《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用(第二版)》第9章應(yīng)用層.ppt

第9章應(yīng)用層 職業(yè)教育中心高進(jìn)喜 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用 第2版 9 1應(yīng)用層概述 應(yīng)用層是網(wǎng)絡(luò)體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最高層 應(yīng)用層的任務(wù)是為最終用戶(hù)提供服務(wù) 每一種應(yīng)用層協(xié)議都是為了解決某一類(lèi)問(wèn)題 而每一個(gè)問(wèn)題都對(duì)應(yīng)一個(gè)應(yīng)用程序 在應(yīng)用層中運(yùn)行的每一個(gè)應(yīng)用程序稱(chēng)為一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程 而應(yīng)用層的具體內(nèi)容就是規(guī)定應(yīng)用進(jìn)程在通信時(shí)所遵循的協(xié)議 應(yīng)用層中協(xié)議很多 主要可分為以下幾類(lèi) 文件傳輸類(lèi) 如HTTP 超文本傳輸協(xié)議 FTP 文件傳輸協(xié)議 TFTP 簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議 遠(yuǎn)程登錄類(lèi) 如Telnet 電子郵件類(lèi) 如SMTP 簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議 POP 郵局協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)管理類(lèi) 如SNMP 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 DHCP 動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議 域名解析類(lèi) 如DNS 域名解析協(xié)議 應(yīng)用層協(xié)議雖然種類(lèi)繁多 但它們有一個(gè)共同的特點(diǎn) 都采用客戶(hù) 服務(wù)器方式 客戶(hù) client 和服務(wù)器 server 都是指通信中所涉及的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程 客戶(hù) 服務(wù)器方式都是指通信中所涉及的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程 客戶(hù) 服務(wù)器方式描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系 客戶(hù)是服務(wù)請(qǐng)求方 服務(wù)器是服務(wù)提供方 客戶(hù)軟件和服務(wù)器軟件通常還具有以下一些主要特點(diǎn) 客戶(hù)軟件 1 在進(jìn)行通信時(shí)臨時(shí)成為客戶(hù) 但它也可在本地進(jìn)行其他的計(jì)算 2 被用戶(hù)調(diào)用并在用戶(hù)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行 在打算通信時(shí)主動(dòng)向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信 3 可與多個(gè)服務(wù)器進(jìn)行通信 4 不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng) 服務(wù)器軟件 1 是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)提供某種服務(wù)的程序 可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地或本地客戶(hù)的請(qǐng)求 2 在共享計(jì)算機(jī)上運(yùn)行 當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)即自動(dòng)調(diào)用并一直不斷地運(yùn)行著 3 被動(dòng)地等待并接受來(lái)自多個(gè)客戶(hù)的通信請(qǐng)求 4 一般需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持 圖9 1給出客戶(hù)和服務(wù)器進(jìn)程的通信示意圖 功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)服務(wù)器進(jìn)程 9 2域名解析協(xié)議DNS 9 2 1域名系統(tǒng)20世紀(jì)70年代 Internet的前身ARPANET的規(guī)模比較小 它只由幾百臺(tái)主機(jī)組成 美國(guó)的Menlepark的SRI網(wǎng)絡(luò)信息中心的host txt文件就包含了所有主機(jī)的信息 同時(shí)也包括了連接到ARPANET上每臺(tái)主機(jī)的名字到主機(jī)IP地址的映射 Host