第 9 章应用层

计算机网络技术 第9章应用层

9.1 应用层概述 9.2 域名系统DNS 9.3 万维网WWW 9.4 电子邮件技术 9.5 远程终端协议 9.6 文件传输协议 9.7 简单网络管理协议 9.8 常用的TCP/IP命令第9章应用层

应用层是网络模型的最高层，是向最终用户提供应用服务的唯一窗口。应用层是网络模型的最高层，是向最终用户提供应用服务的唯一窗口。它支持用户联网的应用需求，为用户的应用进程访问OSI环境提供服务。 Application Transport Network Data Link Physical 9.1 应用层概述

因特网中的许多应用问题的解决往往是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的。因特网中的许多应用问题的解决往往是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的。应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。应用层的许多协议都是基于客户/服务器(client/server)方式。客户和服务器是指通信中所涉及的两个应用进程。客户/服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。应用层协议的特点

应用层协议是应用进程在通信时所遵循的协议。应用层协议是应用进程在通信时所遵循的协议。 Application Internet explorer Transport Internet NetworkInterface Hardware 应用层协议 • Domain Name System(DNS) • World Wide Web(HTTP) • E-mail(SMTP、POP) • Remote Login(Telnet) • File Transfer(FTP、TFTP) • Network Management (SNMP)

TCP/IP Application layer 应用层 Telnet FTP HTTP SMTP POP DNS SNMP TFTP 传输层 TCP UDP 网际互连层 IP (ICMP、IGMP、ARP、RARP) 网络接口层 CSMA/CD Token Ring Token Bus Hardware TCP/IP的应用层协议

Domain Name System(DNS) • World Wide Web(HTTP) • E-mail(SMTP、POP) • Remote Login(Telnet) • File Transfer(FTP、TFTP) • Network Management (SNMP) Application Transport Internet NetworkInterface Hardware 9.2 域名系统DNS

9.2 域名系统DNS • 域名系统的基本概念 • 因特网的域名结构 • 域名服务器的类型 • 域名解析

IP地址是抽象的数字，不便于记忆，不能反映主机所属的单位和地域。IP地址是抽象的数字，不便于记忆，不能反映主机所属的单位和地域。为了方便用户，因特网定义了具有层次结构的名字——域名（Domain name）。 …… 211.80.184.1 211.80.184.40 211.80.184.2 211.80.184.7 域名的概念 • 域名是一种直观的符号标识，易于记忆，是逻辑概念，不反映物理位置。 www.fjut.edu.cn

域名比IP地址便于记忆，但是在通信时必须将其映射为IP地址。 管理域名的系统就是DNS (Domain Name System) DNS的主要功能是把主机域名转换成IP地址。 DNS是一个层次化的联机分布式的数据库系统，采用客户/服务器模式，基于UDP和TCP实现。域名的查询是基于UDP实现的，而域名数据库之间的同步则是基于TCP实现。 DNS —— 域名系统

因特网的域名采用了一个规则的树形层次结构的名字空间，它与因特网中的组织机构的层次相对应。因特网的域名采用了一个规则的树形层次结构的名字空间，它与因特网中的组织机构的层次相对应。域(Domain)是树状域名空间中的一棵子树，域的名字称为域名（Domain name），就是这个子树顶部节点的名字。域还可进一步划分为子域。因特网的域名结构

顶级域名 … aero biz coop com net org edu gov mil int cn us cctv ibm hp cisco 二级域名 js sh bj org edu net gov com ac mail tsinghua pku fudan fzu fjut 三级域名四级域名 mail csnetl ep 域名空间与层次 root

因特网上的一台主机的域名是从叶节点沿着树枝向上直到树根节点的路径上所有域名构成的一个序列，各个域名之间用“.”隔开，如：因特网上的一台主机的域名是从叶节点沿着树枝向上直到树根节点的路径上所有域名构成的一个序列，各个域名之间用“.”隔开，如： ……三级域名.二级域名.顶级域名 ……主机名.机构名.网络名.顶级域名例如： mail.tsinghua.edu.cn www.fjut.edu.cn 从左到右，域的范围变大，具有实际含义，便于记忆。域名的结构

顶级域名TLD (Top Level Domain)分为国家顶级域名 nTLD和通用顶级域名 gTLD。国家顶级域名代表国家或地区，常用的有： cn(中国)、ca(加拿大)、de(德国)、fr(法国)、uk (英国)、us(美国) …… 顶级域名

