目錄

• 1 域名系統 DNS
• • 1.1 域名系統概述
  • 1.2 因特網的域名結構
  • 1.3 域名服務器
• 2 文件傳送協議
• • 2.1 FTP概述
  • 2.2 FTP 的基本工作原理
• 3 按遠程終端協議 TELNET
• 4 萬維網 WWW
• • 4.1 萬維網概述
  • 4.2 統一資源定位符 URL
  • 4.3 超文本傳送協議 HTTP
• 5 電子郵件
• • 5.1 概述
  • 5.2 簡單郵件傳送協議 SMTP
  • 5.3 電子郵件的信息格式
  • 5.4 郵件讀取協議 POP3 和 IMAP
• 6 動態主機配置協議 DHCP

1 域名系統 DNS

1.1 域名系統概述

• 許多應用層軟件經常直接使用域名系統 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
• 因特網采用層次結構的命名樹作為主機的名字，并使用分布式的域名系統 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點上運行，運行該程序的機器稱為域名服務器

1.2 因特網的域名結構

• 因特網采用了層次樹狀結構的命名方法
• 任何一個連接在因特網上的主機或路由器，都有一個唯一的層次結構的名字，即域名
• 域名的結構由標號序列組成，各標號之間用點隔開，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”的數目則不一定正好是三個

頂級域名 TLD (Top Level Domain)：

• 國家頂級域名 nTLD：如: .cn 表示中國，.us 表示美國，.uk 表示英國，等等
• 通用頂級域名 gTLD：最早的頂級域名是：.com（公司和企業），.net（網絡服務機構），.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）
• 基礎結構域名(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

因特網的域名空間：

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(zone)
• 各單位根據具體情況來劃分自己管轄范圍的區。但在一個區中的所有節點必須是能夠連通的
• 每一個區設置相應的權限域名服務器，用來保存該區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”為單位

區的不同劃分方法舉例：

樹狀結構的 DNS 域名服務器：

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發出查詢請求報文
• 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的查詢

2 文件傳送協議

2.1 FTP概述

• 文件傳送協議 FTP (File Transfer Protocol) 是因特網上使用得最廣泛的文件傳送協議
• 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的細節，因而適合于在異構網絡中任意計算機之間傳送文件
• RFC 959 很早就成為了因特網的正式標準

文件傳送并非很簡單的問題：

• 網絡環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多達數百種，且差別很大

2.2 FTP 的基本工作原理

網絡環境下復制文件的復雜性：

• 計算機存儲數據的格式不同
• 文件的目錄結構和文件命名的規定不同
• 對于相同的文件存取功能，操作系統使用的命令不同
• 訪問控制方法不同

FTP 特點：

• 文件傳送協議 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
• 等待客戶進程發出連接請求
• 啟動從屬進程來處理客戶進程發來的請求。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需要還可能創建其他一些子進程
• 回到等待狀態，繼續接受其他客戶進程發來的請求。主進程與從屬進程的處理是并發地進行

兩個連接：

• 控制連接在整個會話期間一直保持打開，FTP 客戶發出的傳送請求通過控制連接發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“數據連接”。服務器端的控制進程在接收到 FTP 客戶發送來的文件傳輸請求后就創建“數據傳送進程”和“數據連接”，用來連接客戶端和服務器端的數據傳送進程
• 數據傳送進程實際完成文件的傳送，在傳送完畢后關閉“數據傳送連接”并結束運行
  

兩個不同的端口號：

• 當客戶進程向服務器進程發出建立連接請求時，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，用于建立數據傳送連接
• 接著，服務器進程用自己傳送數據的熟知端口(20)與客戶進程所提供的端口號碼建立數據傳送連接
• 由于 FTP 使用了兩個不同的端口號，所以數據連接與控制連接不會發生混亂

使用兩個不同端口號的好處：

• 使協議更加簡單和更容易實現
• 在傳輸文件時還可以利用控制連接（例如，客戶發送請求終止傳輸）

3 按遠程終端協議 TELNET

• TELNET 是一個簡單的遠程終端協議，也是因特網的正式標準
• 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。在本地系統運行 TELNET 客戶進程，而在遠地主機則運行 TELNET 服務器進程
• 和 FTP 的情況相似，服務器中的主進程等待新的請求，并產生從屬進程來處理每一個連接

TELNET 使用網絡虛擬終端 NVT 格式：

網絡虛擬終端 NVT 格式：

• 客戶軟件把用戶的擊鍵和命令轉換成 NVT 格式，并送交服務器
• 服務器軟件把收到的數據和命令，從 NVT 格式轉換成遠地系統所需的格式
• 向用戶返回數據時，服務器把遠地系統的格式轉換為 NVT 格式，本地客戶再從 NVT 格式轉換到本地系統所需的格式