txt文件由SRI網(wǎng)絡(luò)信息中心負(fù)責(zé)進(jìn)行維護(hù) SRI網(wǎng)絡(luò)信息中心每周更新數(shù)據(jù)一次到兩次 每次更新后的數(shù)據(jù)由SRI網(wǎng)絡(luò)信息中心的主機(jī)向外發(fā)送 ARPANET管理人員也將它們的改動(dòng)用E mail發(fā)送給SRI網(wǎng)絡(luò)信息中心 同時(shí)定期從SRI網(wǎng)絡(luò)信息中心的主機(jī)獲取最新的host txt文件 但是隨著ARPANET的增長(zhǎng) 這種工作方式無(wú)法再維持下去 一方面 host txt文件的大小隨ARPANET的規(guī)模在增長(zhǎng) 同時(shí)更新過(guò)程所帶來(lái)的通信量增長(zhǎng)更快 這就帶來(lái)了通信量 名字沖突與一致性等一系列新的問(wèn)題 為此 1983年Internet開(kāi)始采用層次結(jié)構(gòu)的命名樹(shù)作為主機(jī)的名字 并使用域名系統(tǒng)DNS DomainNameSystem Internet的域名系統(tǒng)DNS被設(shè)計(jì)成一個(gè)聯(lián)機(jī)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 并采用客戶(hù) 服務(wù)器方式 DNS使大多數(shù)名字都在本地映射 僅少量映射需要在Internet上通信 這就使得系統(tǒng)的效率大大提高 Internet采用層次樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的命名方法 任何一個(gè)連接在Internet上的主機(jī)或路由器 都有惟一的層次結(jié)構(gòu)的名字 即域名 DomainName 域 Domain 是名字空間中一個(gè)可被管理的劃分 域還可以繼續(xù)劃分為子域 如二級(jí)域 三級(jí)域等 域名的結(jié)構(gòu)由若干個(gè)分量組成 各分量之間用點(diǎn)隔開(kāi) 三級(jí)域名 二級(jí)域名 項(xiàng)級(jí)域名每一級(jí)的域名都由英文字母和數(shù)字組成 不超過(guò)63個(gè)字符 且不區(qū)分大小寫(xiě) 完整的域名不超過(guò)255個(gè)字符 Internet的域名結(jié)構(gòu)如圖9 2所示 頂級(jí)域名有三大類(lèi) 國(guó)家頂級(jí)域名 國(guó)際頂級(jí)域名 通用頂級(jí)域名 表9 1中列出了部分示例 9 2 2域名解析 雖然主機(jī)域名比IP地址更容易記憶 但在通信時(shí)必須將其映射成能直接用于TCP IP協(xié)議通信的IP地址 這個(gè)將主機(jī)域名映射為IP地址的過(guò)程叫域名解析 域名解析有兩個(gè)方向 從主機(jī)域名到IP地址的正向解析 從IP地址到主機(jī)域名的反向解析 域名的解析是由一系列的域名服務(wù)器來(lái)完成的 域名服務(wù)器器是回答域名服務(wù)查詢(xún)的計(jì)算機(jī) 它允許為私人TCP IP網(wǎng)絡(luò)和連接公共Internet的用戶(hù)提供并管理DNS服務(wù) 維護(hù)DNS名字?jǐn)?shù)據(jù)并處理DNS客戶(hù)端主機(jī)名的查詢(xún) DNS服務(wù)器保存了包含主機(jī)名和相應(yīng)IP地址的數(shù)據(jù)庫(kù) 例如 如果提供了名字 DNS服務(wù)將返回新浪網(wǎng)站的IP地址202 106 184 200 域名服務(wù)器提供服務(wù)的監(jiān)聽(tīng)端口為53 域名解析過(guò)程是一個(gè)遞歸查詢(xún)的過(guò)程 下面用一個(gè)例子說(shuō)明這個(gè)過(guò)程 圖9 3域名解析的遞歸查詢(xún)過(guò)程 9 2文件傳輸協(xié)議 9 2 1文件傳輸協(xié)議FTP文件傳輸協(xié)議FTP是TCP IP提供的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制 用來(lái)從一個(gè)主機(jī)把文件復(fù)制到另一個(gè)主機(jī) 從一臺(tái)計(jì)算機(jī)向另一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳送文件是在聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中最常見(jiàn)的任務(wù) FTP與其他客戶(hù) 服務(wù)器應(yīng)用程序的不同就是它在主機(jī)之間使用兩條連接 一條連接用于數(shù)據(jù)傳送 而另一條則用于傳送控制信息 命令和響應(yīng) 把命令和數(shù)據(jù)的傳送分開(kāi)使得FTP的效率更劉 控制連接使用非常簡(jiǎn)單的通信規(guī)則 我們需要傳送的只是一次一行命令或一行響應(yīng) 另一方面 數(shù)據(jù)傳送需要更加復(fù)雜的規(guī)則 因?yàn)橐獋魉偷臄?shù)據(jù)類(lèi)型比較多 FTP使用兩個(gè)熟知端口 端口21用作控制連接 而端口20用于數(shù)據(jù)連接 圖9 4給出了FTP的基本模型 客戶(hù)有三個(gè)構(gòu)件 用戶(hù)接口 客戶(hù)控制進(jìn)程和客戶(hù)數(shù)據(jù)傳送進(jìn)程 