第六章 应用层

第六章应用层协议

(TCP/IP体系)1、域名系统DNS2、文件传输协议3、远程终端协议TELNET4、电子邮件E-mail5、万维网WWW第六章应用层协议

(TCP/IP体系)应用进程:为了解决具体的应用问题而彼此通信的进程。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。每个应用层协议都是为了解决某类应用问题，而这些问题需要多个进程之间的通信和协同工作来解决。它不是指用户的具体应用协议。客户/服务器模式，被服务/服务关系。第六章应用层协议

(TCP/IP体系)客户软件的特点:在通信时临时成为客户，可进行本地其它计算。在用户主机上运行，由用户调用。希望进行通信时，主动向远程服务器发送请求。可与多个服务器进行通信。无需特殊的硬件和复杂的操作系统。第六章应用层协议

(TCP/IP体系)服务器软件的特点:专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远程客户的请求。在共享计算机上运行，系统启动时自动调用，且不断运行。进行通信时，被动等待并接受来自客户的请求。一般需要性能较高的硬件和高级的操作系统。第六章应用层协议

(TCP/IP体系)客户进程和服务器进程使用TCP/IP进行通信:客户运输层网络层数据链路层物理层服务器运输层网络层数据链路层物理层Internet应用层应用层①发起连接建立请求②接受连接建立请求第六章应用层协议

(TCP/IP体系)客户进程和服务器进程使用TCP/IP进行通信:客户1运输层网络层数据链路层物理层客户2运输层网络层数据链路层物理层Internet计算机1计算机2服务器1运输层网络层数据链路层物理层服务器2计算机3第六章应用层协议

(TCP/IP体系)TCP/IP体系在应用层采用C/S模式：客户进程由用户调用，主动向（远端）服务器进程发送通信请求；服务器进程由系统调用，被动等待并接受，响应多个客户进程的请求。应用层的主要协议有：DNS、SMTP、FTP、HTTP、TELNET，SNMP等。第一节域名系统DNS1、因特网的域名结构用户使用“主机名字”，网络中路由器寻址使用“IP地址”，需要映射：主机名字IP地址。早期的ARPANET使用“名字~IP地址”的查找表（HOSTS文件）。1983年因特网开始使用层次结构的域名系统DNS。因特网使用DNS——C/S模式的分布式数据库系统：主机命名方式

DNS分级管理策略第一节域名系统DNS1、因特网的域名结构

域名：对于任意一台连接在因特网上的主机（或路由器端口），设置一个唯一的按层次结构表示的名字。域名格式：域名名字由63个字母和数字组成，整个域名长度〈255个字符。域名=…...•三级域名•二级域名•顶级域名顶级域名（三类）：国家类（cn、us、uk、jp）、国际类（int）、通用类（com、net、org、edu、gov）。第一节域名系统DNS1、因特网的域名结构二级域名（由所属顶级域名的管理部门分配，两类）：类别域名（ac、com、edu、gov、net、org）、行政区域名（bj、sh、js）。三级域名：中国在二级域名edu下的三级域名由CERNET中心管理，其它三级域名由中国互联网网络信息中心CNNIC管理。第一节域名系统DNS2、DNS分级管理策略因特网的域名系统包含多个域名服务器，按域名的层次安排，每个域名服务器只管辖域名体系中的一部分，并提供指向其它域名服务器的路径信息。y服务器授权服务器comabcxuvw根服务器服务器授权服务器第一节域名系统DNS2、DNS分级管理策略ycomabcxuvw根服务器服务器授权服务器服务器授权服务器XYZMSW主机主机第一节域名系统DNS例：设主机向主机通信。客户IP=5IP=5IP()?IP()?向服务器查询IP()?主机