4 萬維網 WWW

4.1 萬維網概述

• 萬維網 WWW (World Wide Web)并非某種特殊的計算機網絡，萬維網是一個大規模的、聯機式的信息儲藏所
• 萬維網用鏈接的方法能非常方便地從因特網上的一個站點訪問另一個站點，從而主動地按需獲取豐富的信息，這種訪問方式稱為“鏈接”

萬維網提供分布式服務：

超媒體與超文本：

• 萬維網是分布式超媒體(hypermedia)系統，它是超文本(hypertext)系統的擴充
• 一個超文本由多個信息源鏈接成。利用一個鏈接可使用戶找到另一個文檔。這些文檔可以位于世界上任何一個接在因特網上的超文本系統中。超文本是萬維網的基礎
• 超媒體與超文本的區別是文檔內容不同。超文本文檔僅包含文本信息，而超媒體文檔還包含其他表示方式的信息，如圖形、圖像、聲音、動畫，甚至活動視頻圖像

萬維網的工作方式：

• 萬維網以客戶服務器方式工作
• 瀏覽器就是在用戶計算機上的萬維網客戶程序。萬維網文檔所駐留的計算機則運行服務器程序，因此這個計算機也稱為萬維網服務器
• 客戶程序向服務器程序發出請求，服務器程序向客戶程序送回客戶所要的萬維網文檔
• 在一個客戶程序主窗口上顯示出的萬維網文檔稱為頁面(page)

萬維網必須解決的問題：

怎樣標志分布在整個因特網上的萬維網文檔？
使用統一資源定位符 URL (Uniform Resource Locator)來標志萬維網上的各種文檔，使每一個文檔在整個因特網的范圍內具有唯一的標識符 URL

用何協議實現萬維網上各種超鏈的鏈接？
在萬維網客戶程序與萬維網服務器程序之間進行交互所使用的協議，是超文本傳送協議 HTTP (HyperText Transfer Protocol)。HTTP 是一個應用層協議，它使用 TCP 連接進行可靠的傳送

怎樣使各種萬維網文檔都能在因特網上的各種計算機上顯示出來，同時使用戶清楚地知道在什么地方存在著超鏈？
超文本標記語言 HTML (HyperText Markup Language)使得萬維網頁面的設計者可以很方便地用一個超鏈從本頁面的某處鏈接到因特網上的任何一個萬維網頁面，并且能夠在自己的計算機屏幕上將這些頁面顯示出來

怎樣使用戶能夠很方便地找到所需的信息？
為了在萬維網上方便地查找信息，用戶可使用各種的搜索工具（即搜索引擎）

4.2 統一資源定位符 URL

URL的格式：

• 統一資源定位符 URL 是對可以從因特網上得到的資源的位置和訪問方法的一種簡潔的表示
• URL 給資源的位置提供一種抽象的識別方法，并用這種方法給資源定位
• 只要能夠對資源定位，系統就可以對資源進行各種操作，如存取、更新、替換和查找其屬性
• URL 相當于一個文件名在網絡范圍的擴展。因此 URL 是與因特網相連的機器上的任何可訪問對象的一個指針

URL 的一般形式：

• 由以冒號隔開的兩大部分組成，并且在 URL 中的字符對大寫或小寫沒有要求
• URL 的一般形式是：
  
  

4.3 超文本傳送協議 HTTP

• 為了使超文本的鏈接能夠高效率地完成，需要用 HTTP 協議來傳送一切必須的信息
• 從層次的角度看，HTTP 是面向事務的(transaction-oriented)應用層協議，它是萬維網上能夠可靠地交換文件（包括文本、聲音、圖像等各種多媒體文件）的重要基礎

萬維網的工作過程：

用戶點擊鼠標后所發生的事件：

瀏覽器分析超鏈指向頁面的 URL

瀏覽器向 DNS 請求解析 www.tsinghua.edu.cn 的 IP 地址

域名系統 DNS 解析出清華大學服務器的 IP 地址

瀏覽器與服務器建立 TCP 連接

瀏覽器發出取文件命令： GET /chn/yxsz/index.htm

服務器給出響應，把文件 index.htm 發給瀏覽器

TCP 連接釋放

瀏覽器顯示“清華大學院系設置”文件 index.htm 中的所有文本

HTTP 的主要特點：

• HTTP 是面向事務的客戶服務器協議
• HTTP 1.0 協議是無狀態的(stateless)
• HTTP 協議本身也是無連接的，雖然它使用了面向連接的 TCP 向上提供的服務

