chapter 09 应用层

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,第,9,章 应用层,张庆荣,qrzhcd,MP,：,15961826906,内容,域名系统,DNS,1,文件传送协议,2,远程登录,TELNET,3,电子邮件,4,万维网,WWW,5,动态主机配置协议,DHCP,6,简单网络管理协议,SNMP,7,应用进程跨越网络的通信,8,2024/9/16,2,应用层协议的特点,每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题，而问题的解决又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方式。,客户,(client),和,服务器,(server),都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。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。,2024/9/16,3,9.1,域名系统,DNS,域名系统概述,许多应用层软件经常直接使用,域名系统,DNS (Domain Name System),，但计算机的用户只是间接而不是直接使用域名系统。,因特网采用层次结构的命名树作为主机的名字，并使用,分布式,的域名系统,DNS,。,名字到,IP,地址的解析是由若干个域名服务器程序完成的。域名服务器程序在专设的结点上运行，运行该程序的机器称为,域名服务器,。,2024/9/16,4,9.1,域名系统,DNS,因特网的域名结构,因特网采用了层次树状结构的命名方法。,任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有一个,唯一,的层次结构的名字，即,域名,。,域名的结构由若干个分量组成，各分量之间用,点,隔开：,.,三级域名,.,二级域名,.,顶级域名,各分量分别代表不同级别的域名。,2024/9/16,5,9.1,域名系统,DNS,说明,域名只是个,逻辑概念,，并不代表计算机所在的物理地点。,变长的域名,和使用有,助记忆,的字符串，是为了便于人来使用。而,IP,地址是定长的,32,位二进制数字则非常便于机器进行处理。,域名中的“点”和点分十进制,IP,地址中的“点”并无一一对应的关系。,点分十进制,IP,地址中一定是包含三个“点”，但每一个域名中“点”的数目则不一定正好是三个。,2024/9/16,6,9.1,域名系统,DNS,顶级域名,TLD(Top,Level Domain),国家顶级域名,nTLD,：,如,: .,cn,表示中国，,.us,表示美国，,.,uk,表示英国，等等。,国际顶级域名,iTLD,：,采用,.,int,。国际性的组织可在,.,int,下注册。,通用顶级域名,gTLD,：最早的顶级域名是：,com,表示公司企业,net,表示网络服务机构,org,表示非赢利性组织,edu,表示教育机构（美国专用）,gov,表示政府部门（美国专用）,mil,表示军事部门（美国专用）,2024/9/16,7,9.1,域名系统,DNS,基础结构域名,(infrastructure domain),：这种顶级域名只有一个，即,arpa,，用于反向域名解析，因此又称为反向域名。,2001/2002,年新增加了七个通用顶级域名,.aero,用于航空运输企业,.biz,用于公司和企业,.coop,用于合作团体,.info,适用于各种情况,.museum,用于博物馆,.name,用于个人,.pro,用于会计、律师和医师等自由职业者,2024/9/16,8,9.1,域名系统,DNS,以后又增加的通用顶级域名,.cat,用于加泰隆人的语言和文化团体,.jobs,用于人力资源管理者,.,mobi,用于移动产品与服务的用户和提供者,.pro,用于有证书的专业人员,.travel,用于旅游业,2024/9/16,9,9.1,域名系统,DNS,因特网的域名空间,com,net,org,edu,gov,mil,coop,biz,info,aero,int,cn,uk,hk,js,sh,bj,org,net,gov,edu,com,ac,pku,fudan,sjtu,tsinghua,树根,cctv,ibm,hp,mot,顶级域名,二级域名,三级域名,mail,ep,四级域名,mail,csnetl,seu,2024/9/16,10,9.1,域名系统,DNS,用域名服务器进行域名解析,每一个域名服务器不但能够进行一些域名到,IP,地址的解析，而且还必须具有连向其他域名服务器的信息。当自己不能进行域名到,IP,地址的转换时，就能够知道到什么地方去找别的域名服务器。,这种地址转换即,地址解析,(address resolution),。解析就是转换的意思。,因特网上的域名服务器系统也是按照域名的层次来安排的。每一个域名服务器都只对域名体系中的一部分进行管辖。,2024/9/16,11,9.1,域名系统,DNS,域名服务器,一个服务器所负责管辖的（或有权限的）范围叫做,区,(zone),。,各单位根据具体情况来划分自己管辖范围的区。但在一个区中的所有节点必须是能够连通的。,每一个区设置相应的,权限域名服务器,，用来保存该区中的所有主机的域名到,IP,地址的映射。,DNS,服务器的管辖范围不是以“域”为单位，而是以“区”为单位。