服務(wù)器有兩個(gè)構(gòu)件 服務(wù)器控制進(jìn)程和服務(wù)器數(shù)據(jù)傳送進(jìn)程 控制連接是在控制進(jìn)程之間進(jìn)行的 數(shù)據(jù)連接是在數(shù)據(jù)傳送進(jìn)程之間進(jìn)行的 在整個(gè)FTP會(huì)話(huà)中 控制連接始終是處于連接狀態(tài) 數(shù)據(jù)連接則是在每一次文件傳送時(shí) 先打開(kāi)然后關(guān)閉 每當(dāng)涉及到傳送文件的命令被使用時(shí) 數(shù)據(jù)連接就被打開(kāi) 而當(dāng)數(shù)據(jù)傳送完畢時(shí)連接就關(guān)閉 換言之 當(dāng)用戶(hù)開(kāi)始FTP會(huì)話(huà)時(shí) 控制連接就打開(kāi) 在控制連接處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí) 若傳送多個(gè)文件 則數(shù)據(jù)連接可以打開(kāi)和關(guān)閉多次 FTP一般都是交互式地工作 圖9 5給出了使用FTP時(shí)用戶(hù)機(jī)器上顯示出的信息 9 2 2簡(jiǎn)單文件傳送協(xié)議TFTP 簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議 TrivialFileTransferProtocol TFTP 是一個(gè)簡(jiǎn)單而開(kāi)銷(xiāo)很小的文件傳送協(xié)議 與FTP協(xié)議相比 TFTP協(xié)議具有以下特點(diǎn) 1 TFTP按客戶(hù)機(jī) 服務(wù)器模式工作 通信建立在UDP運(yùn)輸服務(wù)之上 收發(fā)雙方以512字節(jié)大小的帶序號(hào)文件塊為單位 依靠類(lèi)似等待協(xié)議的確認(rèn) 超時(shí)和重傳機(jī)制保證數(shù)據(jù)的到達(dá) 2 TFTP不像FTP一樣支持交互 而只能支持最基本的文件傳輸 因此用戶(hù)不能通過(guò)列目錄或向服務(wù)器發(fā)出詢(xún)問(wèn)來(lái)確定可得到哪些文件 另外 TFTP不支持存取權(quán)限 用戶(hù)不需要用戶(hù)帳號(hào)和口令 但只能存取全局共享的文件 3 TFTP在設(shè)計(jì)時(shí)是用于小文件傳輸?shù)?它對(duì)內(nèi)存和處理器的要求很低 速度快 TFTP代碼所占的內(nèi)存比FTP小 TFTP的適用范圍不像FTP那么廣泛 目前 TFTP多用于交換機(jī) 路由器等設(shè)備Internet網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)鏡像和配置文件的備份和升級(jí) 9 3遠(yuǎn)程終端協(xié)議Telnet 在分布式計(jì)算環(huán)境中 常常需要調(diào)用遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)資源同本地計(jì)算機(jī)協(xié)同工作 這樣 就可以用多臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)共同完成一個(gè)較大的任務(wù) 協(xié)同操作的工作方式要求用戶(hù)能夠登錄到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中 啟動(dòng)某個(gè)進(jìn)程 并使進(jìn)程之間能夠相互通信 為了達(dá)到這個(gè)目的 人們開(kāi)發(fā)了遠(yuǎn)程終端協(xié)議 Telnet協(xié)議 Telnet協(xié)議是TCP IP協(xié)議族的一部分 它定義了客戶(hù)機(jī)與遠(yuǎn)程服務(wù)器之間的交互過(guò)程 遠(yuǎn)程登錄服務(wù)是用戶(hù)使用Telnet命令 使自己的計(jì)算機(jī)暫時(shí)成為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的一個(gè)仿真終端的過(guò)程 一旦用戶(hù)成功地實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程登錄 用戶(hù)的計(jì)算機(jī)就可以像一臺(tái)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)直接相連的本地終端一樣工作 遠(yuǎn)程登錄服務(wù)采用的是典型的客戶(hù) 服務(wù)器模式 它的工作原理如圖9 6所示 圖9 6Telnet工作原理 當(dāng)用Telnet登錄進(jìn)入遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí) 事實(shí)上啟動(dòng)了兩個(gè)程序 一個(gè)叫Telnet客戶(hù)程序 它運(yùn)行在本地機(jī)上 另一個(gè)叫Telnet服務(wù)器程序 它運(yùn)行在要登錄的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上 本地機(jī)上的客戶(hù)程序要完成如下功能 1 建立與服務(wù)器的TCP連接 2 從鍵盤(pán)上接收輸入的字符 3 把輸入的字符串變成標(biāo)準(zhǔn)模式并送給遠(yuǎn)程服務(wù)器 