應(yīng)用層市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第6講:應(yīng)用層本講目標(biāo):

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層概念和實(shí)現(xiàn)客戶端-服務(wù)器范式服務(wù)模型經(jīng)過對慣用應(yīng)用層協(xié)議探討和分析來學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教科書參考第2章深層次目標(biāo)特定協(xié)議:httpftpsmtppopdns1第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第1頁應(yīng)用程序和應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用程序:溝通,分布式進(jìn)程運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)主機(jī)中“用戶空間”在應(yīng)用程序間交換報(bào)文e.g.,email,ftp,Web應(yīng)用層協(xié)議：應(yīng)用層一個(gè)“組成部分”定義應(yīng)用程序需交換報(bào)文和所需采取動(dòng)作使用較低層次所提供通信服務(wù)(TCP,UDP)applicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysical2第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第2頁網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序:一些術(shù)語進(jìn)程(Process):

主機(jī)中運(yùn)行中程序.在一些主機(jī)中,兩個(gè)進(jìn)程使用進(jìn)程間通信

(由OS管理).而運(yùn)行在不一樣主機(jī)上進(jìn)程則使用應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行通信用戶代理（Useragent）:

軟件進(jìn)程,是介于用戶（above

）和網(wǎng)絡(luò)（below）之間接口實(shí)現(xiàn)應(yīng)用級協(xié)議Web:瀏覽器E-mail:OE、Foxmail流媒體:mediaplayer3第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第3頁客戶端-服務(wù)器范式經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都是由兩個(gè)部分組成:客戶端和服務(wù)器applicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysical客戶端:發(fā)起同服務(wù)器聯(lián)絡(luò)(“speaksfirst”)普通都從服務(wù)器請求服務(wù),Web:客戶端由瀏覽器實(shí)現(xiàn);e-mail:經(jīng)過OE、Foxmial實(shí)現(xiàn)requestreply服務(wù)器:向客戶端提供所請求服務(wù)e.g.,Web服務(wù)器發(fā)送被請求Web頁面,郵件服務(wù)器傳遞e-mail4第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第4頁應(yīng)用層協(xié)議(續(xù))應(yīng)用程序接口（API:applicationprogramminginterface）定義應(yīng)用層和傳輸層間接口插口（socket:InternetAPI）兩個(gè)進(jìn)程間通信，將數(shù)據(jù)送入socket,或從socket讀出數(shù)據(jù)Q:

某個(gè)進(jìn)程怎樣“認(rèn)定”另一個(gè)需要與之通信進(jìn)程?IP地址-運(yùn)行另一個(gè)進(jìn)程主機(jī)所擁有“端口號（PORT#）”–允許接收主機(jī)來確定一個(gè)標(biāo)識(shí)，當(dāng)?shù)剡M(jìn)程將報(bào)文發(fā)送給它5第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第5頁應(yīng)用進(jìn)程需要怎樣傳輸服務(wù)?數(shù)據(jù)丟失（Dataloss）一些應(yīng)用(e.g.,audio)能夠容忍某種程度上數(shù)據(jù)丟失其它應(yīng)用(e.g.,文件傳輸,telnet)要求100%可靠數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性（Timing）一些應(yīng)用(e.g.,IP電話,交互式游戲)要求較低時(shí)延帶寬（Bandwidth）一些應(yīng)用(e.g.,多媒體)對最低帶寬有要求其它應(yīng)用(“彈性應(yīng)用”)則可靈活應(yīng)用所能得到帶寬6第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第6頁慣用應(yīng)用程序?qū)鬏敼πб髴?yīng)用程序文件傳輸e-mailWeb網(wǎng)頁實(shí)時(shí)音頻/視頻存放音頻/視頻交互式游戲金融應(yīng)用數(shù)據(jù)丟失不丟失不丟失不丟失允許丟失允許丟失允許丟失允許丟失不丟失帶寬彈性彈性彈性音頻:5Kb-1Mb視頻:10Kb-5Mb同上幾Kb/s以上彈性實(shí)時(shí)性無無無100’smsecfewsecs100’smsecyesandno7第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第7頁Internet應(yīng)用:應(yīng)用,傳輸協(xié)議應(yīng)用e-mail遠(yuǎn)程終端訪問Web文件傳輸流媒體遠(yuǎn)程文件服務(wù)器IP電話應(yīng)用協(xié)議smtp[RFC821]telnet[RFC854]http[RFC2068]ftp[RFC959]專有協(xié)議(e.g.RealNetworks)NSF專有協(xié)議(e.g.,Vocaltec)所依賴傳輸協(xié)議TCPTCPTCPTCPTCPorUDPTCPorUDPtypicallyUDP8第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第8頁http協(xié)議http:TCP傳輸服務(wù):客戶端開啟TCP連接(創(chuàng)建插口)到服務(wù)器,端口80服務(wù)器接收來自客戶端TCP連接http報(bào)文(應(yīng)用層協(xié)議報(bào)文)在瀏覽器(httpclient)和Web服務(wù)器(httpserver)之間進(jìn)行交換關(guān)閉TCP連接http是“無狀態(tài)（stateless）”服務(wù)器不保留任何訪問過請求信息保留狀態(tài)協(xié)議很復(fù)雜喲!過去歷史(狀態(tài))需要保留一旦瀏覽器/服務(wù)器瓦解,它們各自狀態(tài)視圖就會(huì)發(fā)生分歧，還需要重新查對小評論9第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第9頁Web:http協(xié)議超文本傳輸協(xié)議（http:hypertexttransferprotocol）萬維網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議客戶端/服務(wù)器模式客戶端:

瀏覽器請求、接收、展示W(wǎng)eb對象（objects）服務(wù)器:Web服務(wù)器發(fā)送對象對請求進(jìn)行響應(yīng)http1.0:RFC1945http1.1:RFC2068PCrunningExplorerServerrunningNCSAWebserverMacrunningNavigatorhttprequesthttprequesthttpresponsehttpresponse10第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第10頁http舉例假設(shè)用戶鍵入了一個(gè)URLwww.someS/someDepartment/home.index1a.http客戶端開啟TCP連接到www.someS上http服務(wù)器(進(jìn)程).Port80是http服務(wù)器默認(rèn)端口.2.

http客戶端發(fā)送http請求報(bào)文(包含URL)進(jìn)入TCP連接插口（socket）1b.

在www.someS上http服務(wù)器在port80等候TCP連接請求.“接收”連接并通知客戶端3.

http服務(wù)器接收到請求報(bào)文,形成響應(yīng)報(bào)文（包含了所請求對象，someDepartment/home.index),將報(bào)文送入插口（socket）time(該網(wǎng)頁包含文本并引用了10jpeg圖片)11第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第11頁http舉例(續(xù).)5.http客戶端接收到了包含html文件響應(yīng)報(bào)文。

分析html文件,發(fā)覺10個(gè)引用jpeg對象6.

對10

jpeg

objects逐一重復(fù)1-5步4.

http服務(wù)器關(guān)閉TCP連接.time12第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第12頁非連續(xù)和連續(xù)連接（非連續(xù)連接）Non-persistenthttp/1.0:服務(wù)器分析請求、響應(yīng)、關(guān)閉TCP連接取對象需要2RTTsTCP連接對象請求/傳送每次傳送都要受到TCP連接初始化時(shí)慢開啟影響許多瀏覽器同時(shí)打開多個(gè)并行連接來改進(jìn)性能（連續(xù)連接）Persistenthttp/1.1默認(rèn)設(shè)置在同一TCP連接上:服務(wù)器分析請求、響應(yīng)請求，分析新請求、..客戶端一旦下載到了基本html文件（baseHTML）馬上發(fā)送對全部引用對象請求.較少RTTs,較少慢開啟.13第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第13頁http報(bào)文格式:request（請求）twotypesofhttp報(bào)文:request,responsehttp請求報(bào)文:ASCII(可讀格式)GET/somedir/page.htmlHTTP/1.0User-agent:Mozilla/4.0Accept:text/html,image/gif,image/jpegAccept-language:fr(額外carriagereturn,linefeed)