,2024/9/16,12,9.1,域名系统,DNS,区的不同划分方法举例,域,区,abc,x,u,v,w,t,y,(a),区,=,域,(b),区,域,域,区,区,abc,x,u,v,w,t,y,com,edu,org,根,com,edu,org,根,2024/9/16,13,9.1,域名系统,DNS,树状结构的,DNS,域名服务器,根域名服务器,org,域名服务器,com,域名服务器,edu,域名服务器,域名服务器,abc,公司有两个权限域名服务器,权限域名服务器,根域名服务器,顶级域名服务器,域名服务器,2024/9/16,14,9.1,域名系统,DNS,四种不同类型的域名服务器,根域名服务器,(root name server),顶级域名服务器（即,TLD,服务器）,权限域名服务器,(authoritative name server),本地域名服务器,(local name server),2024/9/16,15,9.1,域名系统,DNS,根域名服务器,最高层次的域名服务器,每个根域名服务器都,知道所有的顶级域名服务器的域名及其,IP,地址,。,不管是哪一个本地域名服务器，若要对因特网上任何一个域名进行解析，只要自己无法解析，就首先求助于根域名服务器。,在因特网上共有,13,个不同,IP,地址的根域名服务器，它们的名字是用一个英文字母命名，从,a,一直到,m,（前,13,个字母）。,2024/9/16,16,9.1,域名系统,DNS,根域名服务器共有,13,套装置,(,不是,13,个机器,),这些根域名服务器相应的域名分别是,到,2006,年底全世界已经安装了一百多个根域名服务器机器，分布在世界各地。,这样做的目的是为了方便用户，使世界上大部分,DNS,域名服务器都能,就近,找到一个根域名服务器。,2024/9/16,17,9.1,域名系统,DNS,当,DNS,客户向根域名服务器发出查询时，路由器就把查询转发到离这个,DNS,客户最近的一个根域名服务器。这就加快了查询过程，更合理地利用了因特网资源。,根域名服务器并不直接把域名直接转换成,IP,地址。在使用迭代查询时，根域名服务器把下一步应当找的顶级域名服务器的,IP,地址回答本地域名服务器。,2024/9/16,18,9.1,域名系统,DNS,举例：根域名服务器,f,的地点分布图,共,40,个机器,2024/9/16,19,9.1,域名系统,DNS,顶级域名服务器,即,TLD,服务器,顶级域名服务器负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名。,当收到,DNS,查询请求时就给出相应的回答（可能是最后的结果，也可能是下一步应当找的权限域名服务器的,IP,地址）,。,2024/9/16,20,9.1,域名系统,DNS,权限域名服务器,每一个主机都必须在某个权限域名服务器处注册登记。因此权限域名服务器知道其管辖的主机名应当转换成什么,IP,地址。,权限域名服务器,就是前面已经讲过的负责一个,区的域名服务器,。,管辖区是“域”的子集。管辖区可以小于或等于域，但不可能大于域。,当一个权限域名服务器还不能给出最后的查询回答时，就会告诉发出查询请求的,DNS,客户，下一步应当找哪一个权限域名服务器。,2024/9/16,21,9.1,域名系统,DNS,本地域名服务器,每一个因特网服务提供者,ISP,，或一个大学，甚至一个大学里的系，都可以拥有一个本地域名服务器，它也称为,默认域名服务器,。,当主机发出,DNS,查询报文时，这个查询报文就首先被送往该主机的本地域名服务器。,本地域名服务器离用户较近，一般不超过几个路由器的距离。,若所要查询的主机也处在本地,ISP,的管辖范围，那么本地域名服务器就立即能把所查询的主机名转换为,IP,地址。否则就需要再去询问其他的域名服务器,。,2024/9/16,22,9.1,域名系统,DNS,域名管辖区的的划分,com,y,abc,w,v,x,u,顶级域名服务器,域,管辖区,的,权限域名服务器,管辖区,管辖区,的,权限域名服务器,管辖区,t,2024/9/16,23,9.1,域名系统,DNS,域名的,解析过程,主机向本地域名服务器的查询一般都是采用,递归查询,(recursive query),。,递归查询就是如果本地域名服务器不知道被查询域名的,IP,地址时，那么本地域名服务器就以,DNS,客户的身份向某个根域名服务器继续发出查询请求报文（即替该主机继续查询），而不是让该主机自己进行下一步的查询。,2024/9/16,24,9.1,域名系统,DNS,本地域名服务器向根域名服务器查询,优先采用,迭代查询,(iterative query),，即循环查询。,当根域名服务器收到查询请求报文但并不知道被查询域名的,IP,地址时，这个根域名服务器就把自己知道的顶级域名服务器的,IP,地址告诉本地域名服务器，让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。,顶级域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后，就告诉本地域名服务器下一步应当向哪一个个权限域名服务器进行查询。,最后主机就知道了所要解析的域名的,IP,地址。,本地域名服务器也可以采用递归查询。,2024/9/16,25,9.1,域名系统,DNS,的,IP,地址,顶级域名服务器,本地域名服务器,根域名服务器,迭代查询,递归,查询,本地域名服务器,进行迭代查询,2024/9/16,26,9.1,域名系统,DNS,本地域名服务器,进行递归查询,顶级域名服务器,权限,域名服务,器,本地域名服务器,根域名服务器,递归查询,递归,查询,的,IP,地址,2024/9/16,27,9.1,域名系统,DNS,高速缓存（高速缓存域名服务器）,为了提高,DNS,查询效率，并减轻根域名服务器的负荷和减少因特网上的,DNS,查询报文数量，广泛地使用了高速缓存高速缓存用来存放最近查询过的域名以及从何处获得域名映射信息的记录。