主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 1
第 2讲, 应用层
本讲目标,
? 网络应用层的概念和
实现
? 客户端 -服务器范式
? 服务模型
? 通过对常用应用层协
议的探讨和分析来学
习网络协议
? 教科书参考
? 第 9章
深层次目标
? 特定协议,
? http
? ftp
? smtp
? pop
? dns
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 2
应用程序 和 应用层协议
应用程序,沟通,分布式的进
程
? 运行在网络主机中的,用户
空间”
? 在应用程序间交换报文
? e.g.,email,ftp,Web
应用层协议：
? 应用层的一个“组成部分”
? 定义应用程序需交换的报文
和所需采取的动作
? 使用较低层次所提供的通信
服务 (TCP,UDP)
application
transport
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 3
网络应用程序, 一些术语
进程 (Process),主机中运行
中的程序,
? 在某些主机中,两个进程
使用 进程间通信 (由 OS
管理 ).
? 而运行在不同主机上的进
程则使用应用层协议进行
通信
? 用户代理 （ User agent）,
软件进程,是介于用户
（ above ）和网络（
below ）之间的接口
? 实现应用级协议
? Web,浏览器
? E-mail,OE,Foxmail
? 流媒体, media player
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 4
客户端 -服务器范式
典型的网络应用都是由两个部
分组成, 客户端 和 服务器 applicationtransportnetwork
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
客户端,
? 发起同服务器的联系 (“speaks
first”)
? 一般都从服务器请求服务,
? Web,客户端由浏览器实现 ; e-
mail,通过 OE,Foxmial实现
request
reply
服务器,
? 向客户端提供所请求的服务
? e.g.,Web 服务器发送被请求的 Web
页面,邮件服务器传递 e-mail
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 5
应用层协议 (续 )
应用程序接口（ API,
application programming
interface）
? 定义应用层和传输层间的
接口
? 插口（ socket,Internet
API）
? 两个进程间的通信,将数
据送入 socket,或从
socket 读出数据
Q,某个进程如何“认定”
另一个 需要与之通信的
进程?
? IP 地址 -运行另一个进程
的主机所拥有的
?,端口号（ PORT #）, –
允许接收主机来确定的一
个标识，本地进程将报文
发送给它
? 教科书 p232-234
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 6
应用进程需要怎样的传输服务?
数据丢失（ Data loss）
? 某些应用 (e.g.,audio) 可
以容忍某种程度上的数据丢
失
? 其他应用 (e.g.,文件传输,
telnet) 要求 100% 可靠的
数据传输
实时性（ Timing）
? 某些应用 (e.g.,IP 电话
,交互式游戏 ) 要求较低
的时延
带宽（ Bandwidth）
? 某些应用 (e.g.,多媒体 )
对最低带宽有要求
? 其他应用 (“弹性应用” )
则可灵活应用所能得到
的带宽
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 7
常用应用程序对传输功能的要求
应用程序
文件传输
e-mail
Web 网页
实时音频 /视频
存储 音频 /视频
交互式游戏
金融应用
数据丢失
不丢失
不丢失
不丢失
允许丢失
允许丢失
允许丢失
允许丢失
不丢失
带宽
弹性
弹性
弹性
音频, 5Kb-1Mb
视频,10Kb-5Mb
同上
几 Kb/s 以上
弹性
实时性
无
无
无
100’s msec
few secs
100’s msec
yes and no
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 8
Internet 的传输协议服务
TCP 服务,
? 面向连接, 在客户端和服务器进
程之间需要建立连接（ setup
）
? 可靠传输, 在发送和接受进程
之间
? 流量控制, 发送数据的速度决不
超过接收的速度
? 拥塞控制, 当网络超负荷时，束
紧发送端口，减缓发送速度
? 不提供, 实时性,最小带宽承诺
UDP服务,
? 在客户端和服务器进程之间
实现“不可靠的”数据传输
? 不提供,连接建立,可靠性保
证,流量控制,拥塞控制,实时
性,最小带宽承诺
Q,既生喻，何生亮? Why is
there a UDP?
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 9
Internet应用, 应用,传输协议
应用
e-mail
远程终端访问
Web
文件传输
流媒体
远程文件服务器
IP电话
应用协议
smtp [RFC 821]
telnet [RFC 854]
http [RFC 2068]
ftp [RFC 959]
专有协议
(e.g,RealNetworks)
NSF
专有协议
(e.g.,Vocaltec)
所依赖的传输协议
TCP
TCP
TCP
TCP
TCP or UDP
TCP or UDP
typically UDP
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 10
http 协议
http,TCP 传输服务,
? 客户端启动 TCP连接 (创建插口
) 到服务器,端口 80
? 服务器接受来自客户端的 TCP
连接
? http 报文 (应用层协议报文 )
在浏览器 (http client) 和
Web服务器 (http server)之间
进行交换
? 关闭 TCP 连接
http 是,无状态 （
stateless）,的
? 服务器不保留任何访问
过的请求信息
保留状态的协议很复杂哟 !
? 过去的历史 (状态 ) 需要保留
? 一旦浏览器 /服务器崩溃,它
们各自的状态视图就会发生
分歧，还需要重新核对
小评论
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 11
Web,http 协议
超文本传输协议（ http,
hypertext transfer
protocol）
? 万维网应用协议
? 客户端 /服务器模式
? 客户端, 浏览器请求、接
收、展示 Web对象（
objects）
? 服务器, Web 服务器发
送对象对请求进行响应
? http1.0,RFC 1945
? http1.1,RFC 2068
PC running
Explorer
Server
running
NCSA Web
server
Mac running
Navigator
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 12
http 举例
假设用户键入了一个 URL
www.someSchool.edu/someDepartment/home.index
1a,http 客户端启动 TCP 连接到
www.someSchool.edu上的
http 服务器 (进程 ),Port 80
是 http 服务器的默认端口,
2,http客户端 发送 http 请求报
文 (包括 URL) 进入 TCP 连接插
口（ socket）
1b,在 www.someSchool.edu 上
的 http 服务器在 port 80 等待
TCP 的连接请求,,接受” 连
接并通知客户端
3,http 服务器接收到请求报文,
形成 响应报文（ 包含了所请求
的对象,
someDepartment/home.index),将报
文送入插口（ socket）
time
(该网页包含文本
并引用了 10
jpeg 图片 )
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 13
http 举例 (续,)
5,http 客户端接收到了包含
html文件的响应报文。 分
析 html 文件,发现 10 个
引用的 jpeg 对象
6,对 10 jpeg objects 逐个重复
1-5 步
4,http 服务器关闭 TCP 连接,
time
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 14
非持续和持续连接
（非持续连接） Non-
persistent
? http/1.0,服务器分析请
求、响应、关闭 TCP 连接
? 取对象需要 2 RTTs
? TCP 连接
? 对象请求 /传送
? 每次传送都要受到 TCP连
接初始化时的慢启动影响
? 许多浏览器同时打开多个
并行的连接来改善性能
（持续连接） Persistent
? http/1.1的默认设置
? 在同一 TCP 连接上, 服
务器分析请求、响应请
求，分析新的请求,..