DNS服务器DNS服务器本地DNS服务器传送数据远地服务器向服务器查询.com顶级DNS服务器IP()?第一节域名系统DNS3、DNS的改进缺点：顶级域名服务器负载过重；顶级域名服务器故障影响大；查询层次多效率低。改进：主机启动时，下载本网络DNS服务器的全部“域名，IP地址”表；主机设置高速缓存，存放本主机最近用过的“域名，IP地址，提供该IP地址的授权服务器地址”；主机只在本机缓存和下载库中无所查询的域名时，才向顶级DNS服务器发出请求。第二节文件传输协议1、文件传输协议FTPFTP的主要功能：完成从一个系统到另一个系统完整的文件拷贝。

FTP工作模式客户端服务器端数据连接控制连接FTP客户TCP实体TCP实体FTP服务器传送层应用层

FTP连接的建立：FTP服务器熟知端口号为21。

FTP的访问：/。第二节文件传输协议1、文件传输协议FTPFTP客户与FTP服务器要建立双重TCP连接，即控制连接和数据连接。

FTP是“交互式会话”工作方式：客户调用FTP，同服务器建立起一次会话过程。控制连接用于维持会话，直至退出FTP。控制连接传输“控制命令”。客户每提交一个客户命令，服务器就同客户建立一个数据连接，继而传输文件数据，随后释放连接。第二节文件传输协议1、文件传输协议FTPFTP连接的建立：

FTP服务器的熟知端口号为21，保留端口号为20。客户FTP”控制进程“申请一个随机分配的本地端口号(如1010)，同服务器端口21建立控制连接。当客户有数据传输请求时，由服务器的”数据传输进程“在本地端口20和客户分配端口1010之间建立数据连接。第二节文件传输协议1、文件传输协议FTPFTP的访问：严格FTP访问要求客户在服务器上注册合法帐户（用户名，口令）。非严格的FTP访问即“匿名FTP”。客户访问支持匿名FTP的服务器时，注册名为“anonymous”，口令为“guest”。目前，有1000多个FTP服务器对因特网用户开放。在UNIX和win9x的命令行方式下：ftp↙。进入FTP命令环境。win9x下的FTP软件有：cuteFTP、wsFTP、leapFTP等。第二节文件传输协议2、简单文件传输协议TFTP

简单文件传送协议TFTP：很小且易于实现的文件传输协议，代码所占内存较小，使用UDP数据报。

TFTP有差错改正措施支持文件传输，不支持交互无庞大的命令集，无列目录功能，无法鉴别用户身份第二节文件传输协议2、简单文件传输协议TFTPTFTP的主要特点：每次传送的数据PDU中有512字节的数据，但最后一次可以不足512字节数据PDU也称为文件块，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第二节文件传输协议2、简单文件传输协议TFTPTFTP有五种协议数据单元：读请求PDU

写请求PDU

数据PDU

确认PDU

差错PDU第二节文件传输协议2、简单文件传输协议TFTPTFTP有五种协议数据单元：1文件名0方式0字节2n1n1读请求PDU2文件名0方式0字节2n1n1写请求PDU字节2n512数据PDU3块编号数据第二节文件传输协议2、简单文件传输协议TFTPTFTP有五种协议数据单元：字节22确认PDU4块编号字节22n1差错PDU5差错代码差错信息0第三节远程终端协议TELNET远程登录TELNET是一个简单的远程终端协议。用户可以用TELNET通过TCP连接注册到远地的另一个主机上。采用的工作模式是C/S模式，其核心是网络虚拟终端NVT，客户软件将用户击键和命令转换成NVT格式，并送交服务器。服务器软件将收到的数据和命令，从NVT格式转换成远地系统所需要的格式。第三节远程终端协议TELNETTELNET使用网络虚拟终端NVT格式客户服务器使用客户端的格式使用服务器端的格式使用NVT的格式客户端因特网服务器端TCP连接第四节电子邮件E-mail1、电子邮件系统概述

82年，简单邮件传送协议SMTP，因特网文本报文格式ITMF。93年，通用（多用途）因特网邮件扩充MIME。96年修订后成为因特网草案标准。典型的本地E-mail系统：用户发邮件用户收邮件用户接口邮箱发送缓冲区接收发送接收邮件TCP连接（端口号25）发送邮件TCP连接（自由端口）报文传送代理MTA用户代理UA服务器客户第四节电子邮件E-mail