4 從遠(yuǎn)程服務(wù)器接收輸出的信息 5 把該信息顯示在屏幕上 遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的 服務(wù) 程序 一旦接到你的請(qǐng)求 它馬上活動(dòng)起來(lái) 并完成如下功能 1 通知計(jì)算機(jī) 遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好了 2 等候輸入命令 3 對(duì)命令作出反應(yīng) 如顯示目錄內(nèi)容 或執(zhí)行某個(gè)程序等 4 把執(zhí)行命令的結(jié)果送回給計(jì)算機(jī) 5 重新等候命令 當(dāng)運(yùn)行遠(yuǎn)程登錄時(shí) 應(yīng)首先運(yùn)行Telnet程序進(jìn)行聯(lián)機(jī) 有兩種運(yùn)行Telnet的方法 1 運(yùn)行telnet的第一種方法 輸入下列命令 并以回車(chē)換行結(jié)束 下同 命令格式 telnet主機(jī)網(wǎng)絡(luò)地址端口號(hào) 默認(rèn)可缺省 例如 假設(shè)用戶(hù)要連接一臺(tái)名叫dns的計(jì)算機(jī) 它的網(wǎng)絡(luò)地址為 IP地址為202 197 96 1 則連接時(shí)應(yīng)輸入命令或telnet202 197 96 1 如果用戶(hù)要登錄的主機(jī)與用戶(hù)的計(jì)算機(jī)在同一個(gè)本地網(wǎng)上 通?？梢灾惠斎胫鳈C(jī)的名字 而不用輸入完整的地址 例如上例可以輸入 命令 telnetdns 2 運(yùn)行telnet程序的第二種方法 輸入命令 telnet此時(shí)程序運(yùn)行 但并未進(jìn)行連接 因未指明主機(jī) 然后屏幕顯示 telnet 這是telnet的提示符 它表明telnet程序已經(jīng)運(yùn)行 并正在等待用戶(hù)輸入使用telnet的命令 如要連接一臺(tái)遠(yuǎn)程主機(jī) 則使用open命令 即輸入命令open 并附上該主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址 如telnet 假如Telnet的運(yùn)行不能與主機(jī)確定連接 則用戶(hù)將會(huì)看到主機(jī)找不到的信息 例如 假設(shè)用戶(hù)想要連接的遠(yuǎn)程主機(jī)為 而用戶(hù)的輸入為 則在屏幕上用戶(hù)將會(huì)看到 unknownhosttelnet 9 3電子郵件 電子郵件 Electronicmail 簡(jiǎn)寫(xiě)為E mail 是因特網(wǎng)上使用最廣泛的一種服務(wù) 電子郵件是以電子方式存放在計(jì)算機(jī)中 稱(chēng)為報(bào)文 Message 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送報(bào)文的方式與普通郵電系統(tǒng)傳遞信件的方式類(lèi)似 采用的是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制 電子郵件報(bào)文中除了可包含文件信息外 還可以包含聲音 圖形和圖像等多媒體形式的信息 1 電子郵件系統(tǒng)構(gòu)成 一個(gè)電子郵件系統(tǒng)應(yīng)具有圖9 7所示的三個(gè)主要組成構(gòu)件 這就是用戶(hù)代理 郵件服務(wù)器 以及電子郵件使用的協(xié)議 如SMTP和POP3等 電子郵件的典型發(fā)送和接收過(guò)程如下所示 1 發(fā)信人調(diào)用用戶(hù)代理來(lái)編輯要發(fā)送的郵件 用戶(hù)代理用SMTP將郵件傳送給發(fā)送端郵件服務(wù)器 2 發(fā)送端郵件服務(wù)器將郵件放入郵件緩存隊(duì)列中 等待發(fā)送 3 運(yùn)行在發(fā)送端郵件服務(wù)器的SMTP客戶(hù)進(jìn)程 發(fā)現(xiàn)在郵件緩存中有待發(fā)送的郵件 就向運(yùn)行在接收端郵件服務(wù)器的SMTP服務(wù)器進(jìn)程發(fā)起TCP連接的建立 4 當(dāng)TCP連接建立后 SMTP客戶(hù)進(jìn)程開(kāi)始向遠(yuǎn)程的SMTP服務(wù)器進(jìn)程發(fā)送郵件 如果有多個(gè)郵件在郵件緩存中 則SMTP客戶(hù)一一將它們發(fā)送到遠(yuǎn)程的SMTP服務(wù)器 當(dāng)所有的待發(fā)郵件發(fā)完了 SMTP就關(guān)閉所建立的TCP連接 5 運(yùn)行在接收端郵件服務(wù)器中的SMTP服務(wù)器進(jìn)程收到郵件后 將郵件放入收信人用戶(hù)郵箱里 等待收信人在他方便時(shí)進(jìn)行讀取 6 收信人在打算收信時(shí) 調(diào)用用戶(hù)代理 使用POP3協(xié)議將自己的郵件從接收端郵件服務(wù)器的用戶(hù)郵箱中取回 SMTP SimpleMailTransferProtocol 稱(chēng)為簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議 目標(biāo)是向用戶(hù)提供高效 可靠的郵件傳輸 SMTP的一個(gè)重要特點(diǎn)是它能夠在傳送中接力傳送郵件 