請求一個萬維網文檔所需的時間：

HTTP 的報文結構，HTTP 有兩類報文：

• 請求報文——從客戶向服務器發送請求報文
• 響應報文——從服務器到客戶的回答
• 由于 HTTP 是面向正文的(text-oriented)，因此在報文中的每一個字段都是一些 ASCII 碼串，因而每個字段的長度都是不確定的

5 電子郵件

5.1 概述

• 電子郵件(e-mail)是因特網上使用得最多的和最受用戶歡迎的一種應用
• 電子郵件把郵件發送到收件人使用的郵件服務器，并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服務器進行讀取
• 電子郵件不僅使用方便，而且還具有傳遞迅速和費用低廉的優點
• 現在電子郵件不僅可傳送文字信息，而且還可附上聲音和圖像

電子郵件的一些標準：

• 發送郵件的協議：SMTP
• 讀取郵件的協議：POP3 和 IMAP
• MIME 在其郵件首部中說明了郵件的數據類型(如文本、聲音、圖像、視像等)，使用 MIME 可在郵件中同時傳送多種類型的數據

電子郵件的最主要的組成構件：

5.2 簡單郵件傳送協議 SMTP

• SMTP 所規定的就是在兩個相互通信的 SMTP 進程之間應如何交換信息
• 由于 SMTP 使用客戶服務器方式，因此負責發送郵件的 SMTP 進程就是 SMTP 客戶，而負責接收郵件的 SMTP 進程就是 SMTP 服務器

SMTP 通信的三個階段：

連接建立：連接是在發送主機的 SMTP 客戶和接收主機的 SMTP 服務器之間建立的。SMTP不使用中間的郵件服務器

郵件傳送

連接釋放：郵件發送完畢后，SMTP 應釋放 TCP 連接

5.3 電子郵件的信息格式

• 一個電子郵件分為信封和內容兩大部分，RFC 822 只規定了郵件內容中的首部(header)格式，而對郵件的主體(body)部分則讓用戶自由撰寫
• 用戶寫好首部后，郵件系統將自動地將信封所需的信息提取出來并寫在信封上。所以用戶不需要填寫電子郵件信封上的信息，郵件內容首部包括一些關鍵字，后面加上冒號。最重要的關鍵字是：To 和 Subject

5.4 郵件讀取協議 POP3 和 IMAP

• 郵局協議 POP 是一個非常簡單、但功能有限的郵件讀取協議，現在使用的是它的第三個版本 POP3
• POP 也使用客戶服務器的工作方式
• 在接收郵件的用戶 PC 機中必須運行 POP 客戶程序，而在用戶所連接的 ISP 的郵件服務器中則運行 POP 服務器程序

IMAP 協議 (Internet Message Access Protocol) ：

• IMAP 也是按客戶服務器方式工作，現在較新的是版本 4，即 IMAP4
• 用戶在自己的 PC 機上就可以操縱 ISP 的郵件服務器的郵箱，就像在本地操縱一樣
• 因此 IMAP 是一個聯機協議。當用戶 PC 機上的 IMAP 客戶程序打開 IMAP 服務器的郵箱時，用戶就可看到郵件的首部。若用戶需要打開某個郵件，則該郵件才傳到用戶的計算機上

IMAP 的特點：

• IMAP最大的好處就是用戶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
• IMAP 還允許收件人只讀取郵件中的某一個部分。例如，收到了一個帶有視像附件（此文件可能很大）的郵件。為了節省時間，可以先下載郵件的正文部分，待以后有時間再讀取或下載這個很長的附件
• IMAP 的缺點是如果用戶沒有將郵件復制到自己的 PC 機上，則郵件一直是存放在 IMAP 服務器上。因此用戶需要經常與 IMAP 服務器建立連接

6 動態主機配置協議 DHCP

• 為了將軟件協議做成通用的和便于移植，協議軟件的編寫者把協議軟件參數化。這就使得在很多臺計算機上使用同一個經過編譯的二進制代碼成為可能
• 一臺計算機和另一臺計算機的區別，都可通過一些不同的參數來體現
• 在軟件協議運行之前，必須給每一個參數賦值

協議配置：

• 在協議軟件中給這些參數賦值的動作叫做協議配置
• 一個軟件協議在使用之前必須是已正確配置的
• 具體的配置信息有哪些則取決于協議棧

需要配置的項目：

IP 地址

子網掩碼

默認路由器的 IP 地址

域名服務器的 IP 地址

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，這種機制允許一臺計算機加入新的網絡和獲取IP地址而不用手工參與

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机网络第六章：应用层的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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