,例如不久前已有用户查询过域名为,的,IP,地址，则本地域名服务器就不必再向根域名服务器重新查询,的,IP,地址了，而是直接把高速缓存中存放的上次查询结果（即,的,IP,地址）告诉用户。,2024/9/16,28,9.1,域名系统,DNS,使用高速缓存的好处,假定本地域名服务器的缓存中并没有,的,IP,地址，而是存放着顶级域名服务器,的,IP,地址，那么本地域名服务器就不必向根域名服务器进行查询，而可以直接向,com,顶级域名服务器发送查询请求报文。,这样不仅可以大大减轻根域名服务器的负荷，而且也能够使因特网上的,DNS,查询请求和回答报文的数量大为减少。,2024/9/16,29,9.1,域名系统,DNS,缓存中保存项目有一定时限,由于域名到,IP,地址的绑定有可能发生变化（但并不会经常改变），为保持高速缓存中的内容正确，域名服务器应为每项内容设置计时器并处理超过合理时间的项目（例如，典型的数值是每个项目只存放,48,小时）。,当域名服务器已从缓存中删去某项信息后又被请求查询该项信息，就必须重新到授权管理该项目的域名服务器获取绑定信息。,当权限域名服务器回答一个查询请求时，在响应中都指明绑定有效存在的时间值。增加此时间值可减少网络开销，而减少此时间值可提高域名解析的准确性。,2024/9/16,30,9.1,域名系统,DNS,在主机中也很需要高速缓存,许多主机在启动时从本地域名服务器下载名字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欲解析的域名时才向本地域名服务器发送查询请求报文。,维护本地域名服务器数据库的主机自然应该定期地检查域名服务器以获取新的映射信息，而且主机必须从缓存中删掉无效的项。,由于域名改动并不频繁，大多数网点不需花太多精力就能维护数据库的一致性。,2024/9/16,31,9.1,域名系统,DNS,提高域名服务器的可靠性,DNS,域名服务器都把数据复制到几个域名服务器来保存，其中的一个是,主域名服务器,(master name server),，其他的是,辅助域名服务器,(secondary name server),。,当主域名服务器出故障时，辅助域名服务器可以保证,DNS,的查询工作不会中断。,主域名服务器定期把数据复制到辅助域名服务器中，而更改数据只能在主域名服务器中进行。这样就保证了数据的一致性。,2024/9/16,32,9.2,文件传送协议,概述,文件传送协议,FTP (File Transfer Protocol),是因特网上使用得最广泛的文件传送协议。,FTP,提 供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式（如指明是否使用,ASCII,码），并允许文件具有存取权限（如访问文件的用户必须经过授权，并输入有效的口令）。,FTP,屏蔽了各计算机系统的细节，因而适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件。,RFC 959,很早就成为了因特网的正式标准。,2024/9/16,33,9.2,文件传送协议,文件传送并非很简单的问题,网络环境中的一项基本应用就是将文件从一台计算机中复制到另一台可能相距很远的计算机中。,初看起来，在两个主机之间传送文件是很简单的事情。,其实这往往非常困难。,原因是众多的计算机厂商研制出的文件系统多达数百种，且差别很大。,2024/9/16,34,9.2,文件传送协议,FTP,的基本工作原理,网络环境中的一项基本应用就是将文件从一台计算机中复制到另一台可能相距很远的计算机中。,初看起来，在两个主机之间传送文件是很简单的事情。,其实这往往非常困难。原因是众多的计算机厂商研制出的文件系统多达数百种，且差别很大。,2024/9/16,35,9.2,文件传送协议,网络环境下复制文件的复杂性,计算机存储数据的格式不同。,文件的目录结构和文件命名的规定不同。,对于相同的文件存取功能，操作系统使用的命令不同。,访问控制方法不同。,2024/9/16,36,9.2,文件传送协议,FTP,特点,文件传送协议,FTP,只提供文件传送的一些基本的服务，它使用,TCP,可靠的运输服务。,FTP,的主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。,FTP,使用,客户服务器方式,。一个,FTP,服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。,FTP,的服务器进程由两大部分组成：一个,主进程,，负责接受新的请求；另外有若干个,从属进程,，负责处理单个请求。,2024/9/16,37,9.2,文件传送协议,主进程的工作步骤如下,打开熟知端口（端口号为,21,），使客户进程能够连接上。,等待客户进程发出连接请求。,启动从属进程来处理客户进程发来的请求。从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止，但从属进程在运行期间根据需要还可能创建其他一些子进程。,回到等待状态，继续接受其他客户进程发来的请求。主进程与从属进程的处理是并发地进行。,2024/9/16,38,9.2,文件传送协议,两个连接,控制连接在整个会话期间一直保持打开，,FTP,客户发出的传送请求通过控制连接发送给服务器端的控制进程，但控制连接不用来传送文件。,实际用于传输文件的是“数据连接”。服务器端的控制进程在接收到,FTP,客户发送来的文件传输请求后就创建“数据传送进程”和“数据连接”，用来连接客户端和服务器端的数据传送进程。