通工专业-现代通信网-第六章-互联网.ppt

2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,1,现代通信网,2012秋季专业课,主讲 杨武军 ， 8688166348 通信工程系 通信与信息工程学院 西安邮电大学,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,2,第六章 Internet,6.1 Internet概述 6.2 协议与互连的原理 6.3 IP层 6.4 运输层 6.5 应用层 6.6 IPv6,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,3,应用层协议DNS,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,4,DNS: Domain Name System,人名和身份标识: : name, passport， # Internet 主机、路由器: IP 地址 (32 bit) 用于数据报转发 “name”, 例如., 用户使用 Q: 在IP地址和名字之间映射 ?,Domain Name System: distributed database 使用大量DNS服务器，组成一个层次化的名字服务器系统。 application-layer protocol 主机、路由器、名字服务器 相互协作 resolve 名字 (IP地址/名字翻译) 注意: Internet核心功能, 但通过应用层协议来实现 complexity at networks “edge”,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,5,DNS,Why not centralize DNS? single point of failure 业务量问题 远距离集中式数据库问题 Maintenance问题 doesnt scale!,DNS services 主机名到 IP 地址的翻译 主机别名 规范名和别名(Canonical and alias ) 邮件服务器别名 负荷分担 多台Web服务器: 一组IP地址对应一个规范名,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,6,Distributed, Hierarchical Database,客户想要获取 的IP地址: Client 查询一个 root server ，获取 com DNS server的IP地址 Client查询com DNS server， 获取 DNS server的IP地址 Client查询 DNS server ，获取 主机的IP 地址,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,7,DNS: Root name servers,当 local name server 不能解析名字的IP地址时 root name server: 假如自己无法翻译，则联系权威名字服务器。 获取地址映射。 将结果返回 local name server,13 root name servers worldwide,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,8,TLD and Authoritative Servers,Top-level domain (TLD) servers: 负责 com, org, net, edu, etc, 和所有国家顶级域 uk, fr, ca, jp的地址翻译. Network solutions 负责 com TLD Educause 负责 edu TLD Authoritative DNS servers: 机构的 DNS servers, 为机构的服务器(e.g., Web and mail)提供权威的.，主机名到IP地址的映射。 通常由机构或ISP负责维护。,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,9,Local Name Server,并不严格的属于DNS层次结构中 每个 ISP (residential ISP, company, university) 都有至少一个. 通常称为： “default name server” 当主机做 DNS查询时, 该查询首先发给 local DNS server 扮演一个DNS proxy的角色,负责转发DNS query 到DNS 层次结构中.,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,10,发起请求的主机 ,,root DNS server,1,2,3,4,5,6,authoritative DNS server ,7,8,TLD DNS server,示例：,位于 的主机想要获取 的IP 地址,递归查询,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,11,Recursive 查询,recursive query: 将名字解析的负担交给所联系的 name server iterated query: 所联系的服务器给出下一个要联系的服务器地址 “I dont know this name, but ask this server”,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,12,DNS: 缓存和记录更新,一旦一个 name server 学习到一条映射记录, 它将缓存它： 被缓存的记录项经过一段时间将被清除（通常2天） 典型的， local name servers 中都会缓存TLD servers 因此root name servers 并不经常被访问！ update/notify 机制 IETF RFC 2136 /html.charters/dnsind-charter.html,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,13,DNS records,DNS: 分布式数据库中存储的 resource records (RR),Type=NS name 字段 是一个域 (例如 ) value 字段是该域的权威DNS服务器的 IP 地址。,Type=A name 字段是主机名 value 字段是 IP 地址,Type=CNAME name 是某个规范主机名的别名 例如：是别名 而S是他的规范主机名。 value 是别名为Name规范主机名,Type=MX value 值是别名为 name的mailserver 的规范名。,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,14,DNS protocol, messages,DNS 协议 : query 和 reply 两种报文， 格式相同。,消息 header identification: 16 bit 标识一个查询, 对该查询的相应报文使用相同的 标识。 