? 客户端一旦下载到了基
本的 html文件（ base
HTML ）马上发送对所
有引用对象的请求,
? 较少的 RTTs,较少的
慢启动,
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 15
http 报文格式, request（请求）
? two types of http报文, request,response
? http 请求 报文,
? ASCII (可读格式 )
GET /somedir/page.html HTTP/1.0
User-agent,Mozilla/4.0
Accept,text/html,image/gif,image/jpeg
Accept-language:fr
(额外的 carriage return,line feed)
请求行
(GET,POST,
HEAD 命令 )
首部
诸行
回车、换行表示
报文结束
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 16
http 请求报文, 一般格式
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 17
http 报文格式, response（响应）
HTTP/1.0 200 OK
Date,Thu,06 Aug 1998 12:00:15 GMT
Server,Apache/1.3.0 (Unix)
Last-Modified,Mon,22 Jun 1998 …..,
Content-Length,6821
Content-Type,text/html
data data data data data,.,
状态行
(协议状态码
状态短语 )
首部
诸行
数据,e.g.,
被请求的 html文件
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 18
http 响应状态码和短语
200 OK
? 请求成功,被请求的对象在报文中
301 Moved Permanently
? 被请求的对象被移动过,新的位置在报文中有说明 (Location:)
400 Bad Request
? 服务器不懂请求报文
404 Not Found
? 服务器上找不到请求的对象
505 HTTP Version Not Supported
位于（服务器 ->客户端）响应报文的第一行,
样例,
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 19
自行测试 http (客户端操作 )
1,用 Telnet 连接测试用的服务器（需要预先登录 UNIX）,
打开 TCP 连接到 port 80
(默认的 http 服务器端口 ) 位于 202.117.35.70
后续键入的内容将发送到 202.117.35.70的
80 号端口
$telnet 202.117.35.70 80
2,键入一条 http请求报文,
GET /~j1010/hello.htm HTTP/1.0 将该指令键入后 (按两次回车键 ),就
将此最短之 (但是完整的 )
GET 请求发到了 http 服务器
3,请注意观察 http服务器发回的响应报文 !
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 20
用户 -服务器的交互, 认证（ authentication）
认证, 控制对服务器内容的访问
? 信用认证, 一般通过用户名,口
令进行
? 无状态, 客户端必须在每次请求
前进行认证
? authorization,就是要求在每
个请求报文中提交认证的首
部行
? 如果客户端没有提交
authorization,首部行,服务
器将拒绝访问,只是在响应
报文首部中发送
WWW authenticate:
client server
普通 http 请求报文
401,认证要求
WWW authenticate:
普通 http 请求报文
+ Authorization,<cred>
普通 http响应报文
普通 http 请求报文
+ Authorization,<cred>
普通 http响应报文 time
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 21
Cookies,保存,状态”
? 服务器产生一个 #,服务
器认识这个 #,以备不时
之需,
? 认证
? 记忆用户的前序访问,
先前的选择
? 服务器在响应报文中发送
,cookie” 给客户端
Set-cookie,1678453
? 客户端可以在后继的请求中
发送,cookie”
cookie,1678453
client server
普通 http 请求报文
普通 http响应报文 +
Set-cookie,#
普通 http 请求报文
cookie,#
普通 http响应报文
普通 http 请求报文
cookie,#
普通 http响应报文
cookie-
特定的
cookie-
特定的
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 22
Conditional GET,客户端缓存机制
? 目的, 如果客户端缓存了最新
的请求对象，则服务器不必重
复发送
? 客户端, 在 http请求报文中声
明所缓存拷贝的生成日期
If-modified-since,
<date>
? 服务器, 如果客户端缓存的拷
贝是最新的，则在响应报文中
不发请求的对象,
HTTP/1.0 304 Not
Modified
client server
http请求报文
If-modified-since,
<date>
http响应报文
HTTP/1.0
304 Not Modified
对象未
经修改
http请求报文
If-modified-since,
<date>
http响应报文
HTTP/1.1 200 OK
<data>
对象已
经修改
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 23
Web 缓存：代理服务器 (proxy server)
? 用户设置浏览器,
Web 访问经由 代理服
务器
? 客户端发送所有的
http 请求到 代理服务器
? 代理服务器保存了请求的
对象, 代理服务器返回
请求的对象
? 否则代理服务器从原始
服务器请求对象,再将
其返回给客户端
目的, 满足客户端的请求而无需烦扰原始服务器
client
Proxy
server
client
origin
server
origin
server
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 24
为何 Web缓存?