用户代理UA的功能：编辑、显示、处理。说明：为用户的读、写、收、发操作提供接口环境。报文传送代理MTA的功能：发送邮件：作为客户，同目的端邮件服务器建立TCP连接，发送。接收邮件：作为服务器，接收远端客户发来的邮件，放入邮箱。报告：将邮件传送情况（拒绝、丢失、已交付）向UA报告。第四节电子邮件E-mail

因特网中的E-mail系统：UA用户本地系统邮箱缓冲区用户缓冲区邮箱本地MTAUA本地MTAMTAMTAMTA本地系统报文传送系统

电子邮件的地址格式：收信人邮箱名@邮箱所在主机的域名说明：传送过程中，各MTA根据目的主机的域名进行转发；到达目的主机后，该主机的MTA根据邮箱名将邮件放入相应邮箱。第四节电子邮件E-mail一个典型的电子邮件系统三个组成构件：用户代理、服务器以及相应的电子邮件协议。用户代理邮件服务器邮件服务器用户代理SMTP发送邮件TCP连接SMTP发送邮件TCP连接POP3读取邮件TCP连接邮件缓存用户邮箱邮件缓存用户邮箱第四节电子邮件E-mail2、简单邮件传输协议SMTPSMTP是MTA之间进行通信的协议；发送方SMTP对发送队列进行管理；例如：一个邮件发往同一个主机上的多个邮箱，仅发送一次；多个待发送的邮件发往同一主机，仅建立一次TCP连接。第四节电子邮件E-mail2、简单邮件传输协议SMTP

发送方SMTP具有差错处理能力；（对于目的主机不可达，实行重新排队重发；多次不可达，返回出错信息给发信者邮箱。）接收方SMTP将收到的邮件放入转发队列中（中间结点），或存入相应邮箱（目的结点）。第四节电子邮件E-mail3、SMTP的命令与响应

SMTP的操作通过发方SMTP实体同收方SMTP实体之间一系列命令和响应来实现。发方SMTP实体发起建立TCP连接；发方发送命令（规定格式的ASCII码字符串）；收方对每条命令，发送一条响应（规定格式的ASCII码字符串）。

第四节电子邮件E-mail3、SMTP的命令与响应

SMTP命令及格式含义

HELLO〈域名〉发送方标识

MAILFROM：〈发方地址〉邮件发送者标识

RECPTO：〈收方地址〉邮件接收者标识

DATA开始传送文本部分

RSET非正常退出

NOOP无操作

QUIT释放TCP连接第四节电子邮件E-mail3、SMTP的命令与响应

SMTP响应代码含义

220主机服务就绪

250被请求的邮件操作已完成

251非本地用户，将转发至〈路径〉450请求的邮件操作未被执行（邮箱忙）

451请求的邮件操作失败（本地差错）

452请求的邮件操作未被执行（内存不够）

500语法错误，命令无法识别

550请求的邮件操作未被执行（邮箱不存在）第四节电子邮件E-mail4、简单邮件传输协议SMTP操作的三个阶段：建立TCP连接：发方向目的主机发出TCP连接请求，经过三次握手建立；收方响应“220serviceready”；发方发送命令“HELLO〈发方主机域名〉”；收方响应“250OK”

准备接收邮件，若不提供服务，响应“421servicenotavailable”。第四节电子邮件E-mail4、简单邮件传输协议SMTP操作的三个阶段：邮件传送（三个步骤）：MAIL命令（给出发信人地址）、RCPT命令（给出收信人地址）、

DATA命令（启动数据传送）。释放TCP连接：发方发送QUIT命令，收方响应“221〈收方域名〉closingconnection”，收方启动释放TCP连接过程；发方收到响应221