即郵件可以通過(guò)不同網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)接力式傳送 SMTP工作在兩種情況下 一是電子郵件從客戶(hù)機(jī)傳輸?shù)椒?wù)器 二是從某一個(gè)服務(wù)器傳輸?shù)搅硪粋€(gè)服務(wù)器 SMTP是個(gè)請(qǐng)求 響應(yīng)協(xié)議 它監(jiān)聽(tīng)25端口 用于接收用戶(hù)的郵件請(qǐng)求 并與遠(yuǎn)端郵件服務(wù)器建立SMTP連接 POP3 PostOfficeProtocol 即郵局協(xié)議 用于電子郵件的接收 它使用TCP的110端口 現(xiàn)在常用的是第三版 所以簡(jiǎn)稱(chēng)為POP3 POP3仍采用客戶(hù) 服務(wù)器工作模式 當(dāng)客戶(hù)機(jī)需要服務(wù)時(shí) 客戶(hù)端的軟件將與POP3服務(wù)器建立TCP連接 此后要經(jīng)過(guò)POP3協(xié)議的三種工作狀態(tài) 首先是認(rèn)證過(guò)程 確認(rèn)客戶(hù)機(jī)提供的用戶(hù)名和密碼 在認(rèn)證通過(guò)后便函轉(zhuǎn)入處理狀態(tài) 在此狀態(tài)下用戶(hù)可收取自己的郵件或刪除郵件 在完成響應(yīng)的操作后 客戶(hù)機(jī)發(fā)出quit命令 此后便進(jìn)入更新?tīng)顟B(tài) 將做刪除標(biāo)記的郵件從服務(wù)器端刪除掉 至此 整個(gè)POP過(guò)程完成 2 郵件地址與基本格式 Internet上的電子郵件地址由兩部分組成 用戶(hù)名和郵箱所在的郵件服務(wù)器的主機(jī)域名 中間用 隔開(kāi) 如下所示 用戶(hù)名 郵箱所在主機(jī)域名 根據(jù)因特網(wǎng)文本報(bào)文格式 RFC822 文檔 每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電子郵件信息由兩部分組成 報(bào)文頭 header 信封 收件人地址 投遞日期 郵件主題 發(fā)件人地址 報(bào)文體 body 郵件正文 就相當(dāng)于裝在信封內(nèi)的信 RFC822中規(guī)定報(bào)文頭郵系統(tǒng)頭字段 headerfields 組成 標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了各種頭字段的語(yǔ)法和語(yǔ)義 每個(gè)頭字段的形式是 字段名 field name 字段體 field body 電子郵件報(bào)文主要頭字段及其語(yǔ)義如表9 2所示 3 通用Internet郵件擴(kuò)展協(xié)議MIME 由于因特網(wǎng)的SMTP只能傳送7位的ASC 碼郵件 非ASC 碼的信息如非英語(yǔ)文字 可執(zhí)行文件 聲音圖像文件等二進(jìn)制文件不能附在郵件中傳輸 因此在1993年提出了通用因特網(wǎng)郵件擴(kuò)充MIME multipurposeinternetmailextensions MIME并沒(méi)有改動(dòng)SMTP或取代它 MIME的目的是繼續(xù)使用目前的因特網(wǎng)文本報(bào)文格式 但增加了郵件主體的結(jié)構(gòu) 并定義了傳送非ASC 碼的編碼規(guī)則 圖9 8表明了MIME與SMTP的關(guān)系 圖9 8SMTP與MIME的關(guān)系 MIME主要包括三個(gè)部分 1 增加了5個(gè)新的郵件首部字段 它們可包含在 RFC822 首部中 這些字段提供了有關(guān)郵件主體的信息 MIME Version 標(biāo)志MIME的版本 現(xiàn)在的版本號(hào)是1 0 若無(wú)此行 則為英文文本 Content Description 這是可讀字符串 說(shuō)明此郵件是什么 和郵件的主題差不多 Content Id 郵件的唯一標(biāo)識(shí)符 Content Transfer Encoding 在傳送時(shí)郵件的主體是如何編碼的 Content Type 說(shuō)明郵件的性質(zhì) 2 定義了郵件內(nèi)容類(lèi)型 對(duì)多媒體電子郵件的表示方法進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化 表9 3MIME基本內(nèi)容類(lèi)型 3 定義了主體內(nèi)容傳送編碼 凡在首部中定義了內(nèi)容類(lèi)型的數(shù)據(jù)都可以包裝成基本格式的電子郵件 這種包裝實(shí)質(zhì)上是進(jìn)行一種編碼轉(zhuǎn)換 將任意格式的數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)ASC 碼用于傳送 MIME定義了7位ASC 碼 8位ASC 碼 二進(jìn)制 可打印引用和Base64等五種內(nèi)容傳送編碼方法 9 4萬(wàn)維網(wǎng) 萬(wàn)維網(wǎng)即WWW WorldWideWeb 簡(jiǎn)稱(chēng)3W 它是目前Internet上最方便 最受歡迎的信息服務(wù)類(lèi)型 它的影響力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了專(zhuān)業(yè)技術(shù)范疇 并且已經(jīng)進(jìn)入廣告 新聞 銷(xiāo)售 