第八章 应用层

湘南学院计算机系网络教研室第8章应用层湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层2本章学习要求：了解：TCP/IP协议栈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：服务的基本工作原理。掌握：应用层协议的分析方法。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层38.1应用层协议与低层协议的关系一、主要的应用层协议网络终端协议Telnet文件传输协议FTP简单邮件传输协议SMTP域名系统DNS简单网络管理协议SNMP超文本传输协议HTTP湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层4二、TCP/IP协议栈及之间的关系应用层传输层互联层主机-网络层TelnetFTPSMTPDNSSNMPTCPUDPARPRARPEthernetTokenRing其它协议HTTPTFTPIP湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层5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。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层68.2域名系统DNS一、域名系统的基本概念1.为什么有了IP地址，还需要域名?域名—用字符表示的网络主机名，是一种主机标识符；IP地址—数字型，难于记忆与理解；域名—字符型，直观，便于记忆与理解；IP地址—用于网络层；域名—用于应用层；IP地址与域名都应该是全网惟一的，并且它们之间具有对应关系。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层7域名系统概述许多应用层软件经常直接使用域名系统DNS(DomainNameSystem)，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。名字到域名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。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层8二、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，都有一个惟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。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层9顶级域名TLD(TopLevelDomain)(1)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。(2)国际顶级域名iTLD：采用.int。国际性的组织可在.int下注册。(3)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）湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层10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湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层11因特网的名字空间comnetorgedugovmilcoopbizinfoaerointcnuk…hkjsshbjorgnetgoveducomac…pkufudansjtutsinghua…树根cctvibmhpmot…顶级域名二级域名三级域名mailep四级域名mailcsnetl……seu湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层12授权域名服务器因特网允许各个单位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。comyabcwvxu根域名服务器域abc.com管辖区y.abc.com的授权域名服务器管辖区abc.com管辖区y.abc.com管辖区abc.com的授权域名服务器t湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层13……递归查询comabcxyzabcxy因特网uvwxyz.com顶级域名服务器本地域名服务器dns.abc.com授权域名服务器“树根”edu.edu顶级域名服务器y……本地域名服务器dns.xyz.com授权域名服务器m.xyz.com本地域名服务器dns.y.abc.com授权域名服务器t.y.abc.com②③④⑤⑥⑦⑧dns.com①t.y.abc.com的IP地址是什么？湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层14递归与迭代相结合的查询t.y.abc.com④⑤⑥⑦根域名服务器dns.com本地域名服务器dns.xyz.com本地域名服务器dns.abc.com本地域名服务器dns.y.abc.com②③m.xyz.com①IP(t.y.abc.com)=?⑧IP(t.y.abc.com)=(198.54.23.15)湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层15名字的高速缓存使用名字的高速缓存可优化查询的开销。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。当客户请求域名服务器转换名字时，服务器首先按标准过程检查它是否被授权管理该名字。若未被授权，则查看自己的高速缓存，检查该名字是否最近被转换过。域名服务器向客户报告缓存中有关名字与地址的绑定(binding)信息，并标志为非授权绑定，以及给出获得此绑定的服务器S的域名。本地服务器同时也将服务器S与IP地址的绑定告知客户。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层168.4电子邮件一、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。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层17电子邮件的一些标准在1982年制定出简单邮件传送协议SMTP(SimpleMailTransferProtocol)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(MultipurposeInternetMailExtensions)。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。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层18电子邮件的最主要的组成构件发送方邮件缓存接收端邮件服务器用户代理SMTPSMTPPOP3发送端邮件服务器用户代理用户邮箱接收方用户代理用户代理邮件服务器邮件服务器SMTPSMTPPOP3(发送邮件)(发送邮件)（发送邮件）(发送邮件)(读取邮件)(读取邮件)(TCP连接)(TCP连接)(TCP连接)因特网湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层19用户代理UA(UserAgent)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(PostOfficeProtocol)用于接收邮件。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层20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。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层21电子邮件的发送和接收过程发送方邮件缓存接收端邮件服务器用户代理发送端邮件服务器用户代理接收方用户代理用户代理邮件服务器邮件服务器(发送邮件)SMTPSMTP(发送邮件)(TCP连接)因特网(1)发信人调用用户代理来编辑要发送的邮件。用户代理用SMTP把邮件传送给发送端邮件服务器。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层22电子邮件的发送和接收过程发送方接收端邮件服务器用户代理SMTP发送端邮件服务器邮件缓存用户代理接收方用户代理用户代理邮件服务器邮件服务器SMTP(发送邮件)(发送邮件)(TCP连接)因特网(2)发送端邮件服务器将邮件放入邮件缓存队列中，等待发送。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层23电子邮件的发送和接收过程发送方邮件缓存接收端邮件服务器用户代理SMTP发送端邮件服务器用户代理接收方用户代理用户代理邮件服务器邮件服务器SMTP(发送邮件)(发送邮件)(TCP连接)SMTPSMTP（发送邮件）(发送邮件)(TCP连接)因特网(3)运行在发送端邮件服务器的SMTP客户进程，发现在邮件缓存中有待发送的邮件，就向运行在接收端邮件服务器的SMTP服务器进程发起TCP连接的建立。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层24电子邮件的发送和接收过程发送方邮件缓存接收端邮件服务器用户代理SMTP发送端邮件服务器用户代理用户邮箱接收方用户代理用户代理邮件服务器邮件服务器SMTP(发送邮件)(发送邮件)(TCP连接)SMTPSMTP（发送邮件）(发送邮件)(TCP连接)因特网(4)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。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层25电子邮件的发送和接收过程发送方邮件缓存接收端邮件服务器用户代理SMTP发送端邮件服务器用户代理用户邮箱接收方用户代理用户代理邮件服务器邮件服务器SMTP(发送邮件)(发送邮件)(TCP连接)SMTPSMTP（发送邮件）(发送邮件)(TCP连接)因特网(5)运行在接收端邮件服务器中的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。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层26电子邮件的发送和接收过程发送方邮件缓存接收端邮件服务器用户代理SMTP发送端邮件服务器用户代理用户邮箱接收方用户代理用户代理邮件服务器邮件服务器SMTP(发送邮件)(发送邮件)(TCP连接)SMTPSMTP（发送邮件）(发送邮件)(TCP连接)POP3POP3(读取邮件)(读取邮件)(TCP连接)因特网(6)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端邮件服务器的用户邮箱中的取回（如果邮箱中有来信的话）。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层27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。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层28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(8-1)符号“@”读作“at”，表示“在”的意思。例如，电子邮件地址[e-mail]邮箱所在的主机的域名在全世界必须是惟一的这个用户名在该域名的范围内是惟一的。湘南学院计算机系网络教研室第八章应用层29二、简单邮件传送协议SMTPSMTP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