后，启动释放TCP连接过程。第四节电子邮件E-mail5、电子邮件文本格式邮件文本由首部和主体组成。RFC822对首部作出规定。如：Date:Wen,19Dec200120:30:20From:”StefanneGrumbach”<StefanneG@Subject:SayHELLOToYouTo:chenx@cc:mengxf@bcc:gaom@第四节电子邮件E-mail6、邮件转发、电子邮件网关及邮局协议邮件转发：将邮件中使用的邮件地址映射为一个或多个新的邮件地址。涉及邮件转发器和邮件发送清单。电子邮件网关：专门处理邮件发送清单的计算机。邮局协议（POP）：TCP/IP中对电子信箱进行远程存取的协议。第四节电子邮件E-mail6、邮件转发、电子邮件网关及邮局协议

POP邮局协议，是一类简单、功能有限的邮件读取协议。目前常用的是POP3。它采用C/S模式，由用户POP客户程序与ISP邮件服务器的POP服务器建立TCP连接，并允许用户从其个人计算机对邮箱内容进行存取。特点：邮件服务器只能传输电子邮件，而POP服务器还能向用户提供邮箱内容的信息。第四节电子邮件E-mail6、邮件转发、电子邮件网关及邮局协议因特网报文存取协议IMAP，目前流行的是IMAP4。协议采用C/S模式，由用户IMAP客户程序与ISP邮件服务器的IMAP服务器建立TCP连接，用户可以在PC机上操纵ISP的邮件服务器的邮箱，IMAP是一个联机协议。特点：用户可以在任何不同地方使用不同的计算机随时阅读和处理自己的邮件。POP3的ISP邮件服务器不保存已经读取过的信件。第四节电子邮件E-mail7、通用因特网邮件扩充MIMESMTP存在的问题：

SMTP不能传送可执行文件或其他二进制对象

SMTP限于传送7位的ASCII码

SMTP服务器会拒绝超过一定长度的邮件某些SMTP的实现并没有完全遵循[RFC821]

的SMTP标准第四节电子邮件E-mail7、通用因特网邮件扩充MIME

某些SMTP的实现并没有完全遵循[RFC821]

的SMTP标准：回车、换行的删除和增加超过76个字符时的处理后面多余空格的删除将制表符tab转换为空格第四节电子邮件E-mail7、通用因特网邮件扩充MIMEMIMEMIMESMTPSMTP用户用户7位ASCII码7位ASCII码7位ASCII码非ASCII码非ASCII码第四节电子邮件E-mail7、通用因特网邮件扩充MIMEMIME主要包括三部分内容：

5个新的邮件首部字段，这些字段提供了有关邮件主体的信息，可以包含在[RFC822]首部。定义了许多邮件内容的格式，对多媒体电子邮件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。第五节万维网WWW1、万维网WWW万维网WWW是一个大规模的、联机式的信息储藏所，它以C/S模式工作。Web服务器存放大量超文本和超媒体信息，利用超链接相联系，构成分布式系统。客户机通过浏览器访问服务器文档，文档以页面形式在客户浏览器窗口显示。第五节万维网WWW万维网站点A万维网站点D万维网站点E链接关系万维网站点C万维网站点B链接关系链接关系第五节万维网WWW2、统一资源定位器URLURL是在WWW上进行资源定位的标准格式，由三部分组成：

<协议名>://<主机名>:<端口>/<路径>如：

/pub/abc.txt

/docs/aaa.htmltelnet:///.7cmailto:chenx@第五节万维网WWW3、超文本传送协议HTTPHTTP操作过程：

Web站点的服务器进程不断监听TCP端口80。收到客户进程（浏览器）发送到端口80的连接请求后，建立TCP连接。服务器向浏览器返回所请求的页面，随即释放连接。

HTTP规定了在浏览器和服务器之间的请求/响应的规则和格式：请求：规定格式的ASCII码串；响应：MIME格式报文。第五节万维网WWW3、超文本传送协议HTTPHTTP操作过程：浏览器程序服务器程序链接到URL的超链HTTP因