電子商務(wù)與信息服務(wù)等各個(gè)行業(yè) WWW同樣是建立在客戶(hù) 服務(wù)器模型之上的 WWW是以超文本標(biāo)注語(yǔ)言HTML HyperTextMarkupLanguage 與超文本傳輸協(xié)議HTTP HyperTextTransferProtocol 為基礎(chǔ) 能夠提供面向Internet服務(wù)的 一致的用戶(hù)界面的信息瀏覽系統(tǒng) 其中 WWW服務(wù)器采用超文本鏈路來(lái)鏈接信息頁(yè) 這些信息頁(yè)既可放置在同一主機(jī)上 也可放置在不同地理位置的主機(jī)上 文本鏈路由統(tǒng)一資源定位器 UniformResourceLocator URL 維持 WWW客戶(hù)端軟件 即WWW瀏覽器 負(fù)責(zé)信息顯示與向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求 Internet采用超文本和超媒體的信息組織方式 將信息的鏈接擴(kuò)展到整個(gè)Internet上 目前 用戶(hù)利用WWW不僅能訪(fǎng)問(wèn)到WebServer的信息 而且可以訪(fǎng)問(wèn)Gopher FTP等網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 因此 它已成為Internet上應(yīng)用最廣泛和最有前途的工具 并在商業(yè)范圍內(nèi)日益發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用 1 超文本和超媒體 要想了解WWW 首先要了解超文本 Hypertext 與超媒體 Hypermedia 的基本概念 因?yàn)樗鼈冋荳WW的信息組織形式 一個(gè)超文本由多個(gè)信息源鏈接成 而這些信息源的數(shù)目實(shí)際上是不受限制的 利用一個(gè)鏈接可使用戶(hù)找到另一個(gè)文檔 而這又可鏈接到其他的文檔 這些文檔可以位于世界上任何一個(gè)接在因特網(wǎng)上的超文本系統(tǒng)中 超文本是萬(wàn)維網(wǎng)的基礎(chǔ) 超媒體與超文本的區(qū)別是文檔內(nèi)容不同 超文本文檔僅包含文本信息 而超媒體文檔還包含其他表示方式的信息 如圖形 圖像 聲音 動(dòng)畫(huà)以及活動(dòng)視頻圖像 萬(wàn)維網(wǎng)就是一個(gè)分布式的超媒體系統(tǒng) 它是超文本系統(tǒng)的擴(kuò)充 2 HTTP協(xié)議 超文本傳輸協(xié)議 HyperTextTransferProtocol HTTP 位于TCP IP協(xié)議的應(yīng)用層 是最廣為人知的協(xié)議 也是互連網(wǎng)中最核心的協(xié)議之一 同樣 HTTP也是基于客戶(hù) 服務(wù)器模型實(shí)現(xiàn)的 事實(shí)上 我們使用的瀏覽器如IE 是實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議中的客戶(hù)端 而一些常用的Web服務(wù)器軟件如Apache IIS是實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議中的服務(wù)器端 Web頁(yè)由服務(wù)器端資源定位 傳輸?shù)綖g覽器 經(jīng)過(guò)瀏覽器的解釋后 被客戶(hù)所看到 HTTP協(xié)議是Web瀏覽器和Web服務(wù)器之間的應(yīng)用層協(xié)議 是通用的 無(wú)狀態(tài)的和面向?qū)ο蟮膮f(xié)議 一個(gè)完整的HTTP協(xié)議會(huì)話(huà)過(guò)程包括4個(gè)步驟 1 連接 Web瀏覽器與Web服務(wù)器建立連接 打開(kāi)一個(gè)Socket連接 標(biāo)志著連接建立成功 2 請(qǐng)求 Web瀏覽器通過(guò)Socket向Web服務(wù)器提交請(qǐng)求 HTTP的請(qǐng)求一般是GET或POST命令 3 應(yīng)答 Web瀏覽器提交請(qǐng)求后 通過(guò)HTTP協(xié)議傳送給Web服務(wù)器 Web服務(wù)器接到后 進(jìn)行事務(wù)處理 處理結(jié)果又通過(guò)HTTP傳回給Web瀏覽器 從而在Web瀏覽器上顯示出所請(qǐng)求的頁(yè)面 4 關(guān)閉連接 應(yīng)答結(jié)束后Web瀏覽器與Web服務(wù)器必須斷開(kāi) 以保證其他Web瀏覽器能夠與Web服務(wù)器建立連接 了解HTTP功能最好的方法就是研究HTTP的報(bào)文結(jié)果 HTTP有兩類(lèi)報(bào)文 1 請(qǐng)求報(bào)文 從客戶(hù)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文 見(jiàn)圖9 9 a 2 響應(yīng)報(bào)文 從服務(wù)器向客戶(hù)發(fā)送回答報(bào)文 見(jiàn)圖9 9 b a 請(qǐng)求報(bào)文 b 響應(yīng)報(bào)文圖9 9HTTP的報(bào)文結(jié)構(gòu) a 請(qǐng)求報(bào)文 b 響應(yīng)報(bào)文 3 超文本標(biāo)記語(yǔ)言HTML 超文本標(biāo)記語(yǔ)言HTML HyperTextMarkupLanguage 