計算機網(wǎng)絡第6章應用層層一

1、課程回顧第八章 應用層本講內(nèi)容8.1 域名系統(tǒng)DNS8.2 文件傳輸協(xié)議8.3 遠程終端協(xié)議8.4 可靠傳輸?shù)墓ぷ髟?思考8.1 域名系統(tǒng) DNS8.1.1 域名系統(tǒng)概述許多應用層軟件經(jīng)常直接使用域名系統(tǒng) DNS (Domain Name System)，但計算機的用戶只是間接而不是直接使用域名系統(tǒng)。 因特網(wǎng)采用層次結(jié)構的命名樹作為主機的名字，并使用分布式的域名系統(tǒng) DNS。名字到 IP 地址的解析是由若干個域名服務器程序完成的。域名服務器程序在專設的結(jié)點上運行，運行該程序的機器稱為域名服務器。 8.1.2 因特網(wǎng)的域名結(jié)構因特網(wǎng)采用了層次樹狀結(jié)構的命名方法。任何一個連接在因特網(wǎng)上的主機或路

2、由器，都有一個唯一的層次結(jié)構的名字，即域名。域名的結(jié)構由標號序列組成，各標號之間用點隔開： . 三級域名 . 二級域名 . 頂級域名各標號分別代表不同級別的域名。 域名只是個邏輯概念域名只是個邏輯概念，并不代表計算機所在的物理地點。變長的域名和使用有助記憶的字符串，是為了便于人來使用。而 IP 地址是定長的 32 位二進制數(shù)字則非常便于機器進行處理。域名中的“點”和點分十進制 IP 地址中的“點”并無一一對應的關系。點分十進制 IP 地址中一定是包含三個“點”，但每一個域名中“點”的數(shù)目則不一定正好是三個。 頂級域名 TLD (Top Level Domain)(1) 國家頂級域名 nTLD：

3、如: .cn 表示中國，.us 表示美國，.uk 表示英國，等等。(2) 通用頂級域名 gTLD：最早的頂級域名是： （公司和企業(yè)） .net （網(wǎng)絡服務機構） .org （非贏利性組織） .edu （美國專用的教育機構（） .gov （美國專用的政府部門） .mil （美國專用的軍事部門） .int （國際組織）頂級域名 TLD （續(xù)）(3) 基礎結(jié)構域名(infrastructure domain)：這種頂級域名只有一個，即 arpa，用于反向域名解析，因此又稱為反向域名。 新增加了下列的通用頂級域名 .aero （航空運輸企業(yè)）.biz （公司和企業(yè)）.cat （加泰隆人的語言和文化團體

4、）.coop （合作團體）.info （各種情況）.jobs （人力資源管理者）.mobi （移動產(chǎn)品與服務的用戶和提供者）.museum （博物館）.name （個人）.pro （有證書的專業(yè)人員）.travel （旅游業(yè)） 因特網(wǎng)的域名空間 根四級域名mailwwwbjeducomcctvibmhp二級域名pkutsinghua三級域名mailwwwcomnetorgedugovaerocnuk頂級域名8.1.3 域名服務器 一個服務器所負責管轄的（或有權限的）范圍叫做區(qū)(zone)。各單位根據(jù)具體情況來劃分自己管轄范圍的區(qū)。但在一個區(qū)中的所有節(jié)點必須是能夠連通的。每一個區(qū)設置相應的權限域

5、名服務器，用來保存該區(qū)中的所有主機的域名到IP地址的映射。DNS 服務器的管轄范圍不是以“域”為單位，而是以“區(qū)”為單位。 區(qū)的不同劃分方法舉例 域 區(qū) abcxuvwty(a) 區(qū) = 域(b) 區(qū) 域域 區(qū) 區(qū) abcxuvwtycomeduorg根comeduorg根樹狀結(jié)構的 DNS 域名服務器 根域名服務器org 域名服務器com 域名服務器edu 域名服務器 域名服務器abc 公司有兩個權限域名服務器權限域名服務器根域名服務器頂級域名服務器 域名服務器域名服務器有以下四種類型 根域名服務器 頂級域名服務器 權限域名服務器 本地域名服務器 根域名服務器 最高層次的域名服務器根域名服務