flags: query 或 reply recursion desired recursion available reply is authoritative,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,15,DNS protocol, messages,Name, type fields for a query,RRs in reponse to query,records for authoritative servers,additional “helpful” info that may be used,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,16,查询DNS服务器记录,使用nslookup指令。,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,17,应用层协议Web与Http,NE实验室，2007 西安邮电学院,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,18,Web应用与HTTP,Web的特性 Web page 由许多 objects组成 Object 可以是 HTML 文件, JPEG 图片, Java applet, audio 文件, 每个Web page 基于 HTML文件构成， 每个 objects包含多个可引用的对象object。 每一个Object都有一个唯一的 URL。 URL的例子:,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,19,HTTP 简介,HTTP: hypertext transfer protocol Web的应用层协议 client/server 模式 client: browser请求，接收，并显示 Web objects server: Web server 相应浏览器的请求，发送相应的web对象。 HTTP 1.0: RFC 1945 HTTP 1.1: RFC 2068,PC running Explorer,Server running Apache Web server,Mac running Navigator,HTTP request,HTTP request,HTTP response,HTTP response,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,20,HTTP 简介 (cont),使用 TCP作为底层的传输协议: client 发起到服务器的TCP, port 80 server 接收来自Client的TCP连接请求。 HTTP 消息：在 browser (HTTP client) 和Web server (HTTP server)之间交互。 TCP 连接关闭。,HTTP 是 “stateless” server 不维持一个Client过去有过什么请求的历史信息。,维持 “state”一般都复杂! 过去的历史 (state) 必须被记录 假如server/client崩溃, 则关于 “state”的数据就会 不一致。,注释,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,21,HTTP 连接,Nonpersistent HTTP 每个TCP连接只传送一个Web对象 . HTTP/1.0 使用非持久 连接,Persistent HTTP 在client和 server之间的一个TCP 连接上，可以传送多个对象. 缺省模式下，HTTP/1.1使用持久连接。,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,22,HTTP request 消息,两类 HTTP messages: request, response HTTP request 消息: ASCII (人可读格式),GET /somedir/page.html HTTP/1.1 Host: User-agent: Mozilla/4.0 Connection: close Accept-language:fr (extra carriage return, line feed),request 行 (GET, POST, HEAD 命令),header 行,回车空行, 指示消息的结束,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,23,HTTP request 消息: 一般格式,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,24,方法的类型,HTTP/1.0 GET POST HEAD 请求服务器给出响应，但不回传请求对象。,HTTP/1.1 GET, POST, HEAD PUT 将实体部分指定的文件上传到URL指定的路径上 DELETE 删除URL字段指定的文件,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,25,HTTP response 消息,HTTP/1.1 200 OK Connection close Date: Thu, 06 Aug 1998 12:00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 . Content-Length: 6821 Content-Type: text/html data data data data data .,status 行 (协议、 状态码、 状态信息),header 行,数据, 例如 请求的 HTML文件,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,26,HTTP响应 状态码,200 OK 请求成功，请求的对象在在返回的消息中 301 Moved Permanently 请求的对象已移动，位置在消息中给出 (Location:) 400 Bad Request 请求的对象服务器不理解 404 Not Found 请求的对象服务器没发现 505 HTTP Version Not Supported,位于响应消息的第一行：,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,27,User-server 交互: cookies,许多网站使用 cookies 4个组成部分: 1)在HTTP response消息中的cookie header 行。 2) 在 HTTP request 消息中的cookie header行 3) 保存在用户主机上的Cookie文件 ，由用户browser来管理使用。 4)Web网站上的 back-end database,示例: Susan 总是用同一台 PC 访问Internet 当她 首次访问一个使用cookies电子商务网站 当第一条 HTTP 请求到达 该网站, 该网站会创建一条唯一识别码ID，并在 backend database 中为该 ID创建一记录项。,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,28,Cookies: 保持 “state” (cont.),server 为用户创建ID 1678,entry in backend database,access,access,一周后:,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,29,Cookies (cont.),cookies 可以干什么？: 验证用户身份。 