前提, 缓存与客户端比较
“接近,(e.g.,在同一
网络中 )
? 响应时间较短,缓存与客
户端比较“接近,
? 减少了往来与远程服务
器间的数据流量
? 因为从学校或本地 ISP 通
往外部的链路往往是网络
瓶颈
origin
servers
public
Internet
institutional
network 10 Mbps LAN
1.5 Mbps
access link
institutional
cache
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 25
ftp,文件传输协议
? 传输文件往来与远程主机
? 客户端 /服务器模式
? 客户端, 启动传输 (无论与往来远程主机 )
? 服务器, 远程主机
? ftp,RFC 959
? ftp 服务器, 端口 21
file transfer FTP
server
FTP
user
interface
FTP
client
local file
system
remote file
system
user
at host
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 26
ftp,分离的控制,数据连接
? ftp客户端在 ftp 服务器的 端
口 21进行联系,使用 TCP作为
传输协议
? 打开两个并行的连接,
? 控制,在客户端和服务器之
间交换命令,响应。称为带
外控制：
“out of band control”
? 数据, 往来于服务器的文件
? ftp 维持状态 （ state）, 当前
目录、先前的认证信息等
FTP
client
FTP
server
TCP control connection
port 21
TCP data connection
port 20
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 27
ftp 命令,响应
样例命令,
? 在控制通道上传送的
ASCII文本
? USER username（登录）
? PASS password（登录）
? LIST （返回当前目
录中的文件列表 ）
? RETR filename （取
(gets) 文件）
? STOR filename （ 存
(puts) 文件到远程主机）
返回码样例
? 状态码和短语 (同 http)
? 331 Username OK,
password required
? 125 data
connection already
open; transfer
starting
? 425 Can’t open
data connection
? 452 Error writing
file
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 28
电子邮件
四个重要组件,
? 用户代理
? 邮件服务器
? 简单邮件传输协议, smtp
? 邮局协议,pop
用户代理
? 写作,编辑,阅读邮件报文
? e.g.,Foxmail,OE,elm,
Netscape Messenger
? 外发,接收的报文存储在邮件
服务器中
用户邮箱
外发报文队列
mail
server
user
agent
user
agent
user
agentmailserver
user
agent
user
agent
mail
server
user
agent
SMTP
SMTP
SMTP
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 29
电子邮件,邮件服务器
Mail Servers
? 邮箱 包含了收到的用户
邮件 (尚未被阅读 )
? 报文 队列包含了外发的
邮件报文
? smtp 协议 用在邮件服务
器之间发送邮件
? 客户端, 将邮件发送
到邮件服务器
?,服务器”, 接收和转
发邮件
mail
server
user
agent
user
agent
user
agentmailserver
user
agent
user
agent
mail
server
user
agent
SMTP
SMTP
SMTP
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 30
电子邮件, smtp [RFC 821]
? 使用 tcp 可靠的传送邮件报文,端口 25
? 直接传输, 发送服务器到接收服务器
? 传输的三个阶段
? 握手 (打招呼 )
? 报文传输
? 结束
? 命令 /响应交互
? 命令, ASCII文本
? 响应, 状态码和短语
? 邮件报文必须使用 7-bit ASCII表示
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 31
smtp 交互样例（在 UNIX中用 telnet）
S,220 X1 NT-ESMTP Server ctec.xjtu.edu.cn
C,HELO xqcheng@ctec.xjtu.edu.cn
S,250 hello ctec.xjtu.edu.cn
C,MAIL FROM:<xqcheng@ctec.xjtu.edu.cn>
S,250 ok
C,RCPT TO:<lengdou@263.net>
S,250 ok its for <lengdou@263.net>
C,DATA
S,354 ok,send it; end with <CRLF>.<CRLF>
C,Hi,I am in XUJI now,Where are you?
C,.
S,250 Message queued
C,QUIT
S,221 Goodbye
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 32
自测 smtp 交互,
? $telnet 202.117.35.170 25
? 见到邮件服务器的 220 响应后
? 键入 HELO,MAIL FROM,RCPT TO,DATA,
QUIT 命令
上述过程可以不使用用户代理，就能直接将电子邮件
发送出去（因为目前大部分邮件服务器的交互过程趋
于复杂，本试验不一定都能进行）。
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 33
smtp,评述
? smtp 使用持续连接
? smtp 要求报文 (首部 &
信体 ) 全部使用 7-bit
ASCII码
? 某些代码组合不允许出
现在报文中 (e.g.,
CRLF.CRLF),此类数据
必须进行编码 (通常使
用 base-64 或 quoted
printable)
? smtp 服务器用
CRLF.CRLF 表示邮件
报文的结束
与 http的比较,
? http,pull（拉）
? email,push（推）
? 都使用 ASCII 命令 /响
应交互,状态码
? http,每个对象分装在
各自的响应报文中
? smtp:多个对象在一个多
分部的报文中传送
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 34
邮件报文格式
smtp,交换邮件报文的协议
RFC 822,文本报文格式标准,
? 首部诸行,e.g.,
? To:
? From:
? Subject:
不同 于 smtp 命令 !
? 信体
? 即,报文”,ASCII
characters only
header
body
空行
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 35
邮件格式, 多媒体扩展
? MIME,multimedia mail extension,RFC 2045,2056
? 在报文首部附加额外的信息声明 MIME 内容类型
From,alice@crepes.fr
To,bob@hamburger.edu
Subject,Picture of yummy crepe,
MIME-Version,1.0
Content-Transfer-Encoding,base64
Content-Type,image/jpeg
base64 encoded data,...,
........................,
......base64 encoded data
多媒体类型,子类型,
参数 声明
数据编码方法
MIME 版本
编码后的数据
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 36
MIME 类型声明
Content-Type,type/subtype; parameters
Text
? 子类型样例, plain,html
Image
? 子类型样例, jpeg,gif
Audio
? 子类型样例, basic (8-bit
mu-law encoded),
32kadpcm (32 kbps
coding)
Video
? 子类型样例, mpeg,
quicktime
Application
? 需使用其他阅读器的数据
? 子类型样例, msword,
octet-stream
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 37
MIME多分部类型
From,alice@crepes.fr
To,bob@hamburger.edu
Subject,Picture of yummy crepe,
MIME-Version,1.0
Content-Type,multipart/mixed; boundary=98766789
--98766789
Content-Transfer-Encoding,quoted-printable
Content-Type,text/plain
Dear Bob,
Please find a picture of a crepe.
