CH6-6ed 应用层 计算机网络（谢希仁第六版）课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,课件制作人：谢希仁,*,计算机网络（第 6 版）,第 6 章 应用层,第 6 章,应用层,6.1 域名系统 DNS,6.1.1 域名系统概述,6.1.2 因特网的域名结构,6.1.3 域名服务器,6.2 文件传送协议,6.2.1 FTP 概述,6.2.2 FTP 的基本工作原理,6.2.3 简单文件传送协议 TFTP,第 6 章,应用层（续）,6.3 远程终端协议 TELNET,6.4 万维网 WWW,6.4.1 概述,6.4.2 统一资源定位符 URL,6.4.3 超文本传送协议 HTTP,6.4.4 万维网的文档,6.4.5 万维网的信息检索系统,6,4.6 博客、微博和轻博,第 6 章,应用层（续）,6.5 电子邮件,6.5.1 电子邮件概述,6.5.2 简单邮件传送协议 SMTP,6.5.3 电子邮件的信息格式,6.5.4 邮件读取协议 POP3 和 IMAP,6.5.5 基于万维网的电子邮件,6.5.6 通用因特网邮件扩充 MIME,第 6 章,应用层（续）,6.6 动态主机配置协议 DHCP,6.7 简单网络管理协议 SNMP,6.7.1 网络管理的基本概念,6.7.2 管理信息结构 SMI,6.7.3 管理信息库 MIB,6.7.4 SNMP 的协议数据单元和报文,6.8 应用进程跨越网络的通信,6.8.1 系统调用和应用编程接口,6.8.2 几种常用的系统调用,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。,6.1 域名系统 DNS,6.1.1 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,。,6.1.2 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,。,域名的结构由标号序列组成，各标号之间用,点,隔开：,.,三级域名,.,二级域名,.,顶级域名,各标号分别代表不同级别的域名。,域名只是个逻辑概念,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。,顶级域名 TLD,(Top Level Domain),(1) 国家顶级域名 nTLD：如: 表示中国，.us 表示美国，.uk 表示英国，等等。,(2) 通用顶级域名 gTLD：最早的顶级域名是：,（公司和企业）,.net （网络服务机构）,.org （非赢利性组织）,.edu （美国专用的教育机构（）,.gov （美国专用的政府部门）,.mil （美国专用的军事部门）,.int （国际组织）,顶级域名 TLD （续）,(3) 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。,新增加了下列的通用顶级域名,.aero （航空运输企业）,.biz （公司和企业）,.cat （加泰隆人的语言和文化团体）,.coop （合作团体）,.info （各种情况）,.jobs （人力资源管理者）,.mobi （移动产品与服务的用户和提供者）,.museum （博物馆）,.name （个人）,.pro （有证书的专业人员）,.travel （旅游业）,因特网的域名空间,根,四级域名,mail,www,bj,edu,com,cctv,ibm,hp,二级域名,pku,tsinghua,三级域名,mail,www,com,net,org,edu,gov,aero,cn,uk,顶级域名,6.1.3 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。,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,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,域名服务器有以下四种类型,根域名服务器,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,最高层次的域名服务器,根域名服务器是最重要的域名服务器。所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和 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）。,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。,举例：根域名服务器 f 的地点分布图,（2012年5月）,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,地址告诉本地域名服务器。