考研复习Day 10 | 应用层（上）

一应用层协议概述核心概念应用层的协议多是基于客户-服务器方式。这里的客户和服务器都是应用进程。应用层协议规定了应用进程通信时遵循的规则。二域名系统DNS2.1 DNS概述DNSDomain Name System互联网使用的命名系统用来把便于识别的名字域名转换为IP地址。DNS的特点特点说明分布式联机分布数据库系统客户-服务器采用客户-服务器方式本地优先大多数名字在本地解析只有少量需互联网通信域名解析过程应用进程 → 调用解析程序 → DNS客户 → UDP数据报 → 本地域名服务器↓查找域名↓返回IP地址如果本地域名服务器不能回答它会成为客户向其他域名服务器请求。(递归操作)2.2 互联网的域名结构命名方法层次树状结构每台连接在互联网上的主机或路由器都有唯一一个域名。域名示例域名含义www.buaa.edu.cn北航主页四级域名yzb.buaa.edu.cn北航研招办四级域名域名结构规则规则说明标号序列最右边是顶级域名向左依次降低合法字符英文字母、数字、-不区分大小写长度限制完整域名不超过255字符管理机构各级域名由上一级管理顶级域名由ICANN管理顶级域名TLD分类类型示例说明国家顶级域名cn中国、us美国、uk英国—通用顶级域名com、net、org、int、edu、gov、mil最初7个现已增加很多基础结构域名arpa用于反向域名解析现已有了中文顶级域名。我国的二级域名类型示例说明类别域名com企业、ac科研机构、edu、gov、mil、net、org—行政区域名bj北京、sh上海等适用于各省2.3 域名服务器域名服务器的分类(1)根域名服务器全球共几百个使用任播技术(2) 顶级域名服务器管理二级域名(3)权限域名服务器负责一个区(4)本地域名服务器计算机属性中配置的DNS各服务器说明服务器类型作用根域名服务器最重要的服务器包含所有顶级域名服务器的域名和IP地址。全球有成百上千个分布不均使用任播技术顶级域名服务器管理在该服务器注册的二级域名权限域名服务器负责一个区的域名解析本地域名服务器主机查询时首先询问的服务器计算机属性中配置的DNS查询方式查询类型方向说明递归查询主机 → 本地域名服务器本地域名服务器必须返回最终结果迭代查询本地域名服务器 → 根域名服务器根无法解析时告诉本地“下一步问谁”提高效率域名服务器中采用高速缓存存放最近查询过的域名信息。三文件传送协议3.1 FTP概述协议运输层协议特点FTP文件传送协议TCP可靠传输客户-服务器模式TFTP简单文件传送协议UDP简单可用于UDP环境文件共享协议的两大类复制整个文件FTP/TFTP和在线存取NFS等。FTP的特点要存取一个文件必须先获得本地的文件副本要修改文件只能对副本修改再传回原节点3.2 FTP的基本工作原理主要功能减少或消除不同操作系统下处理文件的不兼容性。FTP服务器进程结构文件传输的两个连接连接端口用途控制连接21传送控制命令如登录、密码、操作命令数据连接20实际传输文件数据并发机制主进程和从属进程并发执行可同时服务多个客户。3.3 简单文件传送协议TFTP特点说明运输协议UDP优点可用于UDP环境代码简便可靠性采用类似停止等待协议的重传机制发送后等待确认无确认就重传四远程终端协议TELNET特点说明模式客户-服务器运输协议TCP功能将客户端的操作传到服务器端再将服务器端输出返回客户端屏幕服务器进程结构类似FTP主进程等待新请求产生从属进程处理每个连接。五万维网WWW5.1 万维网概述WWWWorld Wide Web大规模的、联机式的信息储藏所简称Web。基本概念概念说明超文本包含指向其他文档的链接的文本仅文本超媒体扩展为包含图形、声音、视频等页面在客户程序主窗口显示出的万维网文档Web要解决的四个问题问题解决方案如何标志文档统一资源定位符URL用什么协议传输超文本传送协议HTTP如何创作文档超文本标记语言HTML如何找到信息搜索引擎5.2 统一资源定位符URLURL标志万维网上的各种文档每个文档在互联网内有唯一的URL。URL的一般形式协议://主机:端口/路径组成部分说明示例协议获取文档的协议http、ftp主机主机的域名www.buaa.edu.cn端口可省略HTTP默认8080路径文件路径可省略/jgsz1/yxsz.htm输入技巧URL中的协议和www都可以省略浏览器会自动补上。示例http://www.buaa.edu.cn→ 访问北航主页https://www.buaa.edu.cn/jgsz1/yxsz.htm→ 访问具体页面.htm表示HTML文档5.3 超文本传送协议HTTPHTTP万维网客户浏览器与服务器之间交互使用的协议。HTTP的特点特点说明面向事务一系列不可分割的信息交换整体无连接交换报文前不需要建立HTTP连接无状态服务器不记得曾经访问过的客户运输协议使用可靠传输的TCP端口80HTTP连接建立与释放过程注意客户把HTTP请求报文作为TCP连接三次握手中的第三个报文的数据发送。HTTP/1.1的持续连接工作方式说明非流水线方式收到前一个响应后才能发下一个请求流水线方式收到上一个响应前就可以接着发下一个请求HTTP/1.1服务器在发送响应后一段时间内仍保持连接客户继续访问时不需要重新建立TCP连接。