--98766789
Content-Transfer-Encoding,base64
Content-Type,image/jpeg
base64 encoded data,...,
........................,
......base64 encoded data
--98766789--
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 38
邮件访问协议
? SMTP,发送 /存储 到接收方的服务器
? 邮件访问协议, 从服务器中取信
? POP,Post Office Protocol [RFC 1939]
? 认证 (agent <-->server) 和下载
? IMAP,Internet Mail Access Protocol [RFC 1730]
? 更多功能 (更为复杂 )
? 在服务器中操作存储在那里的报文
? HTTP,Hotmail,Yahoo! Mail,263.net,etc.
user
agent
sender’s mail
server
user
agent
SMTP SMTP POP3 or
IMAP
receiver’s mail
server
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 39
POP3 协议
认证阶段
? 客户端命令,
? user,用户名
? pass,口令
? 服务器响应
? +OK
? -ERR
交互阶段,客户端,
? list,列出报文号码
? retr,用报文号码取信
? dele:用报文号码删信
? quit
C,list
S,1 498
S,2 912
S,,
C,retr 1
S,<message 1 contents>
S,,
C,dele 1
C,retr 2
S,<message 1 contents>
S,,
C,dele 2
C,quit
S,+OK POP3 server signing off
S,+OK POP3 server ready
C,user alice
S,+OK
C,pass hungry
S,+OK user successfully logged on
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 40
自测 pop3交互,
? $telnet 202.117.35.70 110
? 见到 +OK POP3 server ready 响应后
? 键入 user,pass,list,retr,quit 命令
上述过程可以不使用用户代理，就能察看邮
箱中的信件。
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 41
DNS,域名系统
自然人, 诸多定义,
? 身份证,姓名,护照 #
因特网主机,路由器,
? IP 地址 (32 bit) – 用于
数据报寻址
?,域名”,e.g.,
ctec.xjtu.edu.cn – 帮助
记忆
Q,IP 地址和域名之间如
何映射 (转换 )?
Domain Name System:
? 分布式数据库：由许多域
名服务器按层次构成
? 应用层协议,主机、路由
器、域名服务器互相通信
进行域名解析 (地址 /域名
翻译 )
? 注意, 因特网之核心功
能,应用层之协议
? 网络“边缘”上之复杂
实体
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 42
DNS name servers
? 没有服务器能够保存所有
Name-to-IP 地址的映射
本地域名服务器,
? 每个 ISP,企业可拥有 本地
(默认 ) 域名服务器
? 主机的 DNS 查询首先发往
本地域名服务器
授权域名服务器,
? 每台主机必须在授权服务器
上注册登记
? 可完成域名 /地址的转换
为什么不搞集中的 DNS?
? 单点失败的问题
? 数据的流通量
? 远程集中式的数据库
? 维护问题
难以与时俱进，跟不上发展 !
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 43
DNS,根域名服务器
? 当本地域名服务器不能解析时，就向根域名服务器查询
? 根域名服务器,
? 如果域名映射未知，则向授权域名服务器查询
? 取得映射
? 将映射返回 本地域名服务器
b USC-ISI Marina del Rey,CA
l ICANN Marina del Rey,CA
e NASA Mt View,CA
f Internet Software C,Palo Alto,
CA
i NORDUnet Stockholm
k RIPE London
m WIDE Tokyo
a NSI Herndon,VA
c PSInet Herndon,VA
d U Maryland College Park,MD
g DISA Vienna,VA
h ARL Aberdeen,MD
j NSI (TBD) Herndon,VA
遍布世界各地的
13个根域名服务器
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 44
简单 DNS 举例
主机 ctec.xjtu.edu.cn 要
求 gaia.cs.umass.edu
的 IP 地址
1,联系本地域名服务器,
202.117.0.20
2.如有必要 202.117.0.20 会
联系根域名服务器
3.如有必要根域名服务器会联系
授权域名服务器,
dns.umass.edu
requesting host
ctec.xjtu.edu.cn gaia.cs.umass.edu
root name server
authorititive name server
dns.umass.edu
local name server
202.117.0.20
1
2
3
4
5
6
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 45
DNS 举例
根域名服务器,
? 可能不知道授权域
名服务器的地址
? 可能知道 中介域名
服务器, 由它负责
联系授权域名服务
器
requesting host
ctec.xjtu.edu.cn
gaia.cs.umass.edu
root name server
local name server
202.117.0.20
1
2
3
4 5
6
authoritative name server
dns.cs.umass.edu
intermediate name server
dns.umass.edu
7
8
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 46
DNS,迭代查询
递归查询,
? 对根域名服务器造
成工作负担
? 如何减负?
迭代查询,
? 被查询的服务器直
接把可查询的服务
器地址报回
?,不懂这个域名,但
可以从这个服务器
查到”
requesting host
surf.eurecom.fr
gaia.cs.umass.edu
root name server
local name server
dns.eurecom.fr
1
2
3
4
5 6
authoritative name server
dns.cs.umass.edu
intermediate name server
dns.umass.edu
7
8
iterated query
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 47
DNS,缓存和更新纪录
? 一旦 (任何 ) 域名服务器得知了某个映射,就将其
缓存
? 在一定的时间间隔后缓存的条目将会过期 (自动消
除 )
? 更新 /通知 机制由 IETF负责设计
? RFC 2136
? http://www.ietf.org/html.charters/dnsind-charter.html
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 48
DNS 纪录
DNS,存储资源纪录 (RR)的分布式数据库
? Type=NS
? name = 域 (e.g,
foo.com)
? value =该域授权域名服务
器的 IP 地址
RR 格式, (name,value,type,ttl)
? Type=A
? name = 主机名
? value = IP 地址
? Type=CNAME
? Name= 别名
www.ibm.com is really
servereast.backup2.ibm.com
? value =真名
? Type=MX
? value = 与 name相关的邮件
服务器域名
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 49
DNS 协议,报文
DNS 协议, 查询 和 应答 报文,二者格式相同
报文首部
? identification,16 bit #
用于查询,应答报文使用同
样的 #
? flags:
? 查询 或 应答
? 希望递归
? 可以递归
? 授权应答
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 50
DNS 协议,报文
Name,type fields
查询报文
RRs 响应
来自授权服务器的纪录
其他“帮助”信息
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 51
本讲小结
? 应用服务的要求,
? 可靠性,带宽,延迟
? 客户端 -服务器范式
? Internet 传输服务模型
? 面向连接的,可靠的,
TCP
? 不可靠的,数据报, UDP
Our study of network apps now complete!
