第六章應用層

6.1域名系統DNS

6.1.1 域名系統概述

1. 應用層許多協議都基於客戶伺服器方式
2. 域名系統作用
3. 因特網採用層次結構的命名樹作為主機名字，採用分散式的DNS
4. 名字到IP地址的解析需要由若干域名伺服器程式來完成，執行該程式的機器稱為域名伺服器

6.1.2 因特網的域名結構

1. 因特網採用層次樹狀結構的命名方法
2. 域名的結構由標號序列組成，各標號分別代表不同級別的域名
   $$....三級域名.二級域名.頂級域名$$
3. 域名是邏輯概念，域名系統中的點和點分十進位制中的點沒有一一對應關係
4. 頂級域名TLD

6.1.3 域名伺服器

1. 一個伺服器所負責管轄的（或有許可權的）範圍叫做區，一個區中的所有節點必須能連通
2. 每個區設定許可權域名伺服器，儲存該區所有主機的域名到IP地址的對映
3. DNS伺服器的管轄範圍是“區”，不是“域”
4. 對於 icec.nefu.edu.cn，nefu.edu.cn是域， icec.nefu.edu.cn是區
5. 域名伺服器的型別
   （1）根域名伺服器：最重要，知道所有的頂級域名伺服器的域名和IP地址，因特網上共有13套裝置（不是13個機器）。不直接把域名換成IP地址
   （2）頂級域名伺服器
   （3）許可權域名伺服器：負責一個區
   （4）本地域名伺服器/預設域名伺服器：對於因特網上無法解析的域名，首先求助於根域名伺服器
6. 提高域名伺服器的可靠性：設定主域名伺服器和輔助域名伺服器，主域名伺服器定期把資訊複製到輔助域名伺服器，但只在主域名伺服器更改資料
7. 主機向本地域名伺服器採用遞迴查詢，本地域名伺服器向根域名伺服器採用迭代查詢
   

8. 每個域名伺服器維護一個快取記憶體，可減輕根域名伺服器的負荷，併為域名伺服器中的每項內容設定計時器

6.2 檔案傳送協議

6.2.1 FTP 概述

1. FTP檔案傳送協議file transfer protocol
2. FTP提供互動式訪問，允許客戶指明檔案的型別與格式，並允許檔案有存取許可權。FTP遮蔽了個計算機系統的細節，適合在異構網路中傳送檔案

6.2.2 FTP 的基本工作原理

1. FTP特點
   （1）FTP使用TCP可靠的運輸服務
   （2）FTP主要功能是減少或消除在不同作業系統下處理檔案的不相容性
   （3）使用客戶伺服器方式。一個FTP伺服器可同時為多個客戶程式提供服務。FTP伺服器由主程式（負責接收新的請求）和從屬程式（處理單個請求）組成
2. 主程式和從屬程式的處理併發進行
3. 兩個連線
   （1）控制連線：不用來傳輸檔案
   （2）資料連線：用於傳輸檔案
   
4. FTP使用兩個不同的埠號（伺服器程式的熟知埠號和客戶程式的埠號），資料連線與控制連線不會發生混亂
5. 使用不同埠號的好處
   （1）使協議更加簡單易於實現
   （2）在傳輸檔案時還可以利用控制連線
6. NFS網路檔案系統（瞭解）：採用另一種思路。允許應用程式開啟一個遠地檔案，並能在該檔案的某個特定位置上開始讀寫資料。可使使用者只複製大檔案中的一個很小片段，傳送的只是少量資料的修改

6.2.3 簡單檔案傳送協議 TFTP

1. TFTP使用客戶伺服器方式和UDP資料包，因此TFTP需要有自己的差錯改正措施
2. TFTP只支援檔案傳輸不支援互動，不能鑑別使用者身份
3. TFTP特點
   （1）每次傳送的協議資料單元PDU有512位元組，最後一次可不足512位元組
   （2）協議資料單元PDU也稱為檔案塊，每塊從1開始按序編號
   （3）支援ASCLL碼或二進位制傳送
   （4）可對檔案進行讀或寫
   （5）使用很簡單的首部
4. TFTP的工作模式很像停止等待協議

6.3 遠端終端協議 TELNET

1. 使用者使用telnet可在其所在地通過TCP連線登入到遠地的另一個主機上（使用主機名或IP地址）
2. telnet使用客戶伺服器方式，在本地執行telnet客戶程式，遠地執行telnet伺服器程式
   
3. 網路虛擬終端NVT格式
   

6.4 全球資訊網 WWW

6.4.1 概述

1. 全球資訊網不是某種特殊的計算機網路，它用連結的方式從因特網上的一個站點訪問另一個站點，主動的獲取豐富的資訊
2. 全球資訊網提供分散式的服務
   
3. 全球資訊網是分散式超媒體系統，是超文字系統的擴充
4. 一個超文字由多個資訊源連結成，使用者利用一個鏈可找到另一個文件
5. 全球資訊網以客戶-伺服器方式工作
6. 瀏覽器就是在使用者計算機上的全球資訊網客戶程式。全球資訊網文件所駐留的計算機則執行伺服器程式，因此這個計算機也稱為全球資訊網伺服器
7. 在一個客戶程式主視窗上顯示出的全球資訊網文件稱為頁面
8. 使用統一資源定位符URL來標誌全球資訊網上的各種文件
9. 在全球資訊網客戶程式與全球資訊網伺服器程式間使用超文字傳送協議http。http是應用層協議，使用TCP連線進行可靠傳輸
10. 超文字標記語言html，使全球資訊網文件能在因特網上的各種計算機上顯示出來

