第七章网络应用技术（一）

信阳师范学院计算机系 1

第七章网络应用技术（一）


7.1 网络应用的地位和作用7.2 域名系统 DNS

7.3 远程登录 Telnet

7.4 文件传输 FTP

7.5 电子邮件 Email

7.6 万维网 WWW

第七章网络应用技术


7.1 网络应用的地位和作用

1 ）应用层的地位和作用2 ） TCP/IP 的应用层协议3 ）应用程序的实现结构


ApplicationTransportNetwork

Data LinkPhysical


Data LinkPhysical


Data LinkPhysical

1 ）网络层的地位和作用

• 为用户提供的常用的应用程序• 面向用户实现网络服务的各种功能


2 ） TCP/IP 协议族中的应用层协议

Telnet

Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP/SLIP, X.25

HTTP NFS

FTP XWin TFTP

RPCDNS

TCP UDP

ICMP IP IGMP ARP RARP

SMTP

REXEC

SNMP

应用层

传输层

网络层

数据链路层


3 ）应用程序的实现结构• 非对称的客户 / 服务器模型

– 客户端确定如何请求服务– 服务器决定何时和如何提供服务

• 对称的对等模型– 应用进程地位和作用平等– 例如：视频会议系统


客户 / 服务器工作模式

• 客户– 一般为网络用户的计算机；– 处于主动的地位，可以向服务器发出各种请

求。• 服务器

– 网络上能够提供特定服务的主机；– 处于被动的地位，根据客户的请求做出相应

的回答，提供相应的服务。


什么是客户机• 为用户提供图形用户界面

（ Graphics User Interface ，简称 GUI ）

• 根据用户输入的数据和命令向服务器发出请求

• 将服务器作出的回答进行分析处理、通过 GUI 提交用户


什么是服务器• 拥有客户机所没有的资源：

- 计算机资源大的存储容量、超级计算能力

- 信息资源数据库、文件系统和多媒体信息

• 为多个客户机提供服务，实现资源共享


客户 / 服务器工作模式示例

1. 请求：解析域名 www.edu.cn

2. 回答： IP 地址为 202.112.0.36

4. 回答：传送 CERNET 主页

3. 请求：访问 CERNET 主页

www.edu.cn202.112.0.36

域名服务器

客户


2 ）客户 / 服务器模式的好处• 实现计算机资源和信息资源的共享• 减少网络流量，提高网络的运行效率• 便于数据的管理和维护• 充分发挥服务器和客户机各自的优势

– 服务器：计算、资源等优势– 客户机：方便、灵活


7.3 域名系统 DNS

1 ）域名系统的基本概念2 ）名字空间3 ）资源记录4 ） DNS 报文5 ）域名解析6 ） DNS 举例7 ） DNS 报文的传输


1 ）域名系统的基本概念• 网络系统的标识分类• 域名的作用• 域名与地址的对应关系• 域名系统 DNS 的概念


系统中对象的标识分类• 名字（ name ）

– 标识对象是什么（ what ）：域名系统• 地址（ address ）

– 标识对象在何处（ where ）： IP 地址• 路径（ route ）

– 标识如何到达对象所在地（ how ） : IP 路由


域名的作用• 便于人称呼和记忆主机的标识符

人：主机：身份证号码 IP 地址 202.112.0.36

姓名域名 www.edu.cn

• 具有广告宣传作用• 具有层次结构，提供网络管理组织信息

例： panda.cs.tsinghua.edu.cn

• 便于网络管理和维护主机的 IP 地址随网络变化，域名可以保持不变


域名与 IP 地址的对应关系主机域名 IP 地址www.tsinghua.edu.cn 166.111.8.248

www.mit.edu 18.181.0.21

www.edu.cn

www.net.edu.cn 202.112.0.36

www.net.edu.cn

• 建立简单文件 /etc/hosts ，记录域名与地址的映射关系• 网络上每台主机都可获得完整的、一致的映射表


域名系统 DNS 的概念• 网络规模庞大时 hosts 的问题

– 占用信道和系统资源太多– 查询效率低– 集中式的统一维护管理异常困难

• 域名系统 DNS– RFC1034 和 RFC1035 定义– 具有层次结构的域名命名机制– 分布式数据库系统实现


2 ）名字空间• 树状结构• 命名机制• 区域（ zone ）的概念• 域名服务器


树状结构• 根• 在根下的最高级（ top ）域名（几百个）

– 3 字符域： generic– 2 字符域： country

• 在某个最高级域名下的第二级域名• 在某个第二级域名下的第三级域名• 叶：主机域名


educn

net ac

www

info

zjutsinghua

cs

pandavenus

au

pku

edu

ftp

cs

wiscmit

ee

最高级域名

域名系统的树状结构图root

第二级

第三级

第四级


常见的最高级域名域名含义域名国家com 商业部门 jp 日本edu 教育部门 de 德国net 大型网络 ca 加拿大mil 军事部门 uk 英国gov 政府部门 au 澳大利亚org 组织机构 cn 中国