,根域名服务器 f 共有 49 个机器,顶级域名服务器,（即 TLD 服务器）,这些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域名服务器的 IP 地址）。,权限域名服务器,这就是前面已经讲过的负责一个区的域名服务器。,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。,本地域名服务器,本地域名服务器对域名系统非常重要。,当一个主机发出 DNS 查询请求时，这个查询请求报文就发送给本地域名服务器。,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，,这种域名服务器有时也称为,默认域名服务器,。,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,，其他的是,辅助域名服务器,。,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。,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,。如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名的 IP 地址，那么本地域名服务器就以 DNS 客户的身份，向其他根域名服务器继续发出查询请求报文。,本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用,迭代查询,。当根域名服务器收到本地域名服务器的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的 IP 地址，要么告诉本地域名服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地域名服务器进行后续的查询。,本地域名服务器采用迭代查询,顶级域名服务器,权限,域名服务,本地域名服务器,根域名服务器,迭代查询,的,IP,地址,m.xyz,递归,查询,需要查找 的 IP 地址,本地域名服务器采用递归查询,（比较少用）,顶级域名服务器,权限,域名服务,本地域名服务器,m.xyz,根域名服务器,递归查询,递归,查询,的,IP,地址,需要查找 的 IP 地址,名字的高速缓存,每个域名服务器都维护一个高速缓存，存放最近用过的名字以及从何处获得名字映射信息的记录。,可大大减轻根域名服务器的负荷，使因特网上的 DNS 查询请求和回答报文的数量大为减少。,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（例如，每个项目只存放两天）。,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转换的准确性。,6.2 文件传送协议 6.2.1 FTP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，并允许文件具有存取权限。,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。,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。,6.2.2 FTP 的基本工作原理,网络环境下复制文件的复杂性：,(1) 计算机存储数据的格式不同。,(2) 文件的目录结构和文件命名的规定不同。,(3) 对于相同的文件存取功能，操作系统使用的命令不同。,(4) 访问控制方法不同。,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。,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。,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。,FTP 使用的两个 TCP 连接,控制进程,FTP 客户端,FTP 服务器端,因特网,TCP 控制连接,TCP 数据连接,用户界面,控制进程,数据传送,进程,数据传送,进程,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。,两个不同的端口号,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）。,使用两个不同端口号的好处,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。,6.2.3 简单文件传送协议 TFTP,(Trivial File Transfer Protocol),TFTP 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 没有一个庞大的命令集，没有列目录的功能，也不能对用户进行身份鉴别。,TFTP 的主要特点是,(1) 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。