6、器是最重要的域名服務器。所有的根域名服務器都知道所有的頂級域名服務器的域名和 IP 地址。不管是哪一個本地域名服務器，若要對因特網(wǎng)上任何一個域名進行解析，只要自己無法解析，就首先求助于根域名服務器。在因特網(wǎng)上共有13 個不同 IP 地址的根域名服務器，它們的名字是用一個英文字母命名，從a 一直到 m（前13 個字母）。根域名服務器共有 13 套裝置（不是 13 個機器）這些根域名服務器相應的域名分別是 到 2008 年底全世界已經(jīng)安裝了一百多個根域名服務器機器，分布在世界各地。這樣做的目的是為了方便用戶，使世界上大部分 DNS 域名服務器都能就近找到一個根域名服務器。 舉例：根域名服務器 f

7、的地點分布圖 根域名服務器并不直接把域名直接轉(zhuǎn)換成 IP 地址。 在使用迭代查詢時，根域名服務器把下一步應當找 的頂級域名服務器的 IP 地址告訴本地域名服務器。共 40 個機器頂級域名服務器（即 TLD 服務器） 這些域名服務器負責管理在該頂級域名服務器注冊的所有二級域名。當收到 DNS 查詢請求時，就給出相應的回答（可能是最后的結(jié)果，也可能是下一步應當找的域名服務器的 IP 地址）。 權限域名服務器 這就是前面已經(jīng)講過的負責一個區(qū)的域名服務器。當一個權限域名服務器還不能給出最后的查詢回答時，就會告訴發(fā)出查詢請求的 DNS 客戶，下一步應當找哪一個權限域名服務器。 本地域名服務器 本地域名服

8、務器對域名系統(tǒng)非常重要。當一個主機發(fā)出 DNS 查詢請求時，這個查詢請求報文就發(fā)送給本地域名服務器。每一個因特網(wǎng)服務提供者 ISP，或一個大學，甚至一個大學里的系，都可以擁有一個本地域名服務器，這種域名服務器有時也稱為默認域名服務器。 提高域名服務器的可靠性DNS 域名服務器都把數(shù)據(jù)復制到幾個域名服務器來保存，其中的一個是主域名服務器，其他的是輔助域名服務器。當主域名服務器出故障時，輔助域名服務器可以保證 DNS 的查詢工作不會中斷。主域名服務器定期把數(shù)據(jù)復制到輔助域名服務器中，而更改數(shù)據(jù)只能在主域名服務器中進行。這樣就保證了數(shù)據(jù)的一致性。 域名的解析過程 主機向本地域名服務器的查詢一般都是采

9、用遞歸查詢。如果主機所詢問的本地域名服務器不知道被查詢域名的 IP 地址，那么本地域名服務器就以 DNS 客戶的身份，向其他根域名服務器繼續(xù)發(fā)出查詢請求報文。本地域名服務器向根域名服務器的查詢通常是采用迭代查詢。當根域名服務器收到本地域名服務器的迭代查詢請求報文時，要么給出所要查詢的 IP 地址，要么告訴本地域名服務器：“你下一步應當向哪一個域名服務器進行查詢”。然后讓本地域名服務器進行后續(xù)的查詢。本地域名服務器采用迭代查詢 頂級域名服務器 權限域名服務 本地域名服務器 根域名服務器迭代查詢 的 IP 地址 遞歸查詢需要查找 的 IP 地址本地域名服務器采用遞歸查詢（比較少用） 頂級域名服務器

10、 權限域名服務 本地域名服務器 根域名服務器遞歸查詢遞歸查詢 的 IP 地址 需要查找 的 IP 地址名字的高速緩存 每個域名服務器都維護一個高速緩存，存放最近用過的名字以及從何處獲得名字映射信息的記錄?？纱蟠鬁p輕根域名服務器的負荷，使因特網(wǎng)上的 DNS 查詢請求和回答報文的數(shù)量大為減少。 為保持高速緩存中的內(nèi)容正確，域名服務器應為每項內(nèi)容設置計時器，并處理超過合理時間的項（例如，每個項目只存放兩天）。當權限域名服務器回答一個查詢請求時，在響應中都指明綁定有效存在的時間值。增加此時間值可減少網(wǎng)絡開銷，而減少此時間值可提高域名轉(zhuǎn)換的準確性。 8.2 文件傳送協(xié)議 8.2.1 FTP概述文件傳送協(xié)