? 特定协议,
? http
? ftp
? smtp,pop3
? dns
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 52
本讲小结
? 典型的请求 /应答报文交
换,
? 客户请求信息或服务
? 服务器用数据,状态码进
行响应
? 报文格式,
? 首部, 说明数据的信息
? 数据, 进行通信的信息
Most importantly,learned about protocols
? 控制 vs,数据报文
? in-based,out-of-band
? 集中式 vs,非集中式
? 无状态 vs,有状态
? 可靠的 vs,不可靠的报文传输
?,网络边缘上的复杂实体”
? 安全性, 认证
第 2讲, 应用层
本讲目标,
? 网络应用层的概念和
实现
? 客户端 -服务器范式
? 服务模型
? 通过对常用应用层协
议的探讨和分析来学
习网络协议
? 教科书参考
? 第 9章
深层次目标
? 特定协议,
? http
? ftp
? smtp
? pop
? dns
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 2
应用程序 和 应用层协议
应用程序,沟通,分布式的进
程
? 运行在网络主机中的,用户
空间”
? 在应用程序间交换报文
? e.g.,email,ftp,Web
应用层协议：
? 应用层的一个“组成部分”
? 定义应用程序需交换的报文
和所需采取的动作
? 使用较低层次所提供的通信
服务 (TCP,UDP)
application
transport
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 3
网络应用程序, 一些术语
进程 (Process),主机中运行
中的程序,
? 在某些主机中,两个进程
使用 进程间通信 (由 OS
管理 ).
? 而运行在不同主机上的进
程则使用应用层协议进行
通信
? 用户代理 （ User agent）,
软件进程,是介于用户
（ above ）和网络（
below ）之间的接口
? 实现应用级协议
? Web,浏览器
? E-mail,OE,Foxmail
? 流媒体, media player
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 4
客户端 -服务器范式
典型的网络应用都是由两个部
分组成, 客户端 和 服务器 applicationtransportnetwork
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
客户端,
? 发起同服务器的联系 (“speaks
first”)
? 一般都从服务器请求服务,
? Web,客户端由浏览器实现 ; e-
mail,通过 OE,Foxmial实现
request
reply
服务器,
? 向客户端提供所请求的服务
? e.g.,Web 服务器发送被请求的 Web
页面,邮件服务器传递 e-mail
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 5
应用层协议 (续 )
应用程序接口（ API,
application programming
interface）
? 定义应用层和传输层间的
接口
? 插口（ socket,Internet
API）
? 两个进程间的通信,将数
据送入 socket,或从
socket 读出数据
Q,某个进程如何“认定”
另一个 需要与之通信的
进程?
? IP 地址 -运行另一个进程
的主机所拥有的
?,端口号（ PORT #）, –
允许接收主机来确定的一
个标识，本地进程将报文
发送给它
? 教科书 p232-234
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 6
应用进程需要怎样的传输服务?
数据丢失（ Data loss）
? 某些应用 (e.g.,audio) 可
以容忍某种程度上的数据丢
失
? 其他应用 (e.g.,文件传输,
telnet) 要求 100% 可靠的
数据传输
实时性（ Timing）
? 某些应用 (e.g.,IP 电话
,交互式游戏 ) 要求较低
的时延
带宽（ Bandwidth）
? 某些应用 (e.g.,多媒体 )
对最低带宽有要求
? 其他应用 (“弹性应用” )
则可灵活应用所能得到
的带宽
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 7
常用应用程序对传输功能的要求
应用程序
文件传输
Web 网页
实时音频 /视频
存储 音频 /视频
交互式游戏
金融应用
数据丢失
不丢失
不丢失
不丢失
允许丢失
允许丢失
允许丢失
允许丢失
不丢失
带宽
弹性
弹性
弹性
音频, 5Kb-1Mb
视频,10Kb-5Mb
同上
几 Kb/s 以上
弹性
实时性
无
无
无
100’s msec
few secs
100’s msec
yes and no
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 8
Internet 的传输协议服务
TCP 服务,
? 面向连接, 在客户端和服务器进
程之间需要建立连接（ setup
）
? 可靠传输, 在发送和接受进程
之间
? 流量控制, 发送数据的速度决不
超过接收的速度
? 拥塞控制, 当网络超负荷时，束
紧发送端口，减缓发送速度
? 不提供, 实时性,最小带宽承诺
UDP服务,
? 在客户端和服务器进程之间
实现“不可靠的”数据传输
? 不提供,连接建立,可靠性保
证,流量控制,拥塞控制,实时
性,最小带宽承诺
Q,既生喻，何生亮? Why is
there a UDP?
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 9
Internet应用, 应用,传输协议
应用
远程终端访问
Web
文件传输
流媒体
远程文件服务器
IP电话
应用协议
smtp [RFC 821]
telnet [RFC 854]
http [RFC 2068]
ftp [RFC 959]
专有协议
(e.g,RealNetworks)
NSF
专有协议
(e.g.,Vocaltec)
所依赖的传输协议
TCP
TCP
TCP
TCP
TCP or UDP
TCP or UDP
typically UDP
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 10
http 协议
http,TCP 传输服务,
? 客户端启动 TCP连接 (创建插口
) 到服务器,端口 80
? 服务器接受来自客户端的 TCP
连接
? http 报文 (应用层协议报文 )
在浏览器 (http client) 和
Web服务器 (http server)之间
进行交换
? 关闭 TCP 连接
http 是,无状态 （
stateless）,的
? 服务器不保留任何访问
过的请求信息
保留状态的协议很复杂哟 !
? 过去的历史 (状态 ) 需要保留
? 一旦浏览器 /服务器崩溃,它
们各自的状态视图就会发生
分歧，还需要重新核对
小评论
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 11
Web,http 协议
超文本传输协议（ http,
hypertext transfer
protocol）
? 万维网应用协议
? 客户端 /服务器模式
? 客户端, 浏览器请求、接
收、展示 Web对象（
objects）
? 服务器, Web 服务器发
送对象对请求进行响应
? http1.0,RFC 1945
? http1.1,RFC 2068
PC running
Explorer
Server
running
NCSA Web
server
Mac running
Navigator
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 12
http 举例
假设用户键入了一个 URL
www.someSchool.edu/someDepartment/home.index
1a,http 客户端启动 TCP 连接到
www.someSchool.edu上的
http 服务器 (进程 ),Port 80
是 http 服务器的默认端口,
2,http客户端 发送 http 请求报
文 (包括 URL) 进入 TCP 连接插
口（ socket）
1b,在 www.someSchool.edu 上
的 http 服务器在 port 80 等待
TCP 的连接请求,,接受” 连
接并通知客户端
3,http 服务器接收到请求报文,
形成 响应报文（ 包含了所请求
的对象,
someDepartment/home.index),将报
文送入插口（ socket）
time
(该网页包含文本
并引用了 10
jpeg 图片 )
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 13
http 举例 (续,)
5,http 客户端接收到了包含
html文件的响应报文。 分
析 html 文件,发现 10 个
引用的 jpeg 对象
6,对 10 jpeg objects 逐个重复
1-5 步
4,http 服务器关闭 TCP 连接,
time
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 14
非持续和持续连接
（非持续连接） Non-
persistent
? http/1.0,服务器分析请
求、响应、关闭 TCP 连接
? 取对象需要 2 RTTs
? TCP 连接
? 对象请求 /传送
? 每次传送都要受到 TCP连
接初始化时的慢启动影响
? 许多浏览器同时打开多个
并行的连接来改善性能
（持续连接） Persistent
? http/1.1的默认设置
? 在同一 TCP 连接上, 服
务器分析请求、响应请
求，分析新的请求,..
