应用层.ppt
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应用层.ppt
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青海大学计算机专业教研室第九章网络应用青海大学计算机专业教研室主要内容n9.1应用层概述n9.2客户/服务器模型n9.3域名服务n9.4简单网络管理协议n9.5电子邮件n9.6WWWn9.7文件传输协议青海大学计算机专业教研室9.1应用层概述n网络应用程序:
互相通信的分布式进程n在网络主机上的用户空间运行n互相交换消息n比如email、ftp和webn应用层协议n应用程序的一部分n定义应用程序直接交换的信息以及相应的动作n利用底层协议提供的服务applicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysical青海大学计算机专业教研室应用层术语n一个进程是运行于主机上的一个程序n在同一主机上的进程利用操作系统提供的IPC(interprocesscommunication)进行通信n在不同主机上运行的进程利用应用层协议进行通信n用户代理(useragent)是指用户和网络应用程序间的接口。
比如web浏览器,流媒体播放器等青海大学计算机专业教研室应用程序编程接口n应用程序编程接口API(applicationprogramminginterface)n定义应用程序和传输层之间的接口nsocket:
InternetAPIn两个进程通过向socket写数据和读数据来通信nQ:
进程如何指明要与之通信的另一个进程nIP地址指明该进程所在的主机n端口号指明该主机应该把收到的数据交给哪个当地进程青海大学计算机专业教研室应用程序所需的传输服务n数据丢失容忍度n有的应用程序可以容忍一定程度的数据丢失,例如音频应用n有的应用程序要求100的可靠传输,例如文件传输n带宽容忍度n有的程序需要一定的带宽才能工作,例如多媒体n有的程序则使用它所能得到的全部带宽,例如文件传输n延迟容忍度n有的程序要求低延迟,例如IP电话和交互游戏n有的程序可以容忍较大延迟,例如电子邮件青海大学计算机专业教研室互联网传输协议提供的服务TCP服务:
面向连接:
用户端和服务器需要建立连接接收和发送进程间的可靠传输流量控制:
发送方不会淹没接收方拥塞控制:
网络负载过高时限制发送方发送不提供:
延迟保证,最小带宽保证UDP服务:
接收和发送进程间的不可靠传输不提供:
连接建立,可靠性、流量控制、拥塞控制和带宽保证青海大学计算机专业教研室互联网应用和使用的相应协议应用应用e-mailremoteterminalaccessWebfiletransferstreamingmultimediaremotefileserverInternettelephony应用层协议应用层协议smtpRFC821telnetRFC854httpRFC2068ftpRFC959Proprietary(e.g.RealNetworks)NSFproprietary(e.g.,Vocaltec)底层传输层协议底层传输层协议TCPTCPTCPTCPTCPorUDPTCPorUDPtypicallyUDP青海大学计算机专业教研室9.2客户/服务器模型n基本概念n客户/服务器模型是网络应用的基础n客户/服务器分别指参与一次通信的两个应用实体,客户方主动地发起通信请求,服务器方被动地等待通信的建立applicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysicalrequestreply青海大学计算机专业教研室9.2客户/服务器模型(续)n客户软件n任何一个应用程序当需要进行远程访问时成为客户,这个应用程序也要完成一些本地的计算n一般运行于用户的个人计算机上n向服务器主动发起通信请求n不需要特殊的硬件和复杂的操作系统n服务器软件n是专用的提供某种服务的特权程序,可以同时处理多个远程客户的请求n一般在系统启动时被执行,并连续运行以处理多次会话n被动的等待远程客户发起通信n需要特殊的硬件和复杂的操作系统青海大学计算机专业教研室客户/服务器模型(续)n数据在客户和服务器之间是双向流动的,一般是客户发出请求,服务器给出响应n服务器软件的并发性n由于服务器软件要支持多个客户的同时访问,必须具备并发性n服务器软件为每个新到的客户创建一个进程或线程来处理与这个客户的通信n服务器方传送层实体使用客户的源端口号和服务的端口号来确定正确的服务器软件进程(线程)n服务器软件的组成n服务器软件一般分为两部分:
一部分用于接受请求并创建新的进程或线程,另一部分用于处理实际的通信过程青海大学计算机专业教研室客户/服务器模型(续)n客户/服务器之间使用的传送层协议n基于连接的TCP协议n要求建立和释放连接,适用于可靠的交互过程n无连接的UDP协议n适用于可靠性要求不高的或实时的交互过程n同时使用TCP和UDP的服务n有两种服务器软件的实现或服务器软件同时和TCP、UDP协议交互,不对客户做限制青海大学计算机专业教研室9.3域名服务n产生原因n32比特的IP地址难于记忆,应该使用符号地址,但是网络本身是使用IP地址的,因此需要一个完成二者之间相互转换的机制。
比如用表示166.111.69.241n当网络规模比较小时,例如ARPANET,每台主机只需查找一个文件(UNIX的host),该文件中列出了主机与IP地址的对应关系n当网络规模很大时,上述方法就不适用了,因此产生了域名系统DNS(DomainNameSystem)青海大学计算机专业教研室DNS概述n域名系统是一个典型的客户/服务器交互系统n域名系统是一个多层次的、基于域的命名系统,并使用分布式数据库实现这种命名机制n操作过程n当应用程序需要进行域名解析时,它成为域名系统的一个客户。