域名含义域名含义域名含义ac 研究机构 gd 广东 bj 北京com 商业公司 gx 广西 tj 天津org 非盈利性组织 sc 四川 eb 河北net 提供网络服务的单位 gz 贵州 sx 山西edu 教育和科研单位 yn 云南 nm 内蒙古gov 政府机构 xz 西藏 en 河南ha 海南 sn 陕西 ln 辽宁ah 安徽 gs 甘肃 jl 吉林jx 江西 qh 青海 hl 黑龙江sd 山东 nx 宁夏 sh 上海fj 福建 xj 新疆 js 江苏hn 湖南 hb 湖北 zj 浙江

中国的二级域名系统


命名机制• 主机的域名

主机名 .最低级域名 . .最高级域名主机 panda.cs.tsinghua.edu.cn

路径 ftp.cs.wisc.edu/connectivity_table/

• 域名的限制– 对大小写不敏感– 最长 63 个字符– 路径全名不得超过 255 字符


区域（ zone ）的概念• 区域（ zone ）

– 将域名树分割成互不交叉的子树– 一棵子树称为一个区域（ zone ）– 区域可以划分为更小的区域

• 区域的代表– 一个区域的权威代表是该域的 DNS 管理员– 由网络信息中心（ NIC ）履行 DNS 管理员

的职能


cn

net ac

info

zjutsinghua

cs

pandavenus

au

pku

edu

ee

rootZone 的划分

edu.cn

tsinghua.edu.cn

cs.tsinghua.edu.cn


NIC 的主要职能

在本域管辖范围内（包括二级子域）• 申请和分配 IP 地址• 提供域名注册服务• 提供域名 / 地址解析服务（ DNS 服务

器）• 与上级管理域和其他域共同维护 DNS 信

息


主要的 NIC 机构• 国外

– InterNIC– RIPENIC （欧洲）– APNIC （亚太）

• 国内– CNNIC– CerNIC


域名服务器• 根域名服务器（ 13 台）

– 记录所有顶级域名的 DNS 信息• 域名服务器的功能• 域名服务器的配置

– 两台独立的 DNS 服务器– primary ：记录原始记录– sencondary ：备份


域名服务器的功能• 记录本域的域名注册信息• 提供地址 / 域名解析服务

– 域内服务– 域外服务

• 知道根服务器（ 13 个）的 IP 地址• 与其他服务器及时交换全网的 DNS 信息

• 提供域名信息查询服务


域名服务器的配置

edu.cntsinghua.edu.cn

cs.tsinghua.edu.cn

primaryprimary secondarysecondary



rootroot


3 ）资源记录

• 属性– 域名 Domain_name– 生存时间 TTL ：以秒为单位– 类型 Type ：主要有 8 种– 类别 Class ： IN– 值 Value ：对应于类型的描述

DNS

映射域名资源记录


资源记录的类型

类型含义取值SOA Start of authority Zone参数A IP Addr of a host 32bit整数MX Mail Exchange 优先权，域接收Mail

NS Name Server 本域的 DNS

CNAME Canonical name IP地址的别名PTR Pointer 反向映射用HINFO Host description CPU和 OS

TXT Text 未解释的文本

Type Value


标识符参数

问题数目回答数目

管理机构数目附加信息数目

问题

回答

管理机构

附加信息

4 ） DNS 报文格式0 16 31 （ bit ）


5 ）域名解析• 域名解析方式• 域名解析算法• 域名解析的实现


域名解析方式• 递归解析（ Recursive resolution ）

– 一次域名服务请求即可自动完成域名—地址转换

– 由 DNS 服务器软件连锁完成– 不适于需要频繁域名解析的应用

• 反复解析（ iterative resolution ）– 需要向不同 DNS 服务器依次发出请求– 加重本地 DNS 服务器的负担


递归解析

应用解析器本地DNS 服务器

本地DNS 服务器

根DNS 服务器

根DNS 服务器

远程三级DNS 服务器远程三级

DNS 服务器远程二级


DNS 服务器

本地主机 panda.cs.tsinghua.edu.cn

请求域名解析

管辖域 wisc.edu

管辖域 cs.wisc.edu

返回解析结果

管辖域 edu.cn

ftp.cs.wisc.edu的 IP 地址


应用解析器本地DNS 服务器

本地DNS 服务器

根DNS 服务器

根DNS 服务器

远程三级DNS 服务器远程三级



DNS 服务器

请求域名解析

管辖域 wisc.edu

管辖域 cs.wisc.edu

返回解析结果

反复解析

不能解析不能解析

管辖域 edu.cn

本地主机 panda.cs.tsinghua.edu.cn


域名解析算法

构造 DNS 报文

开始

发往指定服务器

可以解析？

哪种方式？

递归求解将结果传回求解者给出可用服务器地址

结束

下次求解

N Y

反复递归从数据库取出相应地址

求解者操作

服务器操作


域名解析的实现

两步法– 第一步：本地域名服务器域名解析

• 查询本地服务器的域名解析表• 查询本地服务器的域名缓存区（ cach ）• 如果无结果，转第二步

– 第二步：从根服务器自顶向下查询


6 ） DNS 举例• 域名 - 地址解析• 地址 - 域名解析


域名 - 地址解析 (1)

; aa.com file

AA.COM IN SOA NS.AA.COM.{

postmaster.AA.COM

94101101; serial number

86400; refresh after24 hour

7200; retry after 2 hours

2592000; expire after 30 days

345600; default TTL of 4 days

}

AA.COM IN NS NS..AA.COM.