11、議 FTP (File Transfer Protocol) 是因特網(wǎng)上使用得最廣泛的文件傳送協(xié)議。FTP 提供交互式的訪問，允許客戶指明文件的類型與格式，并允許文件具有存取權限。FTP 屏蔽了各計算機系統(tǒng)的細節(jié)，因而適合于在異構網(wǎng)絡中任意計算機之間傳送文件。RFC 959 很早就成為了因特網(wǎng)的正式標準。 文件傳送并非很簡單的問題網(wǎng)絡環(huán)境中的一項基本應用就是將文件從一臺計算機中復制到另一臺可能相距很遠的計算機中。初看起來，在兩個主機之間傳送文件是很簡單的事情。其實這往往非常困難。原因是眾多的計算機廠商研制出的文件系統(tǒng)多達數(shù)百種，且差別很大。 8.2.2 FTP 的基本工作原理 網(wǎng)絡環(huán)境下復制文

12、件的復雜性：(1) 計算機存儲數(shù)據(jù)的格式不同。(2) 文件的目錄結(jié)構和文件命名的規(guī)定不同。(3) 對于相同的文件存取功能，操作系統(tǒng)使用的命令不同。(4) 訪問控制方法不同。 FTP 特點文件傳送協(xié)議 FTP 只提供文件傳送的一些基本的服務，它使用 TCP 可靠的運輸服務。FTP 的主要功能是減少或消除在不同操作系統(tǒng)下處理文件的不兼容性。FTP 使用客戶服務器方式。一個 FTP 服務器進程可同時為多個客戶進程提供服務。FTP 的服務器進程由兩大部分組成：一個主進程，負責接受新的請求；另外有若干個從屬進程，負責處理單個請求。主進程的工作步驟如下打開熟知端口（端口號為 21），使客戶進程能夠連接上。

13、等待客戶進程發(fā)出連接請求。啟動從屬進程來處理客戶進程發(fā)來的請求。從屬進程對客戶進程的請求處理完畢后即終止，但從屬進程在運行期間根據(jù)需要還可能創(chuàng)建其他一些子進程?；氐降却隣顟B(tài)，繼續(xù)接受其他客戶進程發(fā)來的請求。主進程與從屬進程的處理是并發(fā)地進行。 兩個連接控制連接在整個會話期間一直保持打開，F(xiàn)TP 客戶發(fā)出的傳送請求通過控制連接發(fā)送給服務器端的控制進程，但控制連接不用來傳送文件。實際用于傳輸文件的是“數(shù)據(jù)連接”。服務器端的控制進程在接收到 FTP 客戶發(fā)送來的文件傳輸請求后就創(chuàng)建“數(shù)據(jù)傳送進程”和“數(shù)據(jù)連接”，用來連接客戶端和服務器端的數(shù)據(jù)傳送進程。數(shù)據(jù)傳送進程實際完成文件的傳送，在傳送完畢后關閉

14、“數(shù)據(jù)傳送連接”并結(jié)束運行。 FTP 使用的兩個 TCP 連接 控制進程FTP 客戶端FTP 服務器端因特網(wǎng)TCP 控制連接TCP 數(shù)據(jù)連接用戶界面控制進程數(shù)據(jù)傳送進程數(shù)據(jù)傳送進程 當客戶進程向服務器進程發(fā)出建立連接請求時，要尋找連接服務器進程的熟知端口(21)，同時還要告訴服務器進程自己的另一個端口號碼，用于建立數(shù)據(jù)傳送連接。接著，服務器進程用自己傳送數(shù)據(jù)的熟知端口(20)與客戶進程所提供的端口號碼建立數(shù)據(jù)傳送連接。由于 FTP 使用了兩個不同的端口號，所以數(shù)據(jù)連接與控制連接不會發(fā)生混亂。 兩個不同的端口號 使協(xié)議更加簡單和更容易實現(xiàn)。在傳輸文件時還可以利用控制連接（例如，客戶發(fā)送請求終止傳