通用顶级域名代表某一类机构： 通用顶级域名

整个域名系统是以联机分布式数据库系统的方式工作的。整个域名系统是以联机分布式数据库系统的方式工作的。 Internet上的所有主机域名保存在DNS的分布式主机信息数据库中。每个域至少由一个域名服务器管理。 DNS在设计了层次的域名空间的同时，设计了与其相对应的域名服务器系统。每一个域名服务器都只对域名体系中的一部分进行管辖。根服务器（root server）在这个层次体系的顶部，它是顶层域的管辖者。注意，DNS服务器的层次与域名的层次相适应，但二者并不是对等的。域名服务器

域名服务器分为以下三类： 本地域名服务器是本地ISP或本地某个独立机构设立的域名服务器，离用户最近。根域名服务器是管理因特网顶级域名的域名服务器，大部分在北美。授权域名服务器负责注册登记因特网主机的域名，通常由本地ISP的域名服务器担任。域名服务器的分类

各个单位可以根据具体情况将本单位的域名划分为若干个域名服务器管辖区(zone)，并在各管辖区中设置相应的授权域名服务器。各个单位可以根据具体情况将本单位的域名划分为若干个域名服务器管辖区(zone)，并在各管辖区中设置相应的授权域名服务器。 com 根域名服务器dns.com 授权域名服务器dns.abc.com abc xyz d e y z x 授权域名服务器dns.xyz.com 授权域名服务器dns.d.abc.com r h g w w1 w2 授权域名服务器的管辖区域 abc.com域 xyz.com域 d.abc. com域

每个DNS服务器管理某部分域名空间中的资源，即某个zone中的资源。每个DNS服务器管理某部分域名空间中的资源，即某个zone中的资源。 DNS服务器所管理的资源包括根名字服务器的IP地址、域名及所管辖的zone中的所有资源，这些资源以记录的形式存放在DNS服务器的数据库中。到目前为止，已定义了大约20种不同类型的资源记录。 DNS的资源记录

主要类型的资源记录描述

将主机的域名转换成IP地址的过程称为域名解析。将主机的域名转换成IP地址的过程称为域名解析。域名解析器（name resolver）是DNS的客户软件，它通过向本地域名服务器发出请求报文来解析域名。实际上，域名解析往往由一系列的域名解析器和域名服务器来完成。 DNS服务器用其资源记录来为resolver提供域名解析服务。域名解析器

DNS系统定义了一个用于查询和响应的报文格式。每个报文由固定的12字节长的首部和4个长度可变的字段组成。DNS系统定义了一个用于查询和响应的报文格式。每个报文由固定的12字节长的首部和4个长度可变的字段组成。标识：客户端通过标识的内容确定响应与查询是否匹配。参数：说明请求的操作和响应代码。域名查询报文格式 0 15 16 31

域名解析请求报文的内容 • 请求报文包含如下信息： • 被解析的域名 • 域名的类别（所使用的协议组） • 所需答案的类别（即与这个名字联系的IP地址） • 一个“动作代码”（action code），它指出域名服务器是否完整地解析名字。

递归查询（Recursive Query）resolver向本地域名服务器发出一个查询请求，域名服务器中若有被请求的数据，则返回给resolver，否则向根域名服务器查询，通过根服务器继续查询。迭代查询（Iterative Query）当resolver所请求的域名服务器中没有被请求的数据时，服务器不是通过根服务器继续查询，而是返回另外一个域名服务器的地址，告诉resolver该域名服务器可能知道要查询的数据。域名解析方式

递归解析要求域名服务器一次性完成全部名字—地址变换；递归解析要求域名服务器一次性完成全部名字—地址变换；迭代解析是每次请求一个域名服务器，如果不行再请求别的一个服务器；递归解析的任务主要是由服务器软件承担；迭代解析的任务主要是由域名解析器软件承担。两种解析方式的区别

这是域名为x.xyz.com的主机查询域名为g.d.abc.com的主机的IP地址的过程。这是域名为x.xyz.com的主机查询域名为g.d.abc.com的主机的IP地址的过程。 com根域名服务器 edu根域名服务器 com edu abc xyz 本地域名服务器dns.abc.com授权域名服务器 ③ ⑦ ② ⑥ Internet 本地域名服务器dns.xyz.com授权域名服务器本地域名服务器dns.d.abc.com授权域名服务器 abc xyz ④ d e y z x ⑧ ⑤ d ① … f h g x.xyz.com g.d.abc.com 域名的递归查询过程