,数据传送进程实际完成文件的传送，在传送完毕后关闭“数据传送连接”并结束运行。,2024/9/16,39,9.2,文件传送协议,FTP,使用的两个,TCP,连接,控制进程,数据传送,进程,用户界面,控制进程,数据传送,进程,客户端,服务器端,因特网,控制连接,数据连接,本地,文件系统,远程,文件系统,2024/9/16,40,9.2,文件传送协议,两个不同的端口号,当客户进程向服务器进程发出建立连接请求时，要寻找连接服务器进程的熟知端口,(21),，同时还要告诉服务器进程自己的另一个端口号码，用于建立数据传送连接。,接着，服务器进程用自己传送数据的熟知端口,(20),与客户进程所提供的端口号码建立数据传送连接。,由于,FTP,使用了两个不同的端口号，所以数据连接与控制连接不会发生混乱。,使用两个不同的端口号的好处,使协议更加简单和更容易实现。,在传输文件时还可以利用控制连接（例如，客户发送请求终止传输）。,2024/9/16,41,9.2,文件传送协议,NFS,采用另一种思路,NFS,允许应用进程打开一个远地文件，并能在该文件的某一个特定的位置上开始读写数据。,NFS,可使用户只复制一个大文件中的一个很小的片段，而不需要复制整个大文件。,对于上述例子，计算机,A,的,NFS,客户软件，把要添加的数据和在文件后面写数据的请求一起发送到远地的计算机,B,的,NFS,服务器。,NFS,服务器更新文件后返回应答信息。,在网络上传送的只是少量的修改数据。,2024/9/16,42,9.2,文件传送协议,简单文件传送协议,TFTP,(Trivial File Transfer Protocol),是一个很小且易于实现的文件传送协议。,TFTP,使用客户服务器方式和使用,UDP,数据报，因此,TFTP,需要有自己的差错改正措施。,TFTP,只支持文件传输而不支持交互。,TFTP,的命令集很小，没有列目录的功能，也不能对用户进行身份鉴别。,2024/9/16,43,9.2,文件传送协议,TFTP,的主要特点是,每次传送的数据,PDU,中有,512,字节的数据，但最后一次可不足,512,字节。,数据,PDU,也称为,文件块,(block),，每个块按序编号，从,1,开始。,支持,ASCII,码或二进制传送。,可对文件进行读或写。,使用很简单的首部。,2024/9/16,44,9.2,文件传送协议,TFTP,的工作很像停止等待协议,发送完一个文件块后就等待对方的确认，确认时应指明所确认的块编号。,发完数据后在规定时间内收不到确认就要重发数据,PDU,。,发送确认,PDU,的一方若在规定时间内收不到下一个文件块，也要重发确认,PDU,。这样就可保证文件的传送不致因某一个数据报的丢失而告失败。,2024/9/16,45,9.2,文件传送协议,在一开始工作时。,TFTP,客户进程发送一个读请求,PDU,或写请求,PDU,给,TFTP,服务器进程，其熟知端口号码为,69,。,TFTP,服务器进程要选择一个新的端口和,TFTP,客户进程进行通信。,若文件长度恰好为,512,字节的整数倍，则在文件传送完毕后，还必须在最后发送一个只含首部而无数据的数据,PDU,。,若文件长度不是,512,字节的整数倍，则最后传送数据,PDU,的数据字段一定不满,512,字节，这正好可作为文件结束的标志。,2024/9/16,46,9.3,远程登录协议,TELNET,远程终端协议,TELNET,TELNET,是一个简单的远程终端协议，也是因特网的正式标准。,用户用,TELNET,就可在其所在地通过,TCP,连接注册（即登录）到远地的另一个主机上（使用主机名或,IP,地址）。,TELNET,能将用户的击键传到远地主机，同时也能将远地主机的输出通过,TCP,连接返回到用户屏幕。这种服务是透明的，因为用户感觉到好像键盘和显示器是直接连在远地主机上。,2024/9/16,47,9.3,远程登录协议,TELNET,客户服务器方式,现在由于,PC,机的功能越来越强，用户已较少使用,TELNET,了。,TELNET,也使用客户服务器方式。在本地系统运行,TELNET,客户进程，而在远地主机则运行,TELNET,服务器进程。,和,FTP,的情况相似，服务器中的主进程等待新的请求，并产生从属进程来处理每一个连接。,2024/9/16,48,9.3,远程登录协议,TELNET,TELNET,使用网络虚拟终端,NVT,格式,因特网,TCP,连接,客户端,服务器端,使用客户端的格式,使用服务器端的格式,使用,NVT,格式,客户,服务器,2024/9/16,49,9.3,远程登录协议,TELNET,网络虚拟终端,NVT,格式,客户软件把用户的击键和命令转换成,NVT,格式，并送交服务器。,服务器软件把收到的数据和命令，从,NVT,格式转换成远地系统所需的格式。,向用户返回数据时，服务器把远地系统的格式转换为,NVT,格式，本地客户再从,NVT,格式转换到本地系统所需的格式。,2024/9/16,50,9.4,电子邮件,概述,电子邮件,(e-mail),是因特网上使用得最多的和最受用户欢迎的一种应用。,电子邮件把邮件发送到,ISP,的邮件服务器，并放在其中的收信人邮箱中，收信人可随时上网到,ISP,的邮件服务器进行读取。,电子邮件不仅使用方便，而且还具有传递迅速和费用低廉的优点。,现在电子邮件不仅可传送文字信息，而且还可附上声音和图像。,2024/9/16,51,9.4,电子邮件,电子邮件的一些标准,在,1982,年制定出,简单邮件传送协议,SMTP (Simple Mail Transfer Protocol),和因特网文本报文格式，它们都已成为因特网的正式标准。