,(2) 数据 PDU 也称为,文件块,(block)，每个块按序编号，从 1 开始。,(3) 支持 ASCII 码或二进制传送。,(4) 可对文件进行读或写。,(5) 使用很简单的首部。,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。,TFTP 的工作很像停止等待协议,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。,6.3 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。,客户,服务器方式,现在由于 PC 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。,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,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。,6.4 万维网 WWW,6.4.1 万维网概述,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,”。,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,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。,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)。,万维网必须解决的问题,(1) 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。,万维网必须解决的问题,(2) 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。,万维网必须解决的问题,(3) 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。,万维网必须解决的问题,(4) 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）。,6.4.2 统一资源定位符 URL,1. 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。,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：,:/:/,ftp 文件传送协议 FTP,http 超文本传送协议 HTTP,News USENET 新闻,URL 的一般形式（续）,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：,:/:/, 是存放资源的主机,在因特网中的域名,URL 的一般形式（续）,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：,:/:/,有时可省略,使用 HTTP 的 URL,使用 HTTP 的 URL 的一般形式,:/:/,这表示使用 HTTP 协议,使用 HTTP 的 URL,使用 HTTP 的 URL 的一般形式,:/:/,冒号和两个斜线是规定的格式,使用 HTTP 的 URL,使用 HTTP 的 URL 的一般形式,:/:/,这里写主机的域名,使用 HTTP 的 URL,使用 HTTP 的 URL 的一般形式,:/:/,HTTP 的默认端口号是 80，通常可省略,使用 HTTP 的 URL,使用 HTTP 的 URL 的一般形式,:/:/,若再省略文件的项，则 URL 就指到因特网上的某个,主页,(home page)。,6.4.3 超文本传送协议 HTTP,1. 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。,万维网的工作过程,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,用户点击鼠标后所发生的事件,(1) 浏览器分析超链指向页面的 URL。,(2) 浏览器向 DNS 请求解析 tsinghua.edu 的 IP 地址。,(3) 域名系统 DNS 解析出清华大学服务器的 IP 地址。,(4) 浏览器与服务器建立 TCP 连接,(5) 浏览器发出取文件命令：,GET /。,(6) 服务器给出响应，把文件 发给浏览器。,(7) TCP 连接释放。,(8) 浏览器显示“清华大学院系设置”文件 中的所有文本。,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。