shopping carts 推荐 用户会话状态 (Web e-mail),Cookies 和privacy: cookies 允许站点学习你的某些规律性信息 你可能提供自己的姓名和邮箱地址 广告公司可能通过网站获取你的信息,注释,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,30,Web caches (proxy server),用户设置自己的 browser:通过代理访问 Web browser 将所有的 HTTP 发给代理： 对象在代理中: 返回对象 否则代理从源服务器请求对象，并将对象返回给用户,Goal: 满足 client 的请求，但不访问源 server,client,Proxy server,client,HTTP request,HTTP request,HTTP response,HTTP response,HTTP request,HTTP response,origin server,origin server,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,31,More about Web caching,代理既扮演 client ，又扮演 server 典型的， 代理 由 ISP 部署安装(university, company, residential ISP),Why Web caching? 降低web请求的响应时间 减少机构接入链路的业务量.,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,32,应用层协议FTP与SMTP,NE实验室，2007 西安邮电学院,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,33,FTP: file transfer protocol,从远端主机收发文件 client/server 模式 client: 发起文件传输的请求 server: 远端主机 ftp: RFC 959 ftp server: port 21,file transfer,远端文件系统,user,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,34,FTP: 控制, 数据连接分离,FTP client 在 port 21 连接FTP server. Client 通过控制连接来认证登陆. Client 通过在控制连接上发送命令来浏览远程主机的目录. 当server 收到一个文件传输请求, server会打开一个t到 client 的TCP 数据连接. 一个文件传输完毕,server会关闭该连接.,Server 为另一个文件传输打开第二个数据连接. 控制连接: “out of band” FTP server 保持 “state”: 当前目录, 登陆信息,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,35,FTP 命令, 响应,命令示例: ASCII 码形式在控制信道上传输命令. USER username PASS password LIST 返回当前目录的文件 RETR filename 取回文件 STOR filename 存储文件到远端主机.,返回码示例 331 Username OK, password required 125 data connection already open; transfer starting 425 Cant open data connection 452 Error writing file,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,36,Electronic Mail,3部分组成: user agents mail servers simple mail transfer protocol: SMTP User Agent “mail reader” 写,编, 读 例如, Eudora, Outlook, elm, Netscape Messenger 进出消息均存于邮件服务器上.,user mailbox,输出消息队列,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,37,Electronic Mail: mail servers,Mail Servers mailbox 包含用户的邮件 message queue 将要发送的用户的邮件 SMTP protocol 在mail servers 之间发送邮件 client: 发送mail的 server “server”: 接收 mail 的server,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,38,Electronic Mail: SMTP RFC 2821,使用 TCP 在 client到server之间可靠传输消息, port 25 直接转发: 发送 server 到 接收 server 三阶段转发 handshaking (greeting) 转发邮件 关闭 command/response 交互 commands: ASCII text response: status code and phrase messages 采用 7-bit ASCII形式.,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,39,示例: Alice 发送消息到 Bob,1) Alice 使用 UA 写信 然后发给 2) Alice的 UA 将消息发给她的 mail server; 邮件放入消息队列. 3) SMTP Client 创建到 Bobs mail server的TCP 连接,4) SMTP client 在 TCP连接上发送 Alices 邮件 5) Bob的 mail server 将邮件放到 Bob的 mailbox 6) Bob启动他的 user agent 读邮件,1,2,3,4,5,6,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,40,SMTP: 总结,SMTP 使用持久连接 SMTP 要求邮件采用 (header & body) 7-bit ASCII编码格式 SMTP server使用 CRLF.CRLF 确定邮件的结束.,与HTTP的比较: HTTP: pull SMTP: push 都使用 ASCII command/response 交互模式, status codes HTTP: 每个对象封装在它自己的 response 消息中. SMTP: 多个对象在一个消息的不同部分.,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,41,Mail 消息格式,SMTP: 邮件消息交换协议 RFC 822: 文本格式邮件标准: Header行, 例如 To: From: Subject: 不同于SMTP命令 body the “message”, ASCII characters only,header,body,空行,2019/6/10,Yang Wu-Jun,xian University of Post and Telecommuniations,42,消息格式: multimedia 扩展,MIME: multimedia mail extension, RFC 2045, 2056 additional lines in msg header declare MIME content type,multimedia data type, subtype, par