换，直到获得结果为止。,2020/8/28,CN-Chapter10,11,10.2.1 Internet域名结构,一、什么是

5、域(domain)？ 在概念上，把Internet分为域的树型层次结构。 域是名字空间中一个可被管理的划分。 一个树叶域可以包含一台主机，也可以代表一个公司，包含许多台机器。 连接在Internet上的主机或路由器都有一个唯一的层次结构名：域名。,2020/8/28,CN-Chapter10,12,10.2.1 Internet域名结构,每个域由从它往上到根的路径命名。成员由点(dot)分开： .三级域名.二级域名.顶级域名 例如： 每一级域名不超过63个字符。 完整的域名不超过255个字符。 域名只是一个逻辑概念，不反映计算机所在的物理地点。,2020/8/28,CN-Chapter10,1

6、3,10.2.1 Internet域名结构,二、域的分类 顶级域分为两大类： Generic Countries Countries us(United States), cn(China), uk(United Kingdom), nl(Netherlands), jp(Japan),2020/8/28,CN-Chapter10,14,10.2.1 Internet域名结构,Generic com(commercial) net(network providers) org(nonprofit organizations) edu(educational institutions) int(

7、certain international organizations) gov(the U.S. federal government) mil(the U.S. armed forces),2020/8/28,CN-Chapter10,15,10.2.1 Internet域名结构,我国的二级域名划分 类别域名 ac(科研机构) com(工、商、金融企业） edu gov net org 行政区域名：各省自治区，例如hn, bj, sh.,2020/8/28,CN-Chapter10,16,10.2.1 Internet域名结构,Internet域名空间的一部分,2020/8/28,CN-C

8、hapter10,17,10.2.2 用域名服务器进行域名转换,通过域名服务器进行域名到IP地址的转换。 在理论上，一台域名服务器就可以包含整个DNS数据库，响应所有的查询。 事实上，需要分布的层次化的域名服务器系统。 DNS名字空间被划分为一些不交叉的区域(zone)。每个区域包含树的一部分。,2020/8/28,CN-Chapter10,18,10.2.2 用域名服务器进行域名转换,区域划分及其DNS名字空间,2020/8/28,CN-Chapter10,19,10.2.2 用域名服务器进行域名转换,在各区间设置相应的授权(authoritative)服务器，提供该区域的域名服务。,根服务

9、器,2020/8/28,CN-Chapter10,20,10.2.2 用域名服务器进行域名转换,查询远地主机IP的过程,查找的IP地址,2020/8/28,CN-Chapter10,21,10.3 文件传送协议FTP,一、FTP的工作原理 FTP(File Transfer Protocol)：文件传送协议，适合在异构计算机之间传送文件。 FTP用TCP协议传送文件。 FTP使用C/S模式。一个FTP服务器进程可以同时为多个客户进程提供服务。,2020/8/28,CN-Chapter10,22,10.3 文件传送协议FTP,FTP服务器进程： 主进程：接收新的

10、请求； 从属进程：处理单个请求。 主进程的工作步骤： 打开熟知端口（21），等待客户进程的连接； 启动从属进程，处理客户进程的请求； 主进程与从属进程的处理是并发进行的。,2020/8/28,CN-Chapter10,23,10.3 文件传送协议FTP,操作系统,数据 传送,控制,服务器系统,客户数据连接,客户控制连接,Internet,FTP使用的两个TCP连接,2020/8/28,CN-Chapter10,24,10.3 文件传送协议FTP,在文件传送时，FTP的客户和服务器之间要建立两个连接： 控制连接 数据连接 控制连接：连接管理。 数据连接：传送文件。,2020/8/28,CN-Ch

11、apter10,25,10.3 文件传送协议FTP,示例 ftp connected to 220 nic FTP server (Sunos 4.1) ready Name: anonymous 331 Guest login ok, send ident as password. Password: 230 Guest login ok, access restrictions apply. ftpcd rfc 250 CWD command successful.,2020/8/28,CN-Chap

12、ter10,26,10.3 文件传送协议FTP,ftpget rfc1261.txt nicinfo 200 PORT command successful 150 ASCII data connection for rfc1261.txt (7, 1401) (4318 bytes) 226 ASCII transfer complete. Local: nicinfo remote: rfc1261.txt 4488 bytes received in 15 seconds (0.3 Kbytes/s) ftpquit 221 Goodbye,2020/8/28,CN

13、-Chapter10,27,10.4 远程登录TELNET,Telnet：简单的远程终端协议。 功能：用户用Telnet，通过TCP连接，注册（登录）到远地的主机上（使用主机名或IP地址），使用该主机。 Telnet传递用户的击键和远地主机的输出。 Telnet使用C/S模式。本地系统运行Telnet客户进程，远地主机运行Telnet服务器进程。,2020/8/28,CN-Chapter10,28,10.4 远程登录TELNET,服务器中的主进程等待新的连接，从属进程处理每一个连接。 采用网络虚拟终端NVT(Network Virtual Terminal)解决各种用户终端的字符集不同的问题。