它向本地域名服务器发出请求,请求以UDP段格式发出n本地域名服务器找到对应的IP地址后,给出响应n当本地域名服务器无法完成域名解析时,它临时变成其上级域名服务器的客户,继续解析,直到该域名解析完成nRFC1034,1035nC:
WindowsSystem32driversetc青海大学计算机专业教研室DNS的主要功能n功能:
映射域名与IP地址之间的对应关系特点:
分级的、基于域的命名机制和分布式的数据库系统特点:
分级的、基于域的命名机制和分布式的数据库系统域名域名IP地址地址MAC地址地址DNSARP青海大学计算机专业教研室域名的结构n互联网的顶级域名分为组织结构和地理结构两种。
每个域对它下面的子域和机器进行管理nDNS中,域名是由“.”所分开的字符、数字串组成的,例如n域名是大小写无关的,“edu”和“EDU”相同。
域名最长255个字符,每部分最长63个字符青海大学计算机专业教研室DNS的名字空间nDNS的分层结构通用的通用的国家的国家的sunyaleacmieeeedushoccvuengcsengjackjillsjtuonlinecsaindacsorinflitsfluitrobitnetworkintcomedugovmilorgnetcnjpnl.TnbmP581Fig.7-1部分部分Internet域名空间域名空间青海大学计算机专业教研室因特网的域名空间根四级域名mailwwwbjeducomcctvibmhp二级域名pkutsinghua三级域名mailwwwcomnetorgedugovaerocnuk顶级域名青海大学计算机专业教研室域名服务器n提供域名解析n域名的解析是通过分布式数据库系统,由区域管理员划分区域边界,每个区域有自己的DNS服务器通用的通用的国家的国家的intcomedugovmilorgnetcnjpnl.sunyaleacmieeeedushoccvuengcsengjackjillsjtuonlinecsaindacsorinflitsfluitrobitnetwork一台域名服务一台域名服务器必须负责自器必须负责自己所管辖的所己所管辖的所有主机的域名有主机的域名解析解析也必须知道上也必须知道上一层一层域名域名服务服务器的器的IP地址地址TnbmP586Fig.7-4显示区域划分的部分显示区域划分的部分DNS名字空间名字空间青海大学计算机专业教研室顶级域名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)通用顶级域名gTLD:
最早的顶级域名是:
.com(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)(3)基础结构域名(infrastructuredomain):
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。
青海大学计算机专业教研室资源记录n在DNS的数据库中用资源记录来表示主机和子域的信息,当应用程序进行域名解析时,得到的便是域名所对应的资源记录n资源记录是一个五元式DomainnameTimetoliveclasstypevaluenDomainname:
该资源记录对应的域nTimetolive:
该资源记录的生存期(秒)nClass:
常量“IN”,即Internet类nType:
记录类型nValue:
取决于记录类型青海大学计算机专业教研室记录类型Type类型意义值SOA提供有关域名服务器区域、管理者的Email地址等信息有关该区域的一组参数A主机的IP地址32位整型数MX邮件服务器邮件服务器名NS域名服务器该域的域名服务器名CNAME别名域名PTR指针某一IP地址的别名,用于反向解析HINFO主机描述ASCII方式表示的CPU或OSTXT文本任意字符串青海大学计算机专业教研室资源记录实例荷兰Vrije大学计算机系DNS数据库可能的权威记录信息域名生存期类类型说明cs.vu.nl86400INSOAstarboss(9527,7200)cs.vu.nl86400INTXT“VrijeUniversiteitAmsterdam”cs.vu.nl86400INMX1zephyr.cs.vu.nlcs.vu.nl86400INMX2top.cs.vu.nlflits.cs.vu.nl86400INHINFOSunUnixflits.cs.vu.nl86400INA130.37.16.112flits.cs.vu.nl86400INMX1flits.cs.vu.nlftp.cs.vu.nl86400INCNAME2zephyr.cs.vu.nlRowboatINA130.37.62.23青海大学计算机专业教研室域名服务器n区域划分nDNS将域名空间划分为许多区域(zone),每个区域覆盖了域名空间的一部分n区域的边界划分是人工设置的,比如:
是三个不同的区域,分别有各自的域名服务器n每个区域有一个主域名服务器和若干个备份域名服务器青海大学计算机专业教研室域名解析过程n通过UDP包传输请求和应答要知道要知道的的IP地址,其过程(递归)为:
地址,其过程(递归)为:
起始服务器起始服务器sjtuDNS服务器服务器cernetDNS服务器服务器tsinghuaDNS服务器服务器tsinghuaCSDNS服务器服务器TnbmP587Fig.7-5域名解析器如何用个域名解析器如何用个8步骤解析出远程步骤解析出远程IP地址地址青海大学计算机专业教研室9.4简单网络管理协议nSNMP(Simp
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