,1993,年提出了,通用因特网邮件扩充,MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions),。,MIME,在其邮件首部中说明了邮件的数据类型,(,如文本、声音、图像、视像等,),。在,MIME,邮件中可同时传送多种类型的数据。,2024/9/16,52,9.4,电子邮件,电子邮件的最主要的组成构件,SMTP,TCP,连接,POP3,发送,邮件,发送邮件,SMTP,读取,邮件,TCP,连接,发送方,邮件服务器,SMTP,客户,POP3,客户,发件人,用户代理,接收方,邮件服务器,SMTP,服务器,POP3,服务器,SMTP,服务器,SMTP,客户,收件人,用户代理,TCP,连接,2024/9/16,53,9.4,电子邮件,发送方,邮件缓存,接收方,邮件服务器,用户代理,SMTP,SMTP,POP3,发送方,邮件服务器,用户代理,用户邮箱,接收方,(,发送邮件,),（发送邮件）,(,读取邮件,),因特网,2024/9/16,54,9.4,电子邮件,用户代理,UA (User Agent),用户代理,UA,就是用户与电子邮件系统的接口。,用户代理的功能是：撰写、显示和处理。,邮件服务器的功能是发送和接收邮件，同时还要向发信人报告邮件传送的情况（已交付、被拒绝、丢失等）。,邮件服务器按照客户服务器方式工作。邮件服务器需要使用两个不同的协议。,SMTP,协议用于发送邮件。,邮局协议,POP (Post Office Protocol),用于接收邮件。,2024/9/16,55,9.4,电子邮件,注意,一个邮件服务器既可以作为客户，也可以作为服务器。,例如，当邮件服务器,A,向另一个邮件服务器,B,发送邮件时，邮件服务器,A,就作为,SMTP,客户，而,B,是,SMTP,服务器。,当邮件服务器,A,从另一个邮件服务器,B,接收邮件时，邮件服务器,A,就作为,SMTP,服务器，而,B,是,SMTP,客户,。,2024/9/16,56,9.4,电子邮件,电子邮件的最主要的组成构件,SMTP,TCP,连接,发送方,邮件缓存,接收方,邮件服务器,用户代理,SMTP,SMTP,POP3,发送方,邮件服务器,用户代理,用户邮箱,(,发送邮件,),（发送邮件）,(,读取邮件,),因特网,POP3,发送,邮件,发送邮件,SMTP,读取,邮件,TCP,连接,发送方,邮件服务器,SMTP,客户,POP3,客户,发件人,用户代理,接收方,邮件服务器,SMTP,服务器,POP3,服务器,SMTP,服务器,SMTP,客户,TCP,连接,(1),发信人调用,PC,机中的用户代理来编辑要发送的邮件。,2024/9/16,57,9.4,电子邮件,电子邮件的最主要的组成构件,SMTP,TCP,连接,发送方,邮件缓存,接收方,邮件服务器,用户代理,SMTP,SMTP,POP3,发送方,邮件服务器,用户代理,用户邮箱,(,发送邮件,),（发送邮件）,(,读取邮件,),因特网,POP3,发送,邮件,发送邮件,SMTP,读取,邮件,TCP,连接,发送方,邮件服务器,SMTP,客户,POP3,客户,发件人,用户代理,接收方,邮件服务器,SMTP,服务器,POP3,服务器,SMTP,服务器,SMTP,客户,TCP,连接,(2),发信人的用户代理用,SMTP,把邮件传送给发送方邮件服务器。,2024/9/16,58,9.4,电子邮件,电子邮件的最主要的组成构件,SMTP,TCP,连接,发送方,邮件缓存,接收方,邮件服务器,用户代理,SMTP,SMTP,POP3,发送方,邮件服务器,用户代理,用户邮箱,(,发送邮件,),（发送邮件）,(,读取邮件,),因特网,POP3,发送,邮件,发送邮件,SMTP,读取,邮件,TCP,连接,发送方,邮件服务器,SMTP,客户,POP3,客户,发件人,用户代理,接收方,邮件服务器,SMTP,服务器,POP3,服务器,SMTP,服务器,SMTP,客户,TCP,连接,(3) SMTP,服务器将邮件放入邮件缓存队列中，等待发送。,2024/9/16,59,9.4,电子邮件,SMTP,TCP,连接,发送方,邮件缓存,接收方,邮件服务器,用户代理,SMTP,SMTP,POP3,发送方,邮件服务器,用户代理,用户邮箱,接收方,(,发送邮件,),（发送邮件）,(,读取邮件,),因特网,POP3,发送,邮件,发送邮件,SMTP,读取,邮件,TCP,连接,发送方,邮件服务器,SMTP,客户,POP3,客户,发件人,用户代理,接收方,邮件服务器,SMTP,服务器,POP3,服务器,SMTP,服务器,SMTP,客户,收件人,用户代理,TCP,连接,(4),运行在发送方邮件服务器的,SMTP,客户进程，发现在邮件缓存中有待发送的邮件，就向运行在接收方邮件服务器的,SMTP,服务器进程发起,TCP,连接的建立。,2024/9/16,60,9.4,电子邮件,SMTP,TCP,连接,发送方,邮件缓存,接收方,邮件服务器,用户代理,SMTP,SMTP,POP3,发送方,邮件服务器,用户代理,用户邮箱,接收方,(,发送邮件,),（发送邮件）,(,读取邮件,),因特网,POP3,发送,邮件,发送邮件,SMTP,读取,邮件,TCP,连接,发送方,邮件服务器,SMTP,客户,POP3,客户,发件人,用户代理,接收方,邮件服务器,SMTP,服务器,POP3,服务器,SMTP,服务器,SMTP,客户,收件人,用户代理,TCP,连接,(5) TCP,连接建立后，,SMTP,客户进程开始向远程的,SMTP,服务器进程发送邮件。当所有的待发送邮件发完了，,SMTP,就关闭所建立的,TCP,连接。