就是一種制作萬(wàn)維網(wǎng)頁(yè)面的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言 它消除了不同計(jì)算機(jī)之間信息交流的障礙 HTML定義了許多用于排版的命令 即 標(biāo)簽 tag 例如 表示后面開(kāi)始用斜體字排版 而則表示斜體字排版到此結(jié)束 HTML把各種標(biāo)簽嵌入到萬(wàn)維網(wǎng)的頁(yè)面中 這樣就構(gòu)成了所謂的HTML文檔 HTML文檔是一種可以用任何文本編輯器創(chuàng)建的ASCII碼文件 當(dāng)瀏覽器從服務(wù)器讀取某個(gè)頁(yè)面的HTML文檔后 就按照HTML文檔中的各種標(biāo)簽 根據(jù)瀏覽器所使用的顯示器的尺寸和分辯率大小 重新進(jìn)行排版并恢復(fù)出所讀取的頁(yè)面 元素 element 是HTML文檔結(jié)構(gòu)的基本組成部分 HTML用一對(duì)標(biāo)簽 即一個(gè)開(kāi)始標(biāo)簽和一個(gè)結(jié)束標(biāo)簽 或幾對(duì)標(biāo)簽來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)元素 圖9 10是個(gè)簡(jiǎn)單例子 用來(lái)說(shuō)明HTML文檔中標(biāo)簽的用法 4 URL與信息定位 HTML的超鏈接使用URL來(lái)定位信息資源所在的位置 URL是UniformResourceLocation的縮寫(xiě) 譯為 統(tǒng)一資源定位符 通俗地說(shuō) URL是Internet上用來(lái)描述信息資源的字符串 主要用來(lái)在各種WWW客戶(hù)程序和服務(wù)器程序上 采用URL可以用一種統(tǒng)一的格式來(lái)描述各種信息資源 包括文件 服務(wù)器的地址和目錄等 URL的一般格式如下 從上式可以看出 URL由三部分組成 第一部分是協(xié)議 或稱(chēng)為服務(wù)方式 也就是訪(fǎng)問(wèn)方式 第二部分是存有該資源的主機(jī)IP地址 有時(shí)也包括端口號(hào) 第三部分是主機(jī)資源的具體地址 如目錄和文件名等 第一部分和第二部分之間用 符號(hào)隔開(kāi) 第二部分和第三部分用 符號(hào)隔開(kāi) 第一部分和第二部分是不可缺少的 第三部分有時(shí)可省略 URL通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)型來(lái)表示訪(fǎng)問(wèn)方式或使用的協(xié)議 1 文件的URL 2 HTTP的URL 3 FTP的URL 9 5動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議DHCP DHCP是DynamicHostConfigurationProtocol 動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議 縮寫(xiě) 由IETF Internet網(wǎng)絡(luò)工程師任務(wù)小組 設(shè)計(jì) 詳盡的協(xié)議內(nèi)容在RFC文檔rfc2131和rfc1541里 它的前身是BOOTP BOOTP原本是用于無(wú)磁盤(pán)主機(jī)連接的網(wǎng)絡(luò)上面的 網(wǎng)絡(luò)主機(jī)使用BOOTROM而不是磁盤(pán)起動(dòng)并連接上網(wǎng)絡(luò) BOOTP則可以自動(dòng)地為那些主機(jī)設(shè)定TCP IP環(huán)境 但BOOTP有一個(gè)缺點(diǎn) 在設(shè)定前須事先獲得客戶(hù)端的硬件地址 而且 與IP的對(duì)應(yīng)是靜態(tài)的 換而言之 BOOTP非常缺乏 動(dòng)態(tài)性 若在有限的IP資源環(huán)境中 BOOTP的一對(duì)一對(duì)應(yīng)會(huì)造成非常可觀(guān)的浪費(fèi) DHCP可以說(shuō)是BOOTP的增強(qiáng)版本 在以下場(chǎng)合通常利用DHCP服務(wù)器來(lái)完成IP地址分配 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大 手工配置需要很大的工作量 并難以對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理 網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)數(shù)目大于該網(wǎng)絡(luò)支持的IP地址數(shù)量 無(wú)法給每個(gè)主機(jī)分配一個(gè)固定的IP地址 大量用戶(hù)必須通過(guò)DHCP服務(wù)動(dòng)態(tài)獲得自己的IP地址 而且 對(duì)并發(fā)用戶(hù)的數(shù)目也有限制 網(wǎng)絡(luò)中具有固定IP地址的主機(jī)比較少 大部分主機(jī)可以不使用固定的IP地址 與bootp相比 DHCP也采用客戶(hù) 服務(wù)器通信模式 由客戶(hù)端向服務(wù)器提出配置申請(qǐng) 包括分配的IP地址 子網(wǎng)掩碼 缺省網(wǎng)關(guān)等參數(shù) 服務(wù)器根據(jù)策略返回相應(yīng)配置信息 