,RTT,RTT,请求一个万维网文档所需的时间,万维网服务器,万维网客户,发起 TCP 连接,HTTP 请求报文,传输文档的时间,整个文档收到,时间,时间,HTTP 响应报文,持续连接,(persistent connection),HTTP/1.1 协议使用持续连接。,万维网服务器在发送响应后仍然在一段时间内保持这条连接，使同一个客户（浏览器）和该服务器可以继续在这条连接上传送后续的 HTTP 请求报文和响应报文。,这并不局限于传送同一个页面上链接的文档，而是只要这些文档都在同一个服务器上就行。,目前一些流行的浏览器（例如，）的默认设置就是使用 。,持续连接的两种工作方式,非流水线方式：客户在收到前一个响应后才能发出下一个请求。这比非持续连接的两倍 RTT 的开销节省了建立 TCP 连接所需的一个 RTT 时间。但服务器在发送完一个对象后，其 TCP 连接就处于空闲状态，浪费了服务器资源。,流水线方式：客户在收到 HTTP 的响应报文之前就能够接着发送新的请求报文。一个接一个的请求报文到达服务器后，服务器就可连续发回响应报文。使用流水线方式时，客户访问所有的对象只需花费一个 RTT时间，使 TCP 连接中的空闲时间减少，提高了下载文档效率。,代理服务器,(proxy server),代理服务器,(proxy server)又称为万维网高速缓存(Web cache)，它代表浏览器发出 HTTP 请求。,万维网高速缓存把最近的一些请求和响应暂存在本地磁盘中。,当与暂时存放的请求相同的新请求到达时，万维网高速缓存就把暂存的响应发送出去，而不需要按 URL 的地址再去因特网访问该资源。,使用高速缓存可减少访问因特网服务器的时延,校园网,源点服务器,2 Mb/s,因特网,浏览器,R,1,R,2,这条链路上,的时延很大,没有使用高速缓存的情况,所有万维网通信量,都经过这条链路,使用高速缓存的情况,校园网,校园网的高速缓存,（代理服务器）,源点服务器,2 Mb/s,因特网,浏览器,R,1,R,2,(1) 浏览器访问因特网的服务器时，要先与校园网的高速缓存建立 TCP 连接，并向高速缓存发出 HTTP 请求报文,使用高速缓存的情况,校园网,校园网的高速缓存,（代理服务器）,源点服务器,2 Mb/s,因特网,浏览器,R,1,R,2,(2) 若高速缓存已经存放了所请求的对象，则将此对象放入 HTTP 响应报文中返回给浏览器。,使用高速缓存的情况,校园网,校园网的高速缓存,（代理服务器）,源点服务器,2 Mb/s,因特网,浏览器,R,1,R,2,(3) 否则，高速缓存就代表发出请求的用户浏览器，与因特网上的源点服务器建立 TCP 连接，并发送 HTTP 请求报文。,使用高速缓存的情况,校园网,校园网的高速缓存,（代理服务器）,源点服务器,2 Mb/s,因特网,浏览器,R,1,R,2,(4) 源点服务器将所请求的对象放在 HTTP 响应报文中返回给校园网的高速缓存。,使用高速缓存的情况,校园网,校园网的高速缓存,（代理服务器）,源点服务器,2 Mb/s,因特网,浏览器,R,1,R,2,(5) 高速缓存收到此对象后，先复制在其本地存储器中（为今后使用），然后再将该对象放在 HTTP 响应报文中，通过已建立的 TCP 连接，返回给请求该对象的浏览器。,3. HTTP 的报文结构,HTTP 有两类报文：,请求报文从客户向服务器发送请求报文。,响应报文从服务器到客户的回答。,由于 HTTP 是面向正文的(text-oriented)，因此在报文中的每一个字段都是一些 ASCII 码串，因而每个字段的长度都是不确定的。,HTTP 的报文结构（请求报文）,方 法,URL,版 本,首部字段名,首部行,:,值,首部字段名,值,:,实体主体,（通常不用）,请求行,空格,回车换行,:,CRLF,CRLF,CRLF,CRLF,报文由三个部分组成，即,开始行,、,首部行,和,实体主体,。,在请求报文中，开始行就是请求行。,开始行,HTTP 的报文结构（请求报文）,方 法,URL,版 本,首部字段名,首部行,:,值,首部字段名,值,:,实体主体,（通常不用）,请求行,空格,回车换行,:,CRLF,CRLF,CRLF,CRLF,“,方法,”是面向对象技术中使用的专门名词。所谓“方法”就是,对所请求的对象进行的操作,，因此这些方法实际上也就是一些,命令,。因此，请求报文的类型是由它所采用的方法决定的。,HTTP 请求报文的一些方法,方法（操作） 意义,OPTION 请求一些选项的信息,GET 请求读取由 URL所标志的信息,HEAD 请求读取由 URL所标志的信息的首部,POST 给服务器添加信息（例如，注释）,PUT 在指明的 URL下存储一个文档,DELETE 删除指明的 URL所标志的资源,TRACE 用来进行环回测试的请求报文,CONNECT用于代理服务器,HTTP 的报文结构（请求报文）,方 法,URL,版 本,首部字段名,首部行,:,值,首部字段名,值,:,实体主体,（通常不用）,请求行,空格,回车换行,:,CRLF,CRLF,CRLF,CRLF,“,URL,”是所请求的资源的,URL。