,2024/9/16,61,9.4,电子邮件,SMTP,TCP,连接,发送方,邮件缓存,接收方,邮件服务器,用户代理,SMTP,SMTP,POP3,发送方,邮件服务器,用户代理,用户邮箱,接收方,(,发送邮件,),（发送邮件）,(,读取邮件,),因特网,POP3,发送,邮件,发送邮件,SMTP,读取,邮件,TCP,连接,发送方,邮件服务器,SMTP,客户,POP3,客户,发件人,用户代理,接收方,邮件服务器,SMTP,服务器,POP3,服务器,SMTP,服务器,SMTP,客户,收件人,用户代理,TCP,连接,(6),运行在接收方邮件服务器中的,SMTP,服务器进程收到邮件后，将邮件放入收信人的用户邮箱中，等待收信人在方便时进行读取。,2024/9/16,62,9.4,电子邮件,SMTP,TCP,连接,发送方,邮件缓存,接收方,邮件服务器,用户代理,SMTP,SMTP,POP3,发送方,邮件服务器,用户代理,用户邮箱,接收方,(,发送邮件,),（发送邮件）,(,读取邮件,),因特网,POP3,发送,邮件,发送邮件,SMTP,读取,邮件,TCP,连接,发送方,邮件服务器,SMTP,客户,POP3,客户,发件人,用户代理,接收方,邮件服务器,SMTP,服务器,POP3,服务器,SMTP,服务器,SMTP,客户,收件人,用户代理,TCP,连接,(7),收信人在打算收信时，调用用户代理，使用,POP3,（或,IMAP,）协议将自己的邮件从接收方邮件服务器的用户邮箱中的取回（如果邮箱中有来信的话）。,2024/9/16,63,9.4,电子邮件,注意,POP3,服务器和,POP3,客户之间的通信是由,POP3,客户发起的。,电子邮件的组成,电子邮件由,信封,(envelope),和,内容,(content),两部分组成。,电子邮件的传输程序根据邮件信封上的信息来传送邮件。用户在从自己的邮箱中读取邮件时才能见到邮件的内容。,在邮件的信封上，最重要的就是收信人的地址。,2024/9/16,64,9.4,电子邮件,电子邮件地址的格式,TCP/IP,体系的电子邮件系统规定电子邮件地址的格式如下：,收信人邮箱名,邮箱所在主机的域名,符号“,”,读作“,at”,，表示“在”的意思。,例如，电子邮件地址,qrzhcd,邮箱所在的主机的域名,在全世界必须是唯一的,这个用户名在该域名,的范围内是唯一的。,2024/9/16,65,9.4,电子邮件,简单邮件传送协议,SMTP,SMTP,所规定的就是在两个相互通信的,SMTP,进程之间应如何交换信息。,由于,SMTP,使用客户服务器方式，因此负责发送邮件的,SMTP,进程就是,SMTP,客户，而负责接收邮件的,SMTP,进程就是,SMTP,服务器。,SMTP,规定了,14,条命令和,21,种应答信息。每条命令用,4,个字母组成，而每一种应答信息一般只有一行信息，由一个,3,位数字的代码开始，后面附上（也可不附上）很简单的文字说明。,2024/9/16,66,9.4,电子邮件,SMTP,通信的三个阶段,连接建立：连接是在发送主机的,SMTP,客户和接收主机的,SMTP,服务器之间建立的。,SMTP,不使用中间的邮件服务器。,邮件传送,连接释放：邮件发送完毕后，,SMTP,应释放,TCP,连接。,2024/9/16,67,9.4,电子邮件,电子邮件的信息格式,一个电子邮件分为,信封,和,内容,两大部分。,RFC 2822,只规定了邮件内容中的,首部,(header),格式，而对邮件的,主体,(body),部分则让用户自由撰写。,用户写好首部后，邮件系统将自动地将信封所需的信息提取出来并写在信封上。所以用户不需要填写电子邮件信封上的信息。,邮件内容首部包括一些关键字，后面加上冒号。最重要的关键字是：,To,和,Subject,2024/9/16,68,9.4,电子邮件,邮件内容的首部,“,To:”,后面填入一个或多个收信人的电子邮件地址。用户只需打开地址簿，点击收信人名字，收信人的电子邮件地址就会自动地填入到合适的位置上。,“,Subject:”,是邮件的主题。它反映了邮件的主要内容，便于用户查找邮件。,抄送“,Cc:”,表示应给某某人发送一个邮件副本。,“,From”,和“,Date”,表示发信人的电子邮件地址和发信日期。“,Reply-To”,是对方回信所用的地址。,2024/9/16,69,9.4,电子邮件,邮件读取协议,POP3,和,IMAP,邮局协议,POP,是一个非常简单、但功能有限的邮件读取协议，现在使用的是它的第三个版本,POP3,。,POP,也使用客户服务器的工作方式。,在接收邮件的用户,PC,机中必须运行,POP,客户程序，而在用户所连接的,ISP,的邮件服务器中则运行,POP,服务器程序。,2024/9/16,70,9.4,电子邮件,IMAP,协议,(Internet Message Access Protocol),IMAP,也是按客户服务器方式工作，现在较新的版本是,IMAP4,。,用户在自己的,PC,机上就可以操纵,ISP,的邮件服务器的邮箱，就像在本地操纵一样。,因此,IMAP,是一个联机协议。当用户,PC,机上的,IMAP,客户程序打开,IMAP,服务器的邮箱时，用户就可看到邮件的首部。若用户需要打开某个邮件，则该邮件才传到用户的计算机上。,2024/9/16,71,9.4,电子邮件,IMAP,的特点,IMAP,最大的好处就是用户可以在不同的地方使用不同的计算机随时上网阅读和处理自己的邮件。,IMAP,还允许收信人只读取邮件中的某一个部分。例如，收到了一个带有视像附件（此文件可能很大）的邮件。为了节省时间，可以先下载邮件的正文部分，待以后有时间再读取或下载这个很长的附件。,IMAP,的缺点是如果用户没有将邮件复制到自己的,PC,机上，则邮件一直是存放在,IMAP,服务器上。