? 客户端一旦下载到了基
本的 html文件（ base
HTML ）马上发送对所
有引用对象的请求,
? 较少的 RTTs,较少的
慢启动,
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 15
http 报文格式, request（请求）
? two types of http报文, request,response
? http 请求 报文,
? ASCII (可读格式 )
GET /somedir/page.html HTTP/1.0
User-agent,Mozilla/4.0
Accept,text/html,image/gif,image/jpeg
Accept-language:fr
(额外的 carriage return,line feed)
请求行
(GET,POST,
HEAD 命令 )
首部
诸行
回车、换行表示
报文结束
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 16
http 请求报文, 一般格式
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 17
http 报文格式, response（响应）
HTTP/1.0 200 OK
Date,Thu,06 Aug 1998 12:00:15 GMT
Server,Apache/1.3.0 (Unix)
Last-Modified,Mon,22 Jun 1998 …..,
Content-Length,6821
Content-Type,text/html
data data data data data,.,
状态行
(协议状态码
状态短语 )
首部
诸行
数据,e.g.,
被请求的 html文件
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 18
http 响应状态码和短语
200 OK
? 请求成功,被请求的对象在报文中
301 Moved Permanently
? 被请求的对象被移动过,新的位置在报文中有说明 (Location:)
400 Bad Request
? 服务器不懂请求报文
404 Not Found
? 服务器上找不到请求的对象
505 HTTP Version Not Supported
位于（服务器 ->客户端）响应报文的第一行,
样例,
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 19
自行测试 http (客户端操作 )
1,用 Telnet 连接测试用的服务器（需要预先登录 UNIX）,
打开 TCP 连接到 port 80
(默认的 http 服务器端口 ) 位于 202.117.35.70
后续键入的内容将发送到 202.117.35.70的
80 号端口
$telnet 202.117.35.70 80
2,键入一条 http请求报文,
GET /~j1010/hello.htm HTTP/1.0 将该指令键入后 (按两次回车键 ),就
将此最短之 (但是完整的 )
GET 请求发到了 http 服务器
3,请注意观察 http服务器发回的响应报文 !
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 20
用户 -服务器的交互, 认证（ authentication）
认证, 控制对服务器内容的访问
? 信用认证, 一般通过用户名,口
令进行
? 无状态, 客户端必须在每次请求
前进行认证
? authorization,就是要求在每
个请求报文中提交认证的首
部行
? 如果客户端没有提交
authorization,首部行,服务
器将拒绝访问,只是在响应
报文首部中发送
WWW authenticate:
client server
普通 http 请求报文
401,认证要求
WWW authenticate:
普通 http 请求报文
+ Authorization,<cred>
普通 http响应报文
普通 http 请求报文
+ Authorization,<cred>
普通 http响应报文 time
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 21
Cookies,保存,状态”
? 服务器产生一个 #,服务
器认识这个 #,以备不时
之需,
? 认证
? 记忆用户的前序访问,
先前的选择
? 服务器在响应报文中发送
,cookie” 给客户端
Set-cookie,1678453
? 客户端可以在后继的请求中
发送,cookie”
cookie,1678453
client server
普通 http 请求报文
普通 http响应报文 +
Set-cookie,#
普通 http 请求报文
cookie,#
普通 http响应报文
普通 http 请求报文
cookie,#
普通 http响应报文
cookie-
特定的
cookie-
特定的
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 22
Conditional GET,客户端缓存机制
? 目的, 如果客户端缓存了最新
的请求对象，则服务器不必重
复发送
? 客户端, 在 http请求报文中声
明所缓存拷贝的生成日期
If-modified-since,
<date>
? 服务器, 如果客户端缓存的拷
贝是最新的，则在响应报文中
不发请求的对象,
HTTP/1.0 304 Not
Modified
client server
http请求报文
If-modified-since,
<date>
http响应报文
HTTP/1.0
304 Not Modified
对象未
经修改
http请求报文
If-modified-since,
<date>
http响应报文
HTTP/1.1 200 OK
<data>
对象已
经修改
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 23
Web 缓存：代理服务器 (proxy server)
? 用户设置浏览器,
Web 访问经由 代理服
务器
? 客户端发送所有的
http 请求到 代理服务器
? 代理服务器保存了请求的
对象, 代理服务器返回
请求的对象
? 否则代理服务器从原始
服务器请求对象,再将
其返回给客户端
目的, 满足客户端的请求而无需烦扰原始服务器
client
Proxy
server
client
origin
server
origin
server
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 24
为何 Web缓存?