14、,2020/8/28,CN-Chapter10,29,10.5 电子邮件,电子邮件：Email！ 1982，ARPANET的电子邮件标准：SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)和Internet文本报文格式RFC 882。 1984，CCITT的报文处理系统MHS，即X.400建议。之后，OSI的面向报文的电文交换系统MOTIF(Message Oriented Text Interchange System)。,2020/8/28,CN-Chapter10,30,10.5 电子邮件,1993，通用Internet邮件扩充MIME (Multi-purpose

15、Internet Mail Extensions)。 在MIME邮件中，可以传送多种类型的数据，适合多媒体环境。 最终，广泛使用的是Internet上的Email系统！,2020/8/28,CN-Chapter10,31,10.5.1 体系结构和服务,电子邮件系统主要由两大部分组成： 用户接口 邮件传输程序 用户接口又称用户代理UA(User Agent)： 撰写、显式、处理邮件 邮件传输程序又称报文传送代理MTA (Message Transfer Agent)： 传送和接收邮件、报告（已交付、被拒绝等）,2020/8/28,CN-Chapter10,32,10.5.1体系结构和服务,电子邮

16、件系统主要组成,2020/8/28,CN-Chapter10,33,10.5.1体系结构和服务,在网络中，多个MTA的集合构成了报文传送系统MTS。 UA的任务：创建和显式报文，以及与本地MTA通信。 MTS的任务：通过多个MTA传送报文。 电子邮件的地址： 信箱名邮箱所在主机的域名 例：,2020/8/28,CN-Chapter10,34,10.5.1 体系结构和服务,MTA,MTA,MTA,MTS,电子邮件系统的结构,2020/8/28,CN-Chapter10,35,10.5.1 体系结构和服务,电子邮件的5大基本功能： 1. 撰写(composition)：创建报文(message，消

17、息)和回答的过程。 2. 传递(transfer)：将报文从邮寄者送到接收者。 3. 报告(reporting)：告诉发信者报文的情况。 4. 显示(displaying)：显示收到的报文。 5. 处理(disposition)：对接收报文的处理。,2020/8/28,CN-Chapter10,36,10.5.2 SMTP,SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)是在两个报文传送代理MTA之间的通信协议。 SMTP不规定邮件的内部的格式、存储方式、用户与SMTP进程之间的投递。 SMTP是两个相互通信的SMTP进程之间应如何交换信息的简单ASCII协议。 SMTP

18、使用客户服务器模式。负责发送和接收邮件的SMTP进程分别为SMTP客户和服务器。,2020/8/28,CN-Chapter10,37,10.5.2 SMTP,SMTP通信的三个阶段： 1. 连接建立 源机器上的SMTP客户C与目的机器上的SMTP服务器S(25号端口)建立TCP连接。 连接建立后，C等待S准备好。 C向S发送HELO，使S准备接收邮件。 若在一定时间内发送不了邮件，则将邮件退还给发信人。,2020/8/28,CN-Chapter10,38,10.5.2 SMTP,2. 邮件传送 从MAIL命令开始，给出发信人地址。 跟一个或多个RCPT命令，给出收信人地址。其作用是弄清接收端是

19、否准备好，然后才发送邮件。 DATA命令，表示开始传送邮件的内容。 邮件内容用.结束。,2020/8/28,CN-Chapter10,39,10.5.2 SMTP,3. 连接释放 C用QUIT结束邮件的发送。 S应答后，邮件传送的全部过程结束。 下面是一个例子。 从到发送邮件消息。,2020/8/28,CN-Chapter10,40,10.5.2 SMTP,2020/8/28,CN-Chapter10,41,10.5.2 SMTP,2020/8/28,CN-Chapter10,42,10.5.3 电子邮件的信息格式,电子邮件的组成：信封和内容。 信封中装有报文（内容）。它包含用于传送报文所需的

20、所有信息（收件人地址、优先级等），MTA使用它来选择路由。 邮件内容（报文）包括首部（Header，UA使用）和主体（body）。 系统自动从首部提取信息，形成信封。,2020/8/28,CN-Chapter10,43,10.5.3 电子邮件的信息格式,信封和报文 (a)邮寄的信；(b)电子邮件,2020/8/28,CN-Chapter10,44,10.5.4 邮件转发、网关及邮局协议,一、邮件分发器与邮件发送清单 别名扩展(alias expansion)：一对多或多对一的邮件地址映射。 邮件转发(forwarding)：利用邮件别名扩展(alias expansion)机制转发邮件。 邮件

21、发送清单(mailing list)：当一条报文寄往邮件列表时，相同的拷贝将传递到邮件列表中的所有人。通过邮件分发器(exploder)来实现。,2020/8/28,CN-Chapter10,45,10.5.4 邮件转发、网关及邮局协议,客户 （发送邮件）,服务器 （接收邮件）,用户接口,用户邮箱,发送邮件 缓冲区,UA,MTA,Port 25,TCP连接,别名扩展和转发,别名数据库,别名扩展和转发,2020/8/28,CN-Chapter10,46,10.5.4 邮件转发、网关及邮局协议,二、电子邮件网关 问题是： 不在Internet网上的机器想要发送和接收电子邮件。 不同的网络采用不同的