代理服务器万维网高速缓存浏览器 ─── 代理服务器─── 源点服务器↑缓存最近请求将最近请求和响应暂存在本地磁盘新请求与缓存匹配 → 直接返回缓存不匹配 → 代理服务器代表用户向源点服务器请求HTTP报文结构开始行请求行/状态行首部行多个说明浏览器/服务器/报文主体实体主体请求报文一般不使用格式规则每个字段都是ASCII码串开始行后有CRLF首部之间也有CRLF首部与实体主体之间有两个CRLF。HTTP请求报文示例GET /dir/index.htm HTTP/1.1 ← 请求行使用相对URLHost: www.buaa.edu.cn ← 首部行主机域名Connection: close ← 首部行发送完可释放连接User-Agent: Mozilla/5.0 ← 首部行用户代理Accept-Language: cn ← 首部行优先中文版本← 空行结束HTTP请求报文的方法方法说明GET请求读取URL所标志的信息HEAD请求读取URL所标志信息的首部POST给服务器添加信息如表单提交PUT在指明的URL下存储一个文档DELETE删除指明的URL所标志的资源HTTP响应报文的状态码5大类状态码范围类别示例1xx通知信息请求收到了或正在处理2xx成功200 OK常见3xx重定向301 Moved Permanently后跟Location首部行指明新URL4xx客户差错404 Not Found经典错误5xx服务器差错500 Internal Server ErrorCookie技术在服务器上存放用户信息HTTP是无状态的Cookie用于保存用户信息如网站账号密码。Cookie工作原理用户A第一次访问 → 服务器生成唯一识别码 → 存入数据库↓响应报文添加Set-cookie首部行↓用户A存储到Cookie文件中↓用户A再次访问 → 请求报文携带Cookie → 服务器识别A5.4 万维网的文档语言全称用途HTML超文本标记语言显示万维网页面.html/.htmXML可扩展标记语言传输数据与HTML不同HTML用于显示数据XHTML可扩展超文本标记语言作为XML应用重新定义的HTML将逐步取代HTMLCSS层叠样式表为HTML文档定义布局字体、颜色、边距等万维网文档的三种类型类型特点示例静态文档创作后不变普通网页动态文档每次访问由应用程序动态创建天气预报、股市行情活动文档浏览器端运行程序屏幕连续更新交互式应用CGI通用网关接口标准定义动态文档如何创建。服务器端使用CGI程序创建动态文档。5.5 万维网的信息检索系统搜索引擎分类类型示例特点全文搜索引擎百度、谷歌通过爬虫程序搜集信息建立索引数据库分类目录搜索引擎搜狐、新浪门户网站分类Google核心技术—PageRank网页排名算法根据关键字频率、是否知名网站等对搜索结果进行重要性排名。六电子邮件6.1 电子邮件概述电子邮件系统的三个主要构件(1)用户代理邮件客户端(2)邮件服务器(3)邮件协议 (SMTP/POP3/IMAP)邮件发送过程发件人 → 用户代理 → SMTP → 发送方邮件服务器 → SMTPTCP连接→ 接收方邮件服务器 →POP3/IMAP → 收件人用户代理注意邮件不会在中间服务器落地。邮箱地址格式用户名邮件服务器的域名如dhbbuaa.edu.cn6.2 简单邮件传送协议SMTP特点说明模式客户-服务器熟知端口25安全性发送明文不利于保密无需鉴别易产生垃圾邮件ESMTP扩展的SMTP对安全性和鉴别进行了改进。工作过程发件人邮件存在发送方邮件服务器的邮件缓存中发送方邮件服务器作为SMTP客户定期扫描缓存有邮件时与接收方邮件服务器建立连接并发送6.3 邮件读取协议协议特点POP3简单、功能有限。用户读取邮件后服务器删除该邮件IMAP4复杂联机协议。用户未删除前服务器一直保存邮件缺点每次查阅邮件必须上网6.4 基于万维网的电子邮件特点说明用户端使用浏览器收发不需要安装用户代理软件协议用户浏览器↔邮件服务器HTTP邮件服务器之间SMTP6.5 通用互联网邮件扩充MIME问题SMTP只能传送ASCII码不能传送非英语文字、可执行文件等。MIME的作用功能说明扩充SMTP定义传送非ASCII码的编码规则编码方式用ASCII码表示其他字符文件类型指定几百上千种可传送的文件类型网络中传送的仍是ASCII码MIME在应用层进行编解码转换。七思考1. DNS ≈ 电话簿记不住电话号码IP地址但记得住人名域名。DNS就是互联网的“电话簿”。2. FTP的两个连接 ≈ 两条通信通道一条通道发命令控制连接一条通道传数据数据连接。就像餐厅里服务员点菜控制和上菜数据是分开的。3. HTTP的无状态 ≈ 鱼的记忆HTTP服务器不记得你是谁。Cookie就像在你身上贴个标签下次来就能认出来。4. 代理服务器 ≈ 图书馆的“热门图书架”把常被请求的页面放在本地缓存不用每次都去源服务器取省时省力。八今日小结今天学习了应用层最常用的协议主题核心内容DNS域名解析、域名服务器层次、递归/迭代查询FTP两个连接控制/数据、两个端口21/20HTTP无连接、无状态、持续连接、报文结构、状态码、Cookie电子邮件SMTP发送、POP3/IMAP读取、MIME扩展注以上内容参考计算机网络第8版谢希仁 编著。其中有一些个人理解仅供参考。如有错误希望各位大佬指正感谢九明日计划应用层下