因此用户需要经常与,IMAP,服务器建立连接。,2024/9/16,72,9.4,电子邮件,注意,不要将邮件读取协议,POP,或,IMAP,与邮件传送协议,SMTP,弄混。,发信人的用户代理向源邮件服务器发送邮件，以及源邮件服务器向目的邮件服务器发送邮件，都是使用,SMTP,协议。,而,POP,协议或,IMAP,协议则是用户从目的邮件服务器上读取邮件所使用的协议。,2024/9/16,73,9.4,电子邮件,基于万维网的电子邮件,电子邮件从,A,发送到网易邮件服务器是使用,HTTP,协议。,两个邮件服务器之间的传送使用,SMTP,。,邮件从新浪邮件服务器传送到,B,是使用,HTTP,协议。,HTTP,HTTP,A,B,SMTP,网易邮件服务器,新浪邮件服务器,2024/9/16,74,9.4,电子邮件,通用因特网邮件扩充,MIME,SMTP,有以下缺点：,SMTP,不能传送可执行文件或其他的二进制对象。,SMTP,限于传送,7,位的,ASCII,码。许多其他非英语国家的文字（如中文、俄文，甚至带重音符号的法文或德文）就无法传送。,SMTP,服务器会拒绝超过一定长度的邮件。,某些,SMTP,的实现并没有完全按照因特网的,SMTP,标准。,2024/9/16,75,9.4,电子邮件,MIME,的特点,MIME,并没有改动,SMTP,或取代它。,MIME,的意图是继续使用目前的,RFC 822,格式，但增加了邮件主体的结构，并定义了传送非,ASCII,码的编码规则。,MIME,和,SMTP,的关系,非,ASCII,码,7,位,ASCII,码,MIME,SMTP,MIME,SMTP,7,位,ASCII,码,7,位,ASCII,码,非,ASCII,码,用户,用户,2024/9/16,76,9.4,电子邮件,通用因特网邮件扩充,MIME,SMTP,有以下缺点：,SMTP,不能传送可执行文件或其他的二进制对象。,SMTP,限于传送,7,位的,ASCII,码。许多其他非英语国家的文字（如中文、俄文，甚至带重音符号的法文或德文）就无法传送。,SMTP,服务器会拒绝超过一定长度的邮件。,某些,SMTP,的实现并没有完全按照,RFC 821,的,SMTP,标准。,2024/9/16,77,9.4,电子邮件,MIME,的特点,MIME,并没有改动,SMTP,或取代它。,MIME,的意图是继续使用目前的,RFC 822,格式，但增加了邮件主体的结构，并定义了传送非,ASCII,码的编码规则。,MIME,主要包括三个部分,5,个新的邮件首部字段，它们可包含在,RFC 822,首部中。这些字段提供了有关邮件主体的信息。,定义了许多邮件内容的格式，对多媒体电子邮件的表示方法进行了标准化。,定义了传送编码，可对任何内容格式进行转换，而不会被邮件系统改变。,2024/9/16,78,9.4,电子邮件,MIME,增加,5,个新的邮件首部,MIME-Version:,标志,MIME,的版本。现在的版本号是,1.0,。若无此行，则为英文文本。,Content-Description:,这是可读字符串，说明此邮件是什么。和邮件的主题差不多。,Content-Id:,邮件的唯一标识符。,Content-Transfer-Encoding:,在传送时邮件的主体是如何编码的。,Content-Type:,说明邮件的性质。,2024/9/16,79,9.4,电子邮件,MIME,和,SMTP,的关系,非,ASCII,码,7,位,ASCII,码,MIME,SMTP,MIME,SMTP,7,位,ASCII,码,7,位,ASCII,码,非,ASCII,码,用户,用户,2024/9/16,80,9.4,电子邮件,内容传送编码,Content-Transfer-Encoding,最简单的编码就是,7,位,ASCII,码，而每行不能超过,1000,个字符。,MIME,对这种由,ASCII,码构成的邮件主体不进行任何转换。,另一种编码称为,quoted-printable,，这种编码方法适用于当所传送的数据中只有少量的非,ASCII,码。,对于任意的二进制文件，可用,base64,编码。,2024/9/16,81,9.4,电子邮件,内容类型,MIME,着标准规定,Content-Type,说明必须含有两个标识符，即内容类型,(type),和子类型,(subtype),，中间用“,/”,分开。,MIME,标准定义了,7,个基本内容类型和,15,种子类型。,2024/9/16,82,9.5,万维网,WWW,概述,万维网,WWW (World Wide Web),并非某种特殊的计算机网络。,万维网是一个大规模的、联机式的信息储藏所。,万维网用链接的方法能非常方便地从因特网上的一个站点访问另一个站点，从而主动地按需获取丰富的信息。,这种访问方式称为“,链接,”。,2024/9/16,83,9.5,万维网,WWW,万维网提供分布式服务,万维网,站点,A,万维网,站点,C,万维网站点,E,万维网站点,D,万维网站点,B,链接到,链接到,链接到,链接到,链接到,链接到,2024/9/16,84,9.5,万维网,WWW,超媒体与超文本,万维网是,分布式超媒体,(hypermedia),系统，它是,超文本,(hypertext),系统的扩充。,一个超文本由多个信息源链接成。利用一个链接可使用户找到另一个文档。这些文档可以位于世界上任何一个接在因特网上的超文本系统中。超文本是万维网的基础。,超媒体与超文本的区别是文档内容不同。超文本文档仅包含文本信息，而超媒体文档还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。