請求行(GET,POST,HEAD命令)首部

諸行回車、換行表示報(bào)文結(jié)束14第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第14頁http請求報(bào)文:普通格式15第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第15頁http報(bào)文格式:response（響應(yīng)）HTTP/1.0200OKDate:Thu,06Aug199812:00:15GMTServer:Apache/1.3.0(Unix)Last-Modified:Mon,22Jun1998…...Content-Length:6821Content-Type:text/html

datadatadatadatadata...狀態(tài)行(協(xié)議狀態(tài)碼狀態(tài)短語)首部

諸行數(shù)據(jù),e.g.,被請求html文件16第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第16頁http響應(yīng)狀態(tài)碼和短語200OK請求成功,被請求對象在報(bào)文中301MovedPermanently被請求對象被移動(dòng)過,新位置在報(bào)文中有說明(Location:)400BadRequest服務(wù)器不懂請求報(bào)文404NotFound服務(wù)器上找不到請求對象505HTTPVersionNotSupported位于（服務(wù)器->客戶端）響應(yīng)報(bào)文第一行.樣例:17第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第17頁ftp:文件傳輸協(xié)議傳輸文件往來與遠(yuǎn)程主機(jī)客戶端/服務(wù)器模式客戶端:

開啟傳輸(不論與往來遠(yuǎn)程主機(jī))服務(wù)器:

遠(yuǎn)程主機(jī)ftp:RFC959ftp服務(wù)器:端口21filetransferFTPserverFTPuserinterfaceFTPclientlocalfilesystemremotefilesystemuserathost18第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第18頁ftp:分離控制,數(shù)據(jù)連接ftp客戶端在ftp服務(wù)器端口21進(jìn)行聯(lián)絡(luò),使用TCP作為傳輸協(xié)議打開兩個(gè)并行連接:控制:在客戶端和服務(wù)器之間交換命令,響應(yīng)。稱為帶外控制：“outofbandcontrol”數(shù)據(jù):

往來于服務(wù)器文件ftp維持狀態(tài)（state）:當(dāng)前目錄、先前認(rèn)證信息等FTPclientFTPserverTCPcontrolconnectionport21TCPdataconnectionport2019第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第19頁ftp命令,響應(yīng)樣例命令:在控制通道上傳送ASCII文本USERusername（登錄）PASSpassword（登錄）LIST

（返回當(dāng)前目錄中文件列表）RETRfilename

（取(gets)文件）STORfilename

（存(puts)文件到遠(yuǎn)程主機(jī)）返回碼樣例狀態(tài)碼和短語(同http)331UsernameOK,passwordrequired125dataconnectionalreadyopen;transferstarting425Can’topendataconnection452Errorwritingfile20第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第20頁電子郵件四個(gè)主要組件:

用戶代理郵件服務(wù)器簡單郵件傳輸協(xié)議:smtp郵局協(xié)議：pop用戶代理寫作,編輯,閱讀郵件報(bào)文e.g.,Foxmail,OE,elm,NetscapeMessenger外發(fā),接收報(bào)文存放在郵件服務(wù)器中用戶郵箱外發(fā)報(bào)文隊(duì)列mailserveruseragentuseragentuseragentmailserveruseragentuseragentmailserveruseragentSMTPSMTPSMTP21第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第21頁電子郵件:郵件服務(wù)器MailServers

郵箱包含了收到用戶郵件(還未被閱讀)報(bào)文隊(duì)列包含了外發(fā)郵件報(bào)文smtp協(xié)議用在郵件服務(wù)器之間發(fā)送郵件客戶端:將郵件發(fā)送到郵件服務(wù)器“服務(wù)器”:接收和轉(zhuǎn)發(fā)郵件mailserveruseragentuseragentuseragentmailserveruseragentuseragentmailserveruseragentSMTPSMTPSMTP22第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第22頁電子郵件:smtp[RFC821]使用tcp可靠傳送郵件報(bào)文,端口25直接傳輸:發(fā)送服務(wù)器到接收服務(wù)器傳輸三個(gè)階段握手(打招呼)報(bào)文傳輸結(jié)束命令/響應(yīng)交互命令:ASCII文本響應(yīng):