,HTTP 的报文结构（请求报文）,方 法,URL,版 本,首部字段名,首部行,:,值,首部字段名,值,:,实体主体,（通常不用）,请求行,空格,回车换行,:,CRLF,CRLF,CRLF,CRLF,“,版本,”是,HTTP,的版本,。,HTTP 的报文结构（响应报文）,版 本,状态码,短 语,首部字段名,首部行,:,值,首部字段名,值,:,实体主体,（有些响应报文不用）,状态行,空格,回车换行,:,CRLF,CRLF,CRLF,CRLF,响应报文的开始行是,状态行,。,状态行包括三项内容，即,HTTP 的版本,，,状态码,，以及解释状态码的,简单短语,。,开始行,状态码都是三位数字,1xx 表示通知信息的，如请求收到了或正在进行处理。,2xx 表示成功，如接受或知道了。,3xx 表示重定向，表示要完成请求还必须采取进一步的行动。,4xx 表示客户的差错，如请求中有错误的语法或不能完成。,5xx 表示服务器的差错，如服务器失效无法完成请求。,4. 在服务器上存放用户的信息,万维网站点使用 Cookie 来跟踪用户。,Cookie 表示在 HTTP 服务器和客户之间传递的状态信息。,使用 Cookie 的网站服务器为用户产生一个唯一的识别码。利用此识别码，网站就能够跟踪该用户在该网站的活动。,6.4.4 万维网的文档,1. 超文本标记语言 HTML,超文本标记语言 HTML 中的 Markup 的意思就是“设置标记”。,HTML 定义了许多用于排版的命令（即标签）。,HTML 把各种标签嵌入到万维网的页面中。这样就构成了所谓的 HTML 文档。HTML 文档是一种可以用任何文本编辑器创建的 ASCII 码文件。,HTML 文档,仅当 HTML 文档是以.html 或 .htm 为后缀时，浏览器才对此 文档的各种标签进行解释。,如 HTML 文档改换以 .txt 为其后缀，则 HTML 解释程序就不对标签进行解释，而浏览器只能看见原来的文本文件。,当浏览器从服务器读取 HTML 文档后，就按照 HTML 文档中的各种标签，根据浏览器所使用的显示器的尺寸和分辨率大小，重新进行排版并恢复出所读取的页面。,HTML 文档中标签的用法, 一个 HTML 的例子,HTML 很容易掌握,这是第一个段落。虽然很,短，但它仍是一个段落。,这是第二个段落。,HTML 文档开始,HTML 文档中标签的用法, 一个 HTML 的例子,HTML 很容易掌握,这是第一个段落。虽然很,短，但它仍是一个段落。,这是第二个段落。,首部开始,HTML 文档中标签的用法, 一个 HTML 的例子,HTML 很容易掌握,这是第一个段落。虽然很,短，但它仍是一个段落。,这是第二个段落。,标题,HTML 文档中标签的用法, 一个 HTML 的例子,HTML 很容易掌握,这是第一个段落。虽然很,短，但它仍是一个段落。,这是第二个段落。,首部结束,HTML 文档中标签的用法, 一个 HTML 的例子,HTML 很容易掌握,这是第一个段落。虽然很,短，但它仍是一个段落。,这是第二个段落。,主体开始,HTML 文档中标签的用法, 一个 HTML 的例子,HTML 很容易掌握,这是第一个段落。虽然很,短，但它仍是一个段落。,这是第二个段落。,1,级标题, 一个 HTML 的例子,HTML 很容易掌握,这是第一个段落。虽然很,短，但它仍是一个段落。,这是第二个段落。,HTML 文档中标签的用法,第一个段落, 一个 HTML 的例子,HTML 很容易掌握,这是第一个段落。虽然很,短，但它仍是一个段落。,这是第二个段落。,HTML 文档中标签的用法,第二个段落,HTML 文档中标签的用法, 一个 HTML 的例子,HTML 很容易掌握,这是第一个段落。虽然很,短，但它仍是一个段落。,这是第二个段落。,主体结束,HTML 文档中标签的用法, 一个 HTML 的例子,HTML 很容易掌握,这是第一个段落。虽然很,短，但它仍是一个段落。,这是第二个段落。,HTML 文档结束,两种不同的链接,远程链接：超链的终点是其他网点上的页面。,本地链接：超链指向本计算机中的某个文件。,2. 动态万维网文档,静态文档,是指该文档创作完毕后就存放在万维网服务器中，在被用户浏览的过程中，内容不会改变。,动态文档,是指文档的内容是在浏览器访问万维网服务器时才由应用程序动态创建。,动态文档和静态文档之间的主要差别体现在,服务器,一端。这主要是文档内容的生成方法不同。而从浏览器的角度看，这两种文档并没有区别。,万维网服务器功能的扩充,(1) 应增加另一个应用程序，用来处理浏览器发来的数据，并创建动态文档。,(2) 应增加一个机制，用来使万维网服务器把浏览器发来的数据传送给这个应用程序，然后万维网服务器能够解释这个应用程序的输出，并向浏览器返回 HTML 文档。,CGI,响应动态文档,HTTP 响应报文,扩充了功能的万维网服务器,万维网服务器,浏览器,程序,万维网客户,服务器,程序,HTTP,数据库,HTTP 请求报文,请求文档,CGI 程序创建,动态文档,通用网关接口 CGI,(Common Gateway Interface),CGI 是一种标准，它定义了动态文档应如何创建，输入数据应如何提供给应用程序，以及输出结果应如何使用。