15、輸）。 使用兩個不同端口號的好處 NFS 采用另一種思路NFS 允許應用進程打開一個遠地文件，并能在該文件的某一個特定的位置上開始讀寫數(shù)據(jù)。NFS 可使用戶只復制一個大文件中的一個很小的片段，而不需要復制整個大文件。對于上述例子，計算機 A 的 NFS 客戶軟件，把要添加的數(shù)據(jù)和在文件后面寫數(shù)據(jù)的請求一起發(fā)送到遠地的計算機 B 的 NFS 服務器。NFS 服務器更新文件后返回應答信息。在網(wǎng)絡上傳送的只是少量的修改數(shù)據(jù)。 8.2.3 簡單文件傳送協(xié)議 TFTP(Trivial File Transfer Protocol) TFTP 是一個很小且易于實現(xiàn)的文件傳送協(xié)議。TFTP 使用客戶服務器方

16、式和使用 UDP 數(shù)據(jù)報，因此 TFTP 需要有自己的差錯改正措施。TFTP 只支持文件傳輸而不支持交互。TFTP 沒有一個龐大的命令集，沒有列目錄的功能，也不能對用戶進行身份鑒別。 TFTP 的主要特點是 (1) 每次傳送的數(shù)據(jù) PDU 中有 512 字節(jié)的數(shù)據(jù)，但最后一次可不足 512 字節(jié)。 (2) 數(shù)據(jù) PDU 也稱為文件塊(block)，每個塊按序編號，從 1 開始。 (3) 支持 ASCII 碼或二進制傳送。 (4) 可對文件進行讀或?qū)憽?(5) 使用很簡單的首部。 TFTP 的工作很像停止等待協(xié)議發(fā)送完一個文件塊后就等待對方的確認，確認時應指明所確認的塊編號。發(fā)完數(shù)據(jù)后在規(guī)定時間

17、內(nèi)收不到確認就要重發(fā)數(shù)據(jù) PDU。發(fā)送確認 PDU 的一方若在規(guī)定時間內(nèi)收不到下一個文件塊，也要重發(fā)確認 PDU。這樣就可保證文件的傳送不致因某一個數(shù)據(jù)報的丟失而告失敗。 TFTP 的工作很像停止等待協(xié)議在一開始工作時。TFTP 客戶進程發(fā)送一個讀請求 PDU 或?qū)懻埱?PDU 給 TFTP 服務器進程，其熟知端口號碼為 89。TFTP 服務器進程要選擇一個新的端口和 TFTP 客戶進程進行通信。若文件長度恰好為 512 字節(jié)的整數(shù)倍，則在文件傳送完畢后，還必須在最后發(fā)送一個只含首部而無數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) PDU。若文件長度不是 512 字節(jié)的整數(shù)倍，則最后傳送數(shù)據(jù) PDU 的數(shù)據(jù)字段一定不滿512字節(jié)，這正好可作為文件結(jié)束的標志。8.3 按遠程終端協(xié)議 TELNETTELNET 是一個簡單的遠程終端協(xié)議，也是因特網(wǎng)的正式標準。用戶用 TELNET 就可在其所在地通過 TCP 連接注冊（即登錄）到遠地的另一個主機上（使用主機名或 IP 地址）。TELNET 能將用戶的擊鍵傳到遠地主機，同時也能將遠地主機的輸出通過 TCP 連接返回到用戶屏幕。這種服務是透明的，因為用戶感覺到好像鍵盤和顯示器是直接連在遠地主機上。 客戶服務器方式現(xiàn)在由于 PC 機的功能越來越強，用戶已較少使用 TELNET 了。TELNET 也使用客戶服務器方式。在本地系統(tǒng)運行 TELNET 客戶