《计算机网络》期末复习笔记 第六章 应用层

第六章 应用层

6.1 域名系统DNS

1.域名系统DNS：是互联网使用的命名系统，用来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址。

许多应用层软件经常使用域名系统DNS，但计算机的用户只是间接而不是直接使用DNS。

互联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。

DNS使大多数名字都在本地进行解析，仅少量解析需要互联网上通信。

域名的解析过程：当需要把主机名解析成IP地址时，应用进程调用解析程序，并成为DNS的一个客户，把待解析的域名放在DNS请求报文中，以UDP用户数据报方式发给本地域名服务器，本地域名服务器查找域名后，把对应的IP地址放在回答报文中返回，应用进程获得目的主机的IP地址后即可进行通信。

2.互联网的域名结构

互联网采用了层次树状结构的命名方法

任何一个连接在互联网上的主机或路由器都有一个唯一的层次结构名字，即域名。

域是名字空间中一个可被管理的划分，域还可以划分为子域，而子域还可继续划分。

域名的组成：由标号序列组成，各标号之间用点隔开。

标号的规定：域名中的标号由英文字母和数字组成，每一个标号不超过63个字符，也不区分大小写；级别低的域名写在左边，级别高的写在右边；由多个标号组成的完整域名总共不超过255个字符。

3.域名服务器

目的：为每一级的域名都设置一个对应的域名服务器，数量太多，效率低下。因此DNS采用划分区的办法

区：一个域名服务器所负责管辖的（或有权限的）范围

权限域名服务器：每一个区都设有，用来保存区中所有主机的域名到IP地址的映射

分类

• 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。
• 顶级域名服务器（即TLD服务器），主要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。
• 权限域名服务器：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：并不属于域名服务器层次结构，但很重要。当主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文发给本地域名服务器。

4.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。（双机热备)
• 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。

5.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。

6.2 文件传输协议

1.文件传送协议FTP

• 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。

FTP的基本工作原理

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(CIS模式)。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：

1. 打开熟知端口(端口号为21），使客户进程能够连接上。
2. 等待客户进程发出连接请求。
3. 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。
4. 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。

从属进程的两个连接

• 控制连接（端口号21）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”（端口号20）。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。
• 由于FTP使用两个不同的端口号，所以数据连接与控制连接不会发生混乱
• 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。

2.简单文件传送协议TFTP

• TFTP是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没有庞大的命令集，没有列目录功能，不能对用户进行身份识别。

特点：

(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的工作原理

• 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。

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。

Telnet的工作原理

• 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。
• 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Telnet转换成远地系统所需的格式。
  向用户返回数据时同理。

6.4 万维网WWW

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。

2.统一资源定位符 URL

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 的一般形式：<协议>://<主机>:<端口>/<路径>

3.超文本传送协议 HTTP

• 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。

特点:

• 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。

请求一个万维网文档所需的时间：$T=T_{传}+2RTT$

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。

持续连接的两种工作方式：

• 非流水线方式：客户在收到响应报文之后才能继续发送
• 流水线方式：客户收到响应报文之前也可以继续发送

代理服务器的使用(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，从而大大减小访问互联网的时延。

HTTP 的报文结构 :

• 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。

4.万维网的文档

（一）超文本标记语言 HTML

超文本标记语言 HTML 中的 Markup，意思就是“设置标记”。
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。
（二）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。
（三）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。

5.万维网的信息检索系统

万维网信息检索系统的两种模式

• 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。

6.5 电子邮件（略）

6.6 动态主机配置协议DHCP（略）

6.7 简单网络管理协议SNMP（略）

6.8 应用进程跨越网络的通信（略）

6.9 P2P应用（略）