根域名服务器 dns.com 递归迭代 ③ ② ⑤ ④ 本地域名服务器 dns.d.abc.com 本地域名服务器 dns.abc.com 本地域名服务器 dns.xyz.com ⑥ ⑦ ⑧ IP(g.d.abc.com) = (198.54.23.15) IP(t.y.abc.com)=? ① x.xyz.com g.d.abc.com 递归与迭代结合的域名解析过程

1.复制 每个根服务器的许多副本存在于世界各地；当一个新的子网加入Internet时，它在本地的DNS服务器中配置一个根服务器表；本地的DNS服务器可以为本网用户的域名服务选择响应最快的根服务器；在实际应用中，地理上最近的域名服务器往往响应最好。域名系统的性能优化机制

2.缓存 DNS缓存比复制更为重要，使用名字的高速缓存可减少查询的开销；每个服务器都保留一个域名缓存，每当查找一个新的域名时，服务器将它置于缓存中；主机在启动时从本地域名服务器下载域名和地址的全部数据库，维护存放自己最近使用的域名的高速缓存，并且只在从缓存中找不到域名时才使用域名服务器。域名系统的性能优化机制

Domain Name System(DNS) • World Wide Web(HTTP) • E-mail(SMTP、POP) • Remote Login(Telnet) • File Transfer(FTP、TFTP) • Network Management (SNMP) Application Transport Internet NetworkInterface Hardware 9.3 万维网WWW

9.3 万维网WWW • 万维网的基本概念 • 超文本、超媒体与超文本标记语言 • URL与信息定位 • WWW浏览器 • 超文本传输协议HTTP

万维网WWW (World Wide Web)即环球信息网，是当今因特网上最为流行的信息检索服务系统。通过它，能访问遍布因特网上的数以百万计的链接资源文件。万维网是1989年由欧洲粒子物理研究室开发的，其目的是便于研究人员收集查询各类时刻变化的报告、设计图表、照片等。1991年夏天，万维网首次露面就引起轰动，随后得以迅速推广。万维网WWW

万维网是一个分布式的多媒体超文本(即超媒体)系统。万维网是一个分布式的多媒体超文本(即超媒体)系统。其信息资源遍布于因特网上的数以百万计的计算机上。其信息文档不仅可以包含文本信息、还可以包含音频、视频等丰富多彩的多媒体信息。其信息文档的组织形式是网状的交互式索引链接。万维网通过简单统一的方式获得各类信息资源。统一资源定位符URL 超文本传输协议HTTP 万维网利用超文本技术将各类信息完美地结合在一起。超文本标记语言HTML 超级链接 hyperlink。 WWW的特征

  链接到链接到 Web站点B 链接到链接到链接到 Web站点E Web站点A 链接到   ⑥ ④ ① ② ③ ⑤ Web站点D Web站点C 万维网的分布式服务 

万维网以客户/服务器方式工作。 浏览器就是在用户计算机上的万维网客户程序。万维网的信息资源的文档驻留在因特网中的一系列计算机上，这些计算机运行着万维网服务器程序，称为万维网服务器(Web Server) 。用户通过浏览器向Web服务器发出请求，服务器根据客户请求内容，将保存在Web服务器中的某个文档发送给客户。万维网的工作方式

万维网是分布式超媒体(hypermedia)系统，它是超文本(hypertext)系统的扩充。万维网是分布式超媒体(hypermedia)系统，它是超文本(hypertext)系统的扩充。超文本是万维网的基础。在超文本系统中，信息资源存储在一系列文档中，这些文档分布在互联网上的不同站点上，通过指针链接在一起。用户可以利用一个链接找到另一个文档。超媒体与超文本的区别是：超文本文档仅包含文本信息，而超媒体文档还可包含其他表示方式的信息，如图形、图像、声音、动画，甚至活动视频图像。超文本与超媒体

信息资源以网页(Web page)的形式存储在WWW服务器中；用户可以通过页面中的超级链接，方便地访问位于其他WWW服务器中的页面，或是其他类型的网络信息资源；主页home page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。网页的概念

HTML（Hyper Text Markup Language）超文本标记语言是万维网上页面标准化的基础，是万维网页面制作的标准语言，是对超文本信息格式化输出的标记。 HTML 定义了许多用于排版的命令（标签）。把各种标签嵌入到万维网的页面中，就构成了所谓的 HTML 文档。HTML 文档可以用任何文本编辑器创建。超文本标记语言HTML