前提, 缓存与客户端比较
“接近,(e.g.,在同一
网络中 )
? 响应时间较短,缓存与客
户端比较“接近,
? 减少了往来与远程服务
器间的数据流量
? 因为从学校或本地 ISP 通
往外部的链路往往是网络
瓶颈
origin
servers
public
Internet
institutional
network 10 Mbps LAN
1.5 Mbps
access link
institutional
cache
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 25
ftp,文件传输协议
? 传输文件往来与远程主机
? 客户端 /服务器模式
? 客户端, 启动传输 (无论与往来远程主机 )
? 服务器, 远程主机
? ftp,RFC 959
? ftp 服务器, 端口 21
file transfer FTP
server
FTP
user
interface
FTP
client
local file
system
remote file
system
user
at host
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 26
ftp,分离的控制,数据连接
? ftp客户端在 ftp 服务器的 端
口 21进行联系,使用 TCP作为
传输协议
? 打开两个并行的连接,
? 控制,在客户端和服务器之
间交换命令,响应。称为带
外控制：
“out of band control”
? 数据, 往来于服务器的文件
? ftp 维持状态 （ state）, 当前
目录、先前的认证信息等
FTP
client
FTP
server
TCP control connection
port 21
TCP data connection
port 20
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 27
ftp 命令,响应
样例命令,
? 在控制通道上传送的
ASCII文本
? USER username（登录）
? PASS password（登录）
? LIST （返回当前目
录中的文件列表 ）
? RETR filename （取
(gets) 文件）
? STOR filename （ 存
(puts) 文件到远程主机）
返回码样例
? 状态码和短语 (同 http)
? 331 Username OK,
password required
? 125 data
connection already
open; transfer
starting
? 425 Can’t open
data connection
? 452 Error writing
file
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 28
电子邮件
四个重要组件,
? 用户代理
? 邮件服务器
? 简单邮件传输协议, smtp
? 邮局协议,pop
用户代理
? 写作,编辑,阅读邮件报文
? e.g.,Foxmail,OE,elm,
Netscape Messenger
? 外发,接收的报文存储在邮件
服务器中
用户邮箱
外发报文队列
server
user
agent
user
agent
user
agentmailserver
user
agent
user
agent
server
user
agent
SMTP
SMTP
SMTP
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 29
电子邮件,邮件服务器
Mail Servers
? 邮箱 包含了收到的用户
邮件 (尚未被阅读 )
? 报文 队列包含了外发的
邮件报文
? smtp 协议 用在邮件服务
器之间发送邮件
? 客户端, 将邮件发送
到邮件服务器
?,服务器”, 接收和转
发邮件
server
user
agent
user
agent
user
agentmailserver
user
agent
user
agent
server
user
agent
SMTP
SMTP
SMTP
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 30
电子邮件, smtp [RFC 821]
? 使用 tcp 可靠的传送邮件报文,端口 25
? 直接传输, 发送服务器到接收服务器
? 传输的三个阶段
? 握手 (打招呼 )
? 报文传输
? 结束
? 命令 /响应交互
? 命令, ASCII文本
? 响应, 状态码和短语
? 邮件报文必须使用 7-bit ASCII表示
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 31
smtp 交互样例（在 UNIX中用 telnet）
S,220 X1 NT-ESMTP Server ctec.xjtu.edu.cn
C,HELO xqcheng@ctec.xjtu.edu.cn
S,250 hello ctec.xjtu.edu.cn
C,MAIL FROM:<xqcheng@ctec.xjtu.edu.cn>
S,250 ok
C,RCPT TO:<lengdou@263.net>
S,250 ok its for <lengdou@263.net>
C,DATA
S,354 ok,send it; end with <CRLF>.<CRLF>
C,Hi,I am in XUJI now,Where are you?
C,.
S,250 Message queued
C,QUIT
S,221 Goodbye
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 32
自测 smtp 交互,
? $telnet 202.117.35.170 25
? 见到邮件服务器的 220 响应后
? 键入 HELO,MAIL FROM,RCPT TO,DATA,
QUIT 命令
上述过程可以不使用用户代理，就能直接将电子邮件
发送出去（因为目前大部分邮件服务器的交互过程趋
于复杂，本试验不一定都能进行）。
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 33
smtp,评述
? smtp 使用持续连接
? smtp 要求报文 (首部 &
信体 ) 全部使用 7-bit
ASCII码
? 某些代码组合不允许出
现在报文中 (e.g.,
CRLF.CRLF),此类数据
必须进行编码 (通常使
用 base-64 或 quoted
printable)
? smtp 服务器用
CRLF.CRLF 表示邮件
报文的结束
与 http的比较,
? http,pull（拉）
? email,push（推）
? 都使用 ASCII 命令 /响
应交互,状态码
? http,每个对象分装在
各自的响应报文中
? smtp:多个对象在一个多
分部的报文中传送
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 34
邮件报文格式
smtp,交换邮件报文的协议
RFC 822,文本报文格式标准,
? 首部诸行,e.g.,
? To:
? From:
? Subject:
不同 于 smtp 命令 !
? 信体
? 即,报文”,ASCII
characters only
header
body
空行
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 35
邮件格式, 多媒体扩展
? MIME,multimedia mail extension,RFC 2045,2056
? 在报文首部附加额外的信息声明 MIME 内容类型
From,alice@crepes.fr
To,bob@hamburger.edu
Subject,Picture of yummy crepe,
MIME-Version,1.0
Content-Transfer-Encoding,base64
Content-Type,image/jpeg
base64 encoded data,...,
........................,
......base64 encoded data
多媒体类型,子类型,
参数 声明
数据编码方法
MIME 版本
编码后的数据
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 36
MIME 类型声明
Content-Type,type/subtype; parameters
Text
? 子类型样例, plain,html
Image
? 子类型样例, jpeg,gif
Audio
? 子类型样例, basic (8-bit
mu-law encoded),
32kadpcm (32 kbps
coding)
Video
? 子类型样例, mpeg,
quicktime
Application
? 需使用其他阅读器的数据
? 子类型样例, msword,
octet-stream
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 37
MIME多分部类型
From,alice@crepes.fr
To,bob@hamburger.edu
Subject,Picture of yummy crepe,
MIME-Version,1.0
Content-Type,multipart/mixed; boundary=98766789
--98766789
Content-Transfer-Encoding,quoted-printable
Content-Type,text/plain
Dear Bob,
Please find a picture of a crepe.