兩種協(xié)議的報(bào)文都采用udp進(jìn)行封裝 并使用基本相同的報(bào)文結(jié)構(gòu) bootp運(yùn)行在相對(duì)靜態(tài) 每臺(tái)主機(jī)都有固定的網(wǎng)絡(luò)連接 的環(huán)境中 管理員為每臺(tái)主機(jī)配置專(zhuān)門(mén)的bootp參數(shù)文件 該文件會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持不變 DHCP從兩方面對(duì)bootp進(jìn)行了擴(kuò)展 DHCP可使計(jì)算機(jī)僅用一個(gè)消息就獲取它所需要的所有配置信息 DHCP允許計(jì)算機(jī)快速 動(dòng)態(tài)地獲取IP地址 而不是靜態(tài)為每臺(tái)主機(jī)指定地址 1 DHCP的IP地址分配 1 IP地址分配策略對(duì)于IP地址的占用時(shí)間 不同主機(jī)有不同的需求 對(duì)于服務(wù)器 可能需要長(zhǎng)期使用固定的IP地址 對(duì)于某些主機(jī) 可能需要長(zhǎng)期使用某個(gè)動(dòng)態(tài)分配的IP地址 而某些個(gè)人則可能只在需要時(shí)分配一個(gè)臨時(shí)的IP地址就可以了 針對(duì)這些不同的需求 DHCP服務(wù)器提供三種IP地址分配策略 手工分配地址 由管理員為少數(shù)特定主機(jī) 如www服務(wù)器等 配置固定的IP地址 自動(dòng)分配地址 為首次連接到網(wǎng)絡(luò)的某些主機(jī)分配固定IP地址 該地址將長(zhǎng)期由該主機(jī)使用 動(dòng)態(tài)分配地址 以 租借 的方式將某個(gè)地址分配給客戶(hù)端主機(jī) 使用期限到期后 客戶(hù)端需要重新申請(qǐng)地址 大多數(shù)客戶(hù)端主機(jī)得到的是這種動(dòng)態(tài)分配的地址 2 IP地址分配的優(yōu)先次序 DHCP服務(wù)器按照如下次序?yàn)榭蛻?hù)端選擇IP地址 DHCP服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中與客戶(hù)端mac地址靜態(tài)綁定的IP地址 客戶(hù)端以前曾經(jīng)使用過(guò)的IP地址 即客戶(hù)端發(fā)送的DHCP request報(bào)文中請(qǐng)求IP地址選項(xiàng) requestedIPaddroption 的地址 在DHCP地址池中 順序查找可供分配的IP地址 最先找到的IP地址 如果未找到可用的IP地址 則依次查詢(xún)超過(guò)租期 發(fā)生沖突的IP地址 如果找到則進(jìn)行分配 否則報(bào)告錯(cuò)誤 2 DHCP服務(wù)器的基本原理 在DHCP的典型應(yīng)用中 一般包含一臺(tái)DHCP服務(wù)器和多臺(tái)客戶(hù)端 如PC和便攜機(jī) 如圖9 11所示 DHCP客戶(hù)端為了獲取合法的動(dòng)態(tài)IP地址 在不同階段與服務(wù)器之間交互不同的信息 通常存在以下三種模式 1 DHCP客戶(hù)端首次登錄網(wǎng)絡(luò)DHCP客戶(hù)端首次登錄網(wǎng)絡(luò)時(shí) 主要通過(guò)四個(gè)階段與DHCP服務(wù)器建立聯(lián)系 發(fā)現(xiàn)階段 提供階段 選擇階段 確認(rèn)階段 2 DHCP客戶(hù)端再次登錄網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)DHCP客戶(hù)端再次登錄網(wǎng)絡(luò)時(shí) 主要通過(guò)以下幾個(gè)步驟與DHCP服務(wù)器建立聯(lián)系 DHCP客戶(hù)端首次正確登錄網(wǎng)絡(luò)后 以后再登錄網(wǎng)絡(luò)時(shí) 只需要廣播包含上次分配IP地址的DHCP request報(bào)文即可 不需要再次發(fā)送DHCP discover報(bào)文 DHCP服務(wù)器收到DHCP request報(bào)文后 如果客戶(hù)端申請(qǐng)的地址沒(méi)有被分配 則返回DHCP ack確認(rèn)報(bào)文 通知該DHCP客戶(hù)端繼續(xù)使用原來(lái)的IP地址 如果此IP地址無(wú)法再分配給該DHCP客戶(hù)端使用 例如已分配給其它客戶(hù)端 DHCP服務(wù)器將返回DHCP nak報(bào)文 客戶(hù)端收到后 重新發(fā)送DHCP discover報(bào)文請(qǐng)求新的IP地址 3 DHCP客戶(hù)端延長(zhǎng)IP地址的租用有效期 DHCP服務(wù)器分配給客戶(hù)端的動(dòng)態(tài)IP地址通常有一定的租借期限 期滿(mǎn)后服務(wù)器會(huì)收回該IP地址 如果DHCP客戶(hù)端希望繼續(xù)使用該地址 需要更新IP租約 如延長(zhǎng)IP地址租約 實(shí)際使用中 在DHCP客戶(hù)端啟動(dòng)或IP地址租約期限達(dá)到一半時(shí) DHCP客戶(hù)端會(huì)自動(dòng)向DHCP服務(wù)器發(fā)送DHCP request報(bào)文 以完成IP租約的更新 如果此IP地址有效 則DHCP服務(wù)器回應(yīng)DHCP ack報(bào)文 通知DHCP客戶(hù)端已經(jīng)獲得新IP租約