,万维网服务器与 CGI 的通信遵循 CGI 标准。,“,通用,”：CGI 标准所定义的规则对其他任何语言都是通用的。,“,网关,”：CGI 程序的作用像网关。,“,接口,”：有一些已定义好的变量和调用等可供其他 CGI 程序使用。,CGI 程序,CGI 程序的正式名字是 CGI,脚本,(script)。,“,脚本,”指的是一个程序，它被另一个程序（解释程序）而不是计算机的处理机来解释或执行。,脚本运行起来要比一般的编译程序要慢，因为它的每一条指令先要被另一个程序来处理（这就要一些附加的指令），而不是直接被指令处理器来处理。,3. 活动万维网文档,活动文档,(active document)技术把所有的工作都转移给浏览器端。,每当浏览器请求一个活动文档时，服务器就返回一段程序副本在浏览器端运行。,活动文档程序可与用户直接交互，并可连续地改变屏幕的显示。,由于活动文档技术不需要服务器的连续更新传送，对网络带宽的要求也不会太高。,响应程序,HTTP 响应报文,程序,活动文档在客户端创建,万维网服务器,浏览器,程序,万维网客户,服务器,程序,HTTP,HTTP 请求报文,请求文档,程序事先被编译成二进制代码，存放为文件,程序,此程序在,客户端创建,出活动文档,文档,用 Java 技术创建活动文档,由美国 Sun 公司开发的,Java,语言是一项用于创建和运行活动文档的技术。,在 Java 技术中使用 “,小应用程序,”(applet)来描述活动文档程序。,用户从万维网服务器下载嵌入了 Java 小应用程序的 HTML 文档后，可在浏览器的屏幕上点击某个图像，就可看到动画效果，或在下拉式菜单中点击某个项目，就可看到计算结果。,Java 技术是活动文档技术的一部分。,Java 技术装三个主要组成部分,(1) 程序设计语言。Java 包含一个新的程序设计语言，用来编写传统的计算机程序和 Java 小应用程序。,(2) 运行(runtime)环境。这是运行 Java 程序所必须的运行环境，其中包括 Java 虚拟机（简称为 JVM），该软件定义了 Java 二进制代码的执行模型。,(3) 类库(class library)。为了更容易编写 Java 小应用程序，Java 提供了强大的类库支持。,Java,Java 是一种面向对象的高级语言，从 C+ 派生出来的，它省略了 C+ 很多复杂的、很少用的语言特点。,Java 的每一个数据项都有一个确定的类型。对数据的操作严格按照该数据的类型来进行。,Java 的编译程序将源程序转换成 Java 字节码(bytecode)，这是一种与机器无关的二进制代码。计算机程序调用解释程序读取字节码，并解释执行。,计算机硬件无关,Java 语言、字节码以及 Java 运行系统都被设计成与计算机硬件无关。一旦形成了字节码，就可在任何计算机上运行并产生相同的输出。,Java 小应用程序与机器无关可使在任何计算机上运行的浏览器程序能够下载并运行活动文档。,可保证活动文档在所有的浏览器上产生同样的正确输出。,可大大地降低活动文档的创建和测试费用，因为不必为每一种计算机都制作一个副本。,Java 解释程序,运行 Java 的浏览器需要有 HTML 解释程序和 Java 小应用程序解释程序。,解释程序的核心是一个模仿计算机的简单循环。,解释程序维持一个指令指针，在初始化时指在小应用程序的开始处。,在每一次循环操作时，解释程序在指令指针指向的地址读取字节码。然后解释程序对字节码进行解码，并完成指明的操作。,6.4.5 万维网的信息检索系统,1. 全文检索搜索和分类目录搜索,在万维网中用来进行搜索的程序叫做,搜索引擎,。,全文检索搜索引擎,是一种纯技术型的检索工具。它的工作原理是通过搜索软件到因特网上的各网站收集信息，找到一个网站后可以从这个网站再链接到另一个网站。然后按照一定的规则建立一个很大的在线数据库供用户查询。,用户在查询时只要输入关键词，就从已经建立的索引数据库上进行查询（并不是实时地在因特网上检索到的信息）。,分类目录搜索,分类目录搜索引擎,并不采集网站的任何信息，而是利用各网站向搜索引擎提交的网站信息时填写的关键词和网站描述等信息，经过人工审核编辑后，如果认为符合网站登录的条件，则输入到分类目录的数据库中，供网上用户查询。,分类目录搜索也叫做,分类网站搜索,。,一些著名的搜索引擎,最著名的全文检索搜索引擎：,Google（谷歌）(),百度 (),最著名的分类目录搜索引擎：,雅虎 (),雅虎中国 (),新浪 (),搜狐 (),网易 ( 163 ),垂直搜索引擎,(Vertical Search Engine),针对某一特定领域、特定人群或某一特定需求提供搜索服务。垂直搜索也是提供关键字来进行搜索的，但被放到了一个行业知识的上下文中，返回的结果更倾向于信息、消息、条目等。,6.4.6 博客、微博和轻博,1. 博客,博客是万维网日志(web log)的简称。也有人把 blog 进行音译，译为“部落格”，或“部落阁”。