--98766789
Content-Transfer-Encoding,base64
Content-Type,image/jpeg
base64 encoded data,...,
........................,
......base64 encoded data
--98766789--
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 38
邮件访问协议
? SMTP,发送 /存储 到接收方的服务器
? 邮件访问协议, 从服务器中取信
? POP,Post Office Protocol [RFC 1939]
? 认证 (agent <-->server) 和下载
? IMAP,Internet Mail Access Protocol [RFC 1730]
? 更多功能 (更为复杂 )
? 在服务器中操作存储在那里的报文
? HTTP,Hotmail,Yahoo! Mail,263.net,etc.
user
agent
sender’s mail
server
user
agent
SMTP SMTP POP3 or
IMAP
receiver’s mail
server
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 39
POP3 协议
认证阶段
? 客户端命令,
? user,用户名
? pass,口令
? 服务器响应
? +OK
? -ERR
交互阶段,客户端,
? list,列出报文号码
? retr,用报文号码取信
? dele:用报文号码删信
? quit
C,list
S,1 498
S,2 912
S,,
C,retr 1
S,<message 1 contents>
S,,
C,dele 1
C,retr 2
S,<message 1 contents>
S,,
C,dele 2
C,quit
S,+OK POP3 server signing off
S,+OK POP3 server ready
C,user alice
S,+OK
C,pass hungry
S,+OK user successfully logged on
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 40
自测 pop3交互,
? $telnet 202.117.35.70 110
? 见到 +OK POP3 server ready 响应后
? 键入 user,pass,list,retr,quit 命令
上述过程可以不使用用户代理，就能察看邮
箱中的信件。
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 41
DNS,域名系统
自然人, 诸多定义,
? 身份证,姓名,护照 #
因特网主机,路由器,
? IP 地址 (32 bit) – 用于
数据报寻址
?,域名”,e.g.,
ctec.xjtu.edu.cn – 帮助
记忆
Q,IP 地址和域名之间如
何映射 (转换 )?
Domain Name System:
? 分布式数据库：由许多域
名服务器按层次构成
? 应用层协议,主机、路由
器、域名服务器互相通信
进行域名解析 (地址 /域名
翻译 )
? 注意, 因特网之核心功
能,应用层之协议
? 网络“边缘”上之复杂
实体
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 42
DNS name servers
? 没有服务器能够保存所有
Name-to-IP 地址的映射
本地域名服务器,
? 每个 ISP,企业可拥有 本地
(默认 ) 域名服务器
? 主机的 DNS 查询首先发往
本地域名服务器
授权域名服务器,
? 每台主机必须在授权服务器
上注册登记
? 可完成域名 /地址的转换
为什么不搞集中的 DNS?
? 单点失败的问题
? 数据的流通量
? 远程集中式的数据库
? 维护问题
难以与时俱进，跟不上发展 !
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 43
DNS,根域名服务器
? 当本地域名服务器不能解析时，就向根域名服务器查询
? 根域名服务器,
? 如果域名映射未知，则向授权域名服务器查询
? 取得映射
? 将映射返回 本地域名服务器
b USC-ISI Marina del Rey,CA
l ICANN Marina del Rey,CA
e NASA Mt View,CA
f Internet Software C,Palo Alto,
CA
i NORDUnet Stockholm
k RIPE London
m WIDE Tokyo
a NSI Herndon,VA
c PSInet Herndon,VA
d U Maryland College Park,MD
g DISA Vienna,VA
h ARL Aberdeen,MD
j NSI (TBD) Herndon,VA
遍布世界各地的
13个根域名服务器
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 44
简单 DNS 举例
主机 ctec.xjtu.edu.cn 要
求 gaia.cs.umass.edu
的 IP 地址
1,联系本地域名服务器,
202.117.0.20
2.如有必要 202.117.0.20 会
联系根域名服务器
3.如有必要根域名服务器会联系
授权域名服务器,
dns.umass.edu
requesting host
ctec.xjtu.edu.cn gaia.cs.umass.edu
root name server
authorititive name server
dns.umass.edu
local name server
202.117.0.20
1
2
3
4
5
6
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 45
DNS 举例
根域名服务器,
? 可能不知道授权域
名服务器的地址
? 可能知道 中介域名
服务器, 由它负责
联系授权域名服务
器
requesting host
ctec.xjtu.edu.cn
gaia.cs.umass.edu
root name server
local name server
202.117.0.20
1
2
3
4 5
6
authoritative name server
dns.cs.umass.edu
intermediate name server
dns.umass.edu
7
8
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 46
DNS,迭代查询
递归查询,
? 对根域名服务器造
成工作负担
? 如何减负?
迭代查询,
? 被查询的服务器直
接把可查询的服务
器地址报回
?,不懂这个域名,但
可以从这个服务器
查到”
requesting host
surf.eurecom.fr
gaia.cs.umass.edu
root name server
local name server
dns.eurecom.fr
1
2
3
4
5 6
authoritative name server
dns.cs.umass.edu
intermediate name server
dns.umass.edu
7
8
iterated query
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 47
DNS,缓存和更新纪录
? 一旦 (任何 ) 域名服务器得知了某个映射,就将其
缓存
? 在一定的时间间隔后缓存的条目将会过期 (自动消
除 )
? 更新 /通知 机制由 IETF负责设计
? RFC 2136
? http://www.ietf.org/html.charters/dnsind-charter.html
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 48
DNS 纪录
DNS,存储资源纪录 (RR)的分布式数据库
? Type=NS
? name = 域 (e.g,
foo.com)
? value =该域授权域名服务
器的 IP 地址
RR 格式, (name,value,type,ttl)
? Type=A
? name = 主机名
? value = IP 地址
? Type=CNAME
? Name= 别名
www.ibm.com is really
servereast.backup2.ibm.com
? value =真名
? Type=MX
? value = 与 name相关的邮件
服务器域名
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 49
DNS 协议,报文
DNS 协议, 查询 和 应答 报文,二者格式相同
报文首部
? identification,16 bit #
用于查询,应答报文使用同
样的 #
? flags:
? 查询 或 应答
? 希望递归
? 可以递归
? 授权应答
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 50
DNS 协议,报文
Name,type fields
查询报文
RRs 响应
来自授权服务器的纪录
其他“帮助”信息
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 51
本讲小结
? 应用服务的要求,
? 可靠性,带宽,延迟
? 客户端 -服务器范式
? Internet 传输服务模型
? 面向连接的,可靠的,
TCP
? 不可靠的,数据报, UDP
Our study of network apps now complete!
? 特定协议,
? http
? ftp
? smtp,pop3
? dns
主讲人,西安交通大学 程向前 第 2讲,应用层 52
本讲小结
? 典型的请求 /应答报文交
换,
? 客户请求信息或服务
? 服务器用数据,状态码进
行响应
? 报文格式,
? 首部, 说明数据的信息
? 数据, 进行通信的信息
Most importantly,learned about protocols
? 控制 vs,数据报文
? in-based,out-of-band
? 集中式 vs,非集中式
? 无状态 vs,有状态
? 可靠的 vs,不可靠的报文传输
?,网络边缘上的复杂实体”
? 安全性, 认证