22、电子邮件协议。他们之间想要通信。 解决：应用层的电子邮件网关(email gateway)。,2020/8/28,CN-Chapter10,47,10.5.4 邮件转发、网关及邮局协议,2020/8/28,CN-Chapter10,48,10.5.4 邮件转发、网关及邮局协议,三、邮局协议 前面假定，用户工作在能够发送和接收email的机器上。 在这些机器上，运行邮件服务程序。需要一定能力的计算机承担此任。 那么PC、Notebook、PDA如何收发email？ =采用POP、IMAP或HTTP协议。,2020/8/28,CN-Chapter10,49,10.5.4 邮件转发、网关及邮局协议,

23、1. 邮局协议POP3(Post office Protocol) 从远程邮箱中读取email，并保存在用户本地的机器上处理。 2. Internet报文存取协议IMAP(Internet Message Access Protocol) 电子邮件服务器维护一个中心数据库，用户可以远程操纵服务器的邮箱，但是邮件保存在服务器上。,2020/8/28,CN-Chapter10,50,10.5.4 邮件转发、网关及邮局协议,3. POP, IMAP和SMTP POP和IMAP是用户与邮件服务器传送邮件所使用的协议。即最后的提交。 SMTP是Internet上各节点(MTA)之间的传送邮件的协议。 4

24、. Web email 通过浏览器发送和接收邮件的email服务器。邮件保存在服务器中。,2020/8/28,CN-Chapter10,51,10.5.5 MIME,一、MIME概念 RFC 822：早期的Email只包含用英文ASCII码表示的文本信息。 存在的问题： 不能传送二进制文件； 只限于传送7位ASCII码，不能传非英语国家的文字； 邮件的长度受限。,2020/8/28,CN-Chapter10,52,10.5.5 MIME,解决方案：MIME。 什么是MIME？Multipurpose Internet Mail Extensions。 基本思想：继续使用RFC 822的形式，但

25、是增加消息主体的结构，并定义传送非ASCII码的编码规则。 现有的电子邮件程序和协议可以传送MIME报文。 需要修改的是用户的收发程序。,2020/8/28,CN-Chapter10,53,10.5.5 MIME,MIME主要包括三部分： 5个新的报文首部字段； 定义了邮件内容的格式，对多媒体电子邮件的表示方法进行标准化； 定义了传送编码，可以对任何内容格式进行转换。,2020/8/28,CN-Chapter10,54,10.5.5 MIME,RFC 822 headers added by MIME.,2020/8/28,CN-Chapter10,55,10.5.5 MIME,二、内容传送编

26、码 1. ASCII编码：7位或8位； 2. Quoted-printable编码： 对可打印的ASCII码，除“=”外，编码不变； “=”以及超过127的ASCII的编码方法是：“=” + 2个16进制表示的该字符； 例如：“系统”的编码为“CF B5 CD B3”，则其quoted-printable编码为： =CF=B5=CD=B3,2020/8/28,CN-Chapter10,56,10.5.5 MIME,3. Base 64编码：64个基本字符编码 把24bit的代码划分为4个6bit组，6bit有64种不同的值（0-63）； 编码：A-0, B-1, ., Z-25; a-26,

27、, z-51; 0-52, , 9-61; +-62, /-63。 = = 和=分别表示最后一组代码只有8或16位。 例如：01001001 00110001 01111001 - 010010 010011 000101 111001 - STE5,2020/8/28,CN-Chapter10,57,10.5.5 MIME,ASCII编码适合用于常规的英文邮件的编码 Quoted-printable编码适合对英文、非英文邮件进行编码 Base 64适合二进制文件编码,2020/8/28,CN-Chapter10,58,10.5.5 MIME,三、内容类型 Content-Type包含两个标识

28、符： 类型type 子类型subtype Type/subtype 标准定义7种基本类型和15种子类型。 用户也可以定义专用的类型。,2020/8/28,CN-Chapter10,59,10.5.5 MIME,MIME类型和子类型,2020/8/28,CN-Chapter10,60,10.5.5 MIME,MIME类型和子类型,2020/8/28,CN-Chapter10,61,10.5.5 MIME,例子： From: To: MIME-Version: 1.0 Content-Type: Multipart/Mixed; Boundary = qwertyuiop - qwertyuiop

29、 Hi, Sqw, How about you? Attachment is a moon cake. Happy Mid-Autumn Festival!,2020/8/28,CN-Chapter10,62,10.5.5 MIME,Regards Guohui - qwertyuiop Content-Type: image/gif Content-Transfer-Encoding: Base64 .(image data) -qwertyuiop,2020/8/28,CN-Chapter10,63,10.5.6 电子邮件的加密,邮件的隐私问题： If privacy is outlawed,