6.4.2 超文字傳送協議 HTTP

1. Http是面向事務的應用層協議/客戶伺服器協議。http本身也是無連線的，它使用了面向連線的TCP向上提供服務
   
2. 使用者點選滑鼠後所發生的事件

(1) 瀏覽器分析超鏈指向頁面的 URL。
(2) 瀏覽器向 DNS 請求解析 www.tsinghua.edu.cn 的 IP 地址。
(3) 域名系統 DNS 解析出清華大學伺服器的 IP 地址。
(4) 瀏覽器與伺服器建立 TCP 連線
(5) 瀏覽器發出取檔案命令：
GET /chn/yxsz/index.htm。
(6) 伺服器給出響應，把檔案 index.htm 發給瀏覽器。
(7) TCP 連線釋放。
(8) 瀏覽器顯示“清華大學院系設定”檔案 index.htm 中的所有文字。

3. http1.0是無狀態的。http/1.1使用持續連線
4. 持續連線的兩種工作方式
   （1）非流水線方式
   （2）流水線方式
5. 代理伺服器/全球資訊網快取記憶體，代表瀏覽器發出http請求
6. 使用快取記憶體可減少訪問因特網伺服器的時延
   

6.5 電子郵件

6.5.1 電子郵件概述

1. 電子郵件把郵件傳送到收件人使用的郵件伺服器，並放在其中的收件人郵箱中，收件人可隨時上網到自己使用的郵件伺服器進行讀取
2. 傳送郵件的協議：SMTP
   讀取郵件的協議：POP3 和 IMAP
   
3. 郵件伺服器按照客戶-伺服器方式工作，功能是傳送和接收檔案，需要傳送和讀取兩個不同的協議

6.5.2 簡單郵件傳送協議 SMTP

1. SMTP規定兩個相互通訊的SMTP程式間如何交換資訊
2. SMTP使用客戶-伺服器方式
3. SMTP通訊的三階段
   （1）連線建立
   （2）郵件傳送
   （3）連線釋放：傳送完畢後，釋放TCP連線

6.5.3 郵件讀取協議 POP3 和 IMAP

1. 郵局協議POP：客戶伺服器的工作方式。只能本地刪除
2. IMAP：客戶伺服器的工作方式。IMAP最大的好處就是使用者可以在不同的地方使用不同的計算機隨時上網閱讀和處理自己的郵件本地伺服器都可刪除

6.5.4 基於全球資訊網的電子郵件

1. 電子郵件從 A 傳送到網易郵件伺服器是使用 HTTP 協議。
   兩個郵件伺服器之間的傳送使用 SMTP。
   郵件從新浪郵件伺服器傳送到 B 是使用 HTTP 協議
   

6.5.5 通用因特網郵件擴充 MIME

1. SMTP缺點：限於傳送7位ASCll碼
   MIME：沒用改動或取代SMTP，定義了非ASCll碼的編碼規則
   

6.6 動態主機配置協議 DHCP

1. 為了將軟體協議做成通用的和便於移植，協議軟體的編寫者把協議軟體引數化
2. 在協議軟體中給這些引數賦值的動作叫做協議配置
3. 需要配置的專案
   (1) IP 地址
   (2) 子網掩碼
   (3) 預設路由器的 IP 地址
   (4) 域名伺服器的 IP 地址
4. 動態主機配置協議 DHCP 提供了即插即用連網(plug-and-play networking)的機制

需要 IP 地址的主機在啟動時就向 DHCP 伺服器廣播傳送發現報文（DHCPDISCOVER），這時該主機就成為 DHCP 客戶。
本地網路上所有主機都能收到此廣播報文，但只有 DHCP 伺服器才回答此廣播報文。
DHCP 伺服器先在其資料庫中查詢該計算機的配置資訊。若找到，則返回找到的資訊。若找不到，則從伺服器的 IP 地址池(address pool)中取一個地址分配給該計算機。DHCP 伺服器的回答報文叫做提供報文（DHCPOFFER）。

5. DHCP：客戶伺服器方式
6. DHCP伺服器本身只能工作在本地伺服器（區域網），要想多個網路共享，必須DHCP中繼代理（一般是路由器）
7. DHCP中繼代理以單播方式轉發發現報文
   
8. DHCP租用期—8小時，租用期數值由DHCP伺服器自己決定

6.7 簡單網路管理協議 SNMP

6.7.1 網路管理的基本概念

1. 網路管理包括對硬體、軟體和人力的使用、綜合與協調，以便對網路資源進行監視、測試、配置、分析、評價和控制，這樣就能以合理的價格滿足網路的一些需求，如實時執行效能，服務質量等。網路管理常簡稱為網管。CS模型，網路管理員（C），被管物件（S）
2. 網路的每一個被管裝置中可能有多個被管物件。
   被管裝置有時可稱為網路元素或網元。

6.7.2 管理資訊結構 SMI

1. SMI 定義了命名物件和定義物件型別（包括範圍和長度）的通用規則
2. SMI 的功能：
   (1) 被管物件應怎樣命名；
   (2) 用來儲存被管物件的資料型別有哪些種；
   (3) 在網路上傳送的管理資料應如何編碼。

6.7.3 管理資訊庫 MIB

MIB 在被管理的實體中建立了命名物件，並規定了其型別

6.7.4 SNMP 的協議資料單元和報文

1. 三部分：
   （1）SNMP 本身
   （2）管理資訊結構 SMI(Structure of Management Information)
   （3）管理資訊庫 MIB
2. SNMP兩種操作：讀、寫操作
3. SNMP使用無連線的UDP

6.8 應用程式跨越網路的通訊

6.8.1 系統呼叫和應用程式設計介面

6.8.2 幾種常用的系統呼叫