还有人用“博文”来表示“博客文章”。,Weblog 这个新词是 Jorn Barger 于 1997 年创造的。,简写的 blog（这是今天最常用的术语）则是Peter Merholz 于 1999 年创造的。,有人把 blog 既当作名词，也当作动词，表示,编辑博客,或,写博客,。,1. 博客（续）,博客已经极大地扩充了因特网的应用和影响 。,在博客出现以前，网民是因特网上内容的消费者。,但博客改变了这种情况，网民不仅是因特网上内容的消费者，而且还是因特网上内容的生产者 。,2. 微博,微博就是微型博客(microblog)，又称为微博客 。,微博不同于一般的博客。微博只记录片段、碎语，三言两语，现场记录，发发感慨，晒晒心情，永远只针对一个问题进行回答。,用户可以通过网页、WAP 网、 短信彩信、 客户端等多种方式更新自己的微博。,每条微博字数限制为 140 字，提供插入单张图片、视频地址、音乐功能。,3. 轻博,轻博就是轻博客(lightblogging) 。,轻博客是一种介于博客和微博之间的网络服务，同样为用户提供生成内容表达自己的平台。,轻博可以发送博文，没有字数限制。,轻博发表后，其界面会好看些。,在轻博中，推荐与发现的内容比较丰富。,6.5 电子邮件,6.5.1 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收件人使用的邮件服务器，并放在其中的收件人邮箱中，收件人可随时上网到自己使用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。,电子邮件的一些标准,发送邮件的协议：SMTP,读取邮件的协议：POP3 和 IMAP,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)，使用,MIME,可在邮件中同时传送多种类型的数据。,电子邮件的最主要的组成构件,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,SMTP,POP3,发送,邮件,发送邮件 SMTP,读取,邮件,TCP,连接,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,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，是电子邮件客户端软件。,用户代理的功能：撰写、显示、处理和通信。,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发送和读取两个不同的协议。,应当注意,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。,发送和接收电子邮件的几个重要步骤,发件人调用 PC 中的用户代理撰写和编辑要发送的邮件。,发件人的用户代理把邮件用 SMTP 协议发给发送方邮件服务器，,SMTP 服务器把邮件临时存放在邮件缓存队列中，等待发送。,发送方邮件服务器的 SMTP 客户与接收方邮件服务器的 SMTP 服务器建立 TCP 连接，然后就把邮件缓存队列中的邮件依次发送出去。,发送和接收电子邮件的几个重要步骤（续）,运行在接收方邮件服务器中的SMTP服务器进 程收到邮件后，把邮件放入收件人的用户邮箱中，等待收件人进行读取。,收件人在打算收信时，就运行 PC 机中的用户代理，使用 POP3（或 IMAP）协议读取发送给自己的邮件。,请注意，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，最重要的就是收件人的地址。,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：,收件人邮箱名邮箱所在主机的域名 (6-1),符号“”读作“at”，表示“在”的意思。,例如，电子邮件地址,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。,6.5.2 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。,SMTP 通信的三个阶段,1. 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。,2. 邮件传送,3. 连接释放：邮件发送完毕后，SMTP 应释放 TCP 连接。,6.5.3 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 822 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。,邮件内容的首部,“To:”后面填入一个或多个收件人的电子邮件地址。用户只需打开地址簿，点击收件人名字，收件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。,6.5.4 邮件读取协议