,2024/9/16,85,9.5,万维网,WWW,万维网的工作方式,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,。万维网文档所驻留的计算机则运行,服务器程序,，因此这个计算机也称为,万维网服务器,。,客户程序向服务器程序发出请求，服务器程序向客户程序送回客户所要的万维网文档。,在一个客户程序主窗口上显示出的万维网文档称为,页面,(page),。,2024/9/16,86,9.5,万维网,WWW,万维网必须解决的问题,怎样标志分布在整个因特网上的万维网文档？,使用,统一资源定位符,URL (Uniform Resource Locator),来标志万维网上的各种文档。,使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符,URL,。,用何协议实现万维网上各种超链的链接？,在万维网客户程序与万维网服务器程序之间进行交互所使用的协议，是,超文本传送协议,HTTP (,HyperText,Transfer Protocol),。,HTTP,是一个应用层协议，它使用,TCP,连接进行可靠的传送,。,2024/9/16,87,9.5,万维网,WWW,怎样使各种万维网文档都能在因特网上的各种计算机上显示出来，同时使用户清楚地知道在什么地方存在着超链？,超文本标记语言,HTML (,HyperText,Markup Language),使得万维网页面的设计者可以很方便地用一个超链从本页面的某处链接到因特网上的任何一个万维网页面，并且能够在自己的计算机屏幕上将这些页面显示出来。,怎样使用户能够很方便地找到所需的信息？,为了在万维网上方便地查找信息，用户可使用各种的搜索工具（即搜索引擎）。,2024/9/16,88,9.5,万维网,WWW,统一资源定位符,URL,URL,的格式,统一资源定位符,URL,是对可以从因特网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁的表示。,URL,给资源的位置提供一种抽象的识别方法，并用这种方法给资源定位。,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。因此,URL,是与因特网相连的机器上的任何可访问对象的一个指针。,2024/9/16,89,9.5,万维网,WWW,URL,的一般形式,由以冒号隔开的两大部分组成，并且在,URL,中的字符对大写或小写没有要求。,URL,的一般形式是：,:/,协议,主机,:,端口,/,路径,ftp ,文件传送协议,FTP,http ,超文本传送协议,HTTP,News USENET,新闻,是存放资源的主机,在因特网中的域名,有时可省略,2024/9/16,90,9.5,万维网,WWW,使用,HTTP,的,URL,使用,HTTP,的,URL,的一般形式,http:/ :/,冒号和两个斜线是规定的格式,这里写,主机的域名,HTTP,的默认端口号是,80,，通常可省略,若再省略文件的,项，则,URL,就指到因特网上的某个,主页,(home page),。,这表示使用,HTTP,协议,2024/9/16,91,9.5,万维网,WWW,超文本传送协议,HTTP,HTTP,的操作过程,为了使超文本的链接能够高效率地完成，需要用,HTTP,协议来传送一切必须的信息。,从层次的角度看，,HTTP,是,面向事务的,(transaction-oriented),应用层协议，它是万维网上能够可靠地交换文件（包括文本、声音、图像等各种多媒体文件）的重要基础。,2024/9/16,92,9.5,万维网,WWW,因特网,服务器,链接到,URL,的超链,HTTP,使用此,TCP,连接,浏览器,程序,服务器,程序,HTTP,客户,清华大学,院系设置,建立,TCP,连接,释放,TCP,连接,HTTP,响应报文,响应文档,HTTP,请求报文,请求文档,万维网的工作过程,2024/9/16,93,9.5,万维网,WWW,用户点击鼠标后所发生的事件,浏览器分析超链指向页面的,URL,。,浏览器向,DNS,请求解析,的,IP,地址。,域名系统,DNS,解析出江南大学服务器的,IP,地址。,浏览器与服务器建立,TCP,连接,浏览器发出取文件命令：,GET /,college.htm,服务器 给出响应，把文件,college.htm,发给浏览器,TCP,连接释放。,浏览器显示“江南大学学院导航”文件,college.htm,中的所有文本。,2024/9/16,94,9.5,万维网,WWW,HTTP,的主要特点,HTTP,是面向事务的客户服务器协议。,HTTP 1.0,协议是,无状态的,(stateless),。,HTTP,协议本身也是无连接的，虽然它使用了面向连接的,TCP,向上提供的服务。,万维网浏览器就是一个,HTTP,客户，而在万维网服务器等待,HTTP,请求的进程常称为,HTTP daemon,，有的文献将它缩写为,HTTPD,。,HTTP daemon,在收到,HTTP,客户的请求后，把所需的文件返回给,HTTP,客户。,2024/9/16,95,9.5,万维网,WWW,从浏览器请求一个万维网文档到收到整个文档所需的时间,用户在点击鼠标链接某个万维网文档时，,HTTP,协议首先要和服务器建立,TCP,连接。这需要使用三次握手。,当三次握手的前两部分完成后（即经过了一个,RTT,时间后），万维网客户就把,HTTP,请求报文放在三次握手的第三部分中，作为,TCP,确认报文的数据发送给服务器。,服务器收到,HTTP,请求报文后，就把所请求的文档作为响应报文返回给客户。,2024/9/16