狀態(tài)碼和短語郵件報(bào)文必須使用7-bitASCII表示23第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第23頁郵件報(bào)文格式smtp:交換郵件報(bào)文協(xié)議RFC822:文本報(bào)文格式標(biāo)準(zhǔn):首部諸行,e.g.,To:From:Subject:不一樣

于smtp命令!信體即“報(bào)文”,ASCIIcharactersonlyheaderbody空行24第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第24頁郵件格式:多媒體擴(kuò)展MIME:multimediamailextension,RFC2045,2056在報(bào)文首部附加額外信息申明MIME內(nèi)容類型From:alice@crepes.frTo:bob@Subject:Pictureofyummycrepe.MIME-Version:1.0Content-Transfer-Encoding:base64Content-Type:image/jpegbase64encodeddata

base64encodeddata

多媒體類型,子類型,參數(shù)申明數(shù)據(jù)編碼方法MIME版本編碼后數(shù)據(jù)25第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第25頁MIME類型申明

Content-Type:type/subtype;parametersText子類型樣例:plain,htmlImage子類型樣例:jpeg,gifAudio子類型樣例:basic(8-bitmu-lawencoded),32kadpcm

(32kbpscoding)Video子類型樣例:mpeg,quicktimeApplication需使用其它閱讀器數(shù)據(jù)子類型樣例:msword,octet-stream

26第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第26頁郵件訪問協(xié)議SMTP:發(fā)送/存放到接收方服務(wù)器郵件訪問協(xié)議:從服務(wù)器中取信POP:PostOfficeProtocol[RFC1939]認(rèn)證(agent<-->server)和下載IMAP:InternetMailAccessProtocol[RFC1730]更多功效(更為復(fù)雜)在服務(wù)器中操作存放在那里報(bào)文HTTP:Hotmail,Yahoo!Mail,263.net,etc.useragentsender’smailserveruseragentSMTPSMTPPOP3orIMAPreceiver’smailserver27第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第27頁P(yáng)OP3協(xié)議認(rèn)證階段客戶端命令:user:

用戶名pass:

口令服務(wù)器響應(yīng)+OK-ERR交互階段,客戶端:list:

列出報(bào)文號碼retr:

用報(bào)文號碼取信dele:用報(bào)文號碼刪信quit

C:listS:1498S:2912S:.C:retr1S:<message1contents>S:.C:dele1C:retr2S:<message1contents>S:.C:dele2C:quitS:+OKPOP3serversigningoffS:+OKPOP3serverreadyC:useraliceS:+OKC:passhungryS:+OKusersuccessfullyloggedon28第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第28頁DNS:域名系統(tǒng)自然人:

很多定義:身份證,姓名,護(hù)照#因特網(wǎng)主機(jī),路由器:IP地址(32bit)–用于數(shù)據(jù)報(bào)尋址“域名”,e.g.,–幫助記憶Q:IP地址和域名之間怎樣映射(轉(zhuǎn)換)?DomainNameSystem:分布式數(shù)據(jù)庫：由許多域名服務(wù)器按層次組成

應(yīng)用層協(xié)議：主機(jī)、路由器、域名服務(wù)器相互通信進(jìn)行域名解析(地址/域名翻譯)注意:因特網(wǎng)之關(guān)鍵功效,應(yīng)用層之協(xié)議網(wǎng)絡(luò)“邊緣”上之復(fù)雜實(shí)體29第2講:應(yīng)用層應(yīng)用層第29頁DNS:根域名服務(wù)器當(dāng)當(dāng)?shù)赜蛎?wù)器不能解析時(shí)，就向根域名服務(wù)器查詢根域名服務(wù)器:假如域名映射未知，則向授權(quán)域名服務(wù)器查詢?nèi)〉糜成鋵⒂成浞祷禺?dāng)?shù)赜蛎?wù)器bUSC-ISIMarinadelRey,CAlICANNMarinadelRey,CAeNASAMtView,CAfInternetSoftwareC.PaloAlto,CAi