AA.COM IN NS NS2.AA.COM


LOCALHOST IN A 127. 0. 0. 1

NS IN A 172. 66. 1. 1

NS2 IN A 172 .66. 1. 100

；MAIL-RELAY IN A 172. 66. 1. 2

IN TXT www, ftp on mail-relay

IN HINFO SUN UNIX

;

WWW IN CNAME MAIL-RELAY

FTP IN CNAME MAIL-RELAY

;

地址 - 域名解析 (2)



AA.COM IN MX 1 MAIL-RELAY

* IN MX 1 MAIL-RELAY

NS IN MX 1 MAIL-RELAY

;

; end of aa.com file

;



66.172.in-addr.arpaIN SOA NS.AA.COM.{

}

66.172.in-addr.arpaIN NS NS.AA.COM

1.1 IN PTR NS.AA.COM

66.172.in-addr.arpaIN NS NS2.AA.COM

100.1 IN PTR NS2.AA.COM

2.1 IN PTR MAI-RELAY.AA.COM


7 ） DNS 报文的传输

客户解析器 DNS 服务器UDP UDPTCP TCP

query

Reply(512Byte)

re-query

超时重传

Port=53 Port=53


7.3 远程登录 Telnet

1 ）远程登录的概念2 ） Telnet 协议3 ） Telnet 的实现4 ） Telnet 标准： RFC854


1 ）远程登录的概念• 用户从本地计算机登录进入远程主机• 使用远程主机的计算机资源

userTELNET

userTELNET

serverTELNET

serverTELNET

虚拟终端虚拟终端Internet

终端客户主机远程主机


TCP TCP

TelnetClient

TelnetServer

Application

NVT

TCP连接

2 ） Telnet 协议• 网络虚拟终端 NVT

• 数据传输• 选项协商

Port=23

键盘输入屏幕显示


3 ） Telnet 协议的实现

• 用户从本地机对远程主机进行远程登录，建立 TCP连接；

• 将本地机接收的用户键盘输入字符（操作指令或数据内容）传送到远程主机；

• 把远程主机做出的响应传回本地机，屏幕显示。


7.4 文件传输 FTP

1 ） FTP 的基本概念2 ） FTP 的工作原理3 ） FTP 的命令4 ） FTP 标准： RFC959


1 ） FTP 的基本概念• 文件传输概念

– 本地操作：硬盘和软盘之间的文件传输 – 远程操作：本地主机与远程主机之间的文件传输

• 文件传输 FTP– 在主机之间进行文件传输的活动– 实现文件传输过程的应用层协议

FTP（ File Transfer Protocol）


本机的文件复制（拷贝）例 : 将硬盘中存放的文件复制到软盘上

copy c:\file1 a:\file1

CPU

内存硬盘软盘


主机之间的文件传输

网络

getput

本地主机

远程主机

download

upload


2 ） FTP 的工作原理• 客户 / 服务器工作模式• TCP连接方式• 数据传输的两种编码形式


客户 / 服务器工作模式• FTP 服务器

– 提供 FTP 服务，通过域名或 IP 地址访问– 检查用户名和口令– 检查用户对文件的读写权限

• FTP 客户 — 应用程序– 人机交互窗口式： CuteFTP 、 WS_FTP– 命令行式： Unix 系统命令 ftp


TCP连接方式

FTPClientProtocol

控制连接

CLIENT SERVER

UserInterface

DatatransferProtocol

数据连接

FTPClient

Protocol

DatatransferProtocol

Port5122

Port21

FSFSPort20

Port5137

User

NVT Telnet


为什么建立两个 TCP连接

控制数据优先级高不变传输方向双向单向数据类型文本变化数据段长短长流水操作不需要需要


数据传输的两种编码形式• ASCII:

– 7 位，文本编码– 适用于英文文本文件传输

• Binary: – 8 位，二进制码 – 适用于中文文本文件、数据、语音、图象和

计算机程序执行代码传输


FTP 的命令• 文件传输命令

– get/put, mget/mput

• 文件管理命令– ls, pwd, mkdir/rmdir, rename, rm

• 控制命令– ascii/binary


课程总结• Internet 的应用层协议和实现结构• DNS

– 树状结构和命名机制– 在 UDP 和 TCP连接之上实现域名解析– 分布式应用系统

• Telnet

• FTP

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