HTML 文档结构的基本组成部分是元素(element)。一个 HTML 文档本身就是一个元素。每个 HTML 文档由两个主要元素组成：首部(head)和主体(body)。首部包含文档的标题(title)，以及系统用来标识文档的一些其他信息。标题相当于文件名。文档的主体是 HTML 文档的最主要的部分。主体部分往往又由若干个更小的元素组成，如段落(paragraph)、表格(table)、和列表(list)等。 HTML 的格式与标签

以下是在用户屏幕上显示“Welcome to HTML！”信息页面的HTML语言ASCII文件。 <html>  <head>  <title>TEST</title>  </head>  <body>  <p>Welcome to HTML!</p>  </body>  </html>  HTML文档示例

常用的HTML标记

URL（Universal Resource Locator）是WWW进行资源定位的标准格式，它给资源的位置提供了一种抽象的识别方法。实际上，URL是对因特网上可获得的任何资源的位置和访问方法的一种简洁的表示。只要能够对资源定位，系统就可以对资源进行各种操作，如存取、更新、替换和查找其属性。 URL 相当于一个文件名在网络范围的扩展，它是与因特网相连的机器上的任何可访问对象的一个指针。统一资源定位符 URL

标准的URL由访问协议、主机名和文件路径3部分组成：标准的URL由访问协议、主机名和文件路径3部分组成： URL的一般形式 <访问协议>: //<主机>:<端口>/<路径> 指访问资源的方式指服务进程的端口号存放资源的主机在因特网中的域名或地址资源在主机中的相对存储位置

http://www.pku.edu.cn/docs/intro.html通过HTTP协议访问北京大学的一个网页http://www.pku.edu.cn/docs/intro.html通过HTTP协议访问北京大学的一个网页 http://www.yahoo.com/computer/index.htm通过HTTP协议访问雅虎网站的主页 ftp://ftp.pku.edu.cn/pub/dos/readme.txt通过FTP连接来获得北京大学网站的一个名为readme.txt的文本文件 ftp://ftp.lib.pku.edu.cn/pub/unix通过FTP协议匿名登录到北京大学的一个FTP站点 telnet://www.w3.org:80远程登录到域名为www.w3.org的万维网主机 URL示例

显示用户输入请求信息与远端服务器通信典型的浏览器组成结构控制程序 HTML解释程序驱动程序可选的组件程序缓存 HTTP客户进程可选的客户程序 … 网络接口

浏览器有一组客户程序、一组解释程序，以及管理这些客户和解释程序的控制程序。浏览器有一组客户程序、一组解释程序，以及管理这些客户和解释程序的控制程序。控制程序是浏览器的核心部件，它解释鼠标的点击和键盘的输入，并调用有关的组件来执行用户指定的操作。例如，当用户用鼠标点击一个超链的起点时，控制程序就调用一个客户程序从所需文档所在的远地服务器上取回该文档，并调用解释程序向用户显示该文档。浏览器的主要组成部分

HTML 解释程序是必不可少的，而其他的解释程序则是可选的。解释程序把 HTML 规格转换为适合用户显示硬件的命令来处理版面的细节。许多浏览器还包含 FTP 客户，用来获取文件传送服务。有些浏览器也包含电子邮件客户，使浏览器能够发送和接收电子邮件。解释程序

浏览器将它取回的每一个页面副本都放入本地磁盘的缓存中。浏览器将它取回的每一个页面副本都放入本地磁盘的缓存中。当用户用鼠标点击某个选项时，浏览器首先检查磁盘的缓存。若缓存中保存了该项，浏览器就直接从缓存中得到该项副本而不必从网络获取，从而明显地改善浏览器的运行特性。。但缓存要占用大量的磁盘空间，而浏览器性能的改善只有在用户再次查看缓存中的页面时才有帮助。许多浏览器允许用户调整缓存策略。浏览器中的缓存

HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）超文本传输协议是万维网客户端进程与服务器端进程交互遵守的协议 HTTP是一个应用层的协议，通过TCP连接实现可靠的传输。 HTTP是万维网上资源传送的规则，是万维网能正常运行的基础保障。 HTTP规定了WWW客户与服务器之间的工作模式：客户向服务器发送请求，服务器向客户发送响应文档。超文本传输协议HTTP

请求报文由三个部分组成，即请求行、首部行和实体主体。请求报文由三个部分组成，即请求行、首部行和实体主体。请求类型空格 URL 空格版本 CRLF 首部字段名：空格值 CRLF 首部行 … 请求行首部字段名：空格值 CRLF CRLF 实体主体（通常不用） HTTP 的请求报文 • 请求类型给出了要对请求对象进行的操作类型，如：GET、HEAD、POST、PUT、COPY、DELETE等。

第 9 章 应用层