WWW服务实现.docx
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WWW服务实现
WWW服务实现
绪论
为什么要发展计算机网络？
那是因为计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣和认知主体作用的发挥；计算机提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持；超文本功能可实现对教学信息最有效的组织与管理；计算机技术与网络通信技术的结合；计算机技术与仿真技术的结合。
发展计算机网络存在的主要问题，为什么要采用分层体系结构？
原因是体系结构计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。
这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议。
物理层，要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本层的协议与服务。
给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力。
为此，物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。
在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
数据链路层，有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。
它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。
网络层，有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。
在TCP/IP协议族中，网络层协议包括IP协议（网际协议），ICMP协议（internet互联网控制报文协议），以及IGMP协议（internet组治理协议）。
传输层，主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。
在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的传输协议：
TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信。
它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给下面的网络层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等。
由于运输层提供了高可靠性的端到端的通信，因此应用层可以忽略所有这些细节。
而另一方面，UDP则为应用层提供一种非常简单的服务。
它只是把称作数据包的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端。
任何必需的可靠性必须由应用层来提供。
这两种传输层协议分别在不同的应用程序中有不同的用途，这一点将在后面看到。
应用层，负责处理特定的应用程序细节。
以下我们将会对WWW服务实现都会提供下面这些通用的应用程序。
概述
WWW是环球信息网的缩写，（亦作“Web”、“WWW”、“'W3'”，英文全称为“WorldWideWeb”），中文名字为“万维网”，"环球网"等，常简称为Web。
分为Web客户端和Web服务器程序。
WWW可以让Web客户端（常用浏览器）访问浏览Web服务器上的页面。
是一个由许多互相链接的超文本组成的系统，通过互联网访问。
在这个系统中，每个有用的事物，称为一样“资源”；并且由一个全局“统一资源标识符”（URI）标识；这些资源通过超文本传输协议（HypertextTransferProtocol）传送给用户，而后者通过点击链接来获得资源WWW服务是目前应用最广的一种基本互联网应用，我们每天上网都要用到这种服务。
通过WWW服务，只要用鼠标进行本地操作，就可以到达世界上的任何地方。
由于WWW服务使用的是超文本链接（HTML），所以可以很方便的从一个信息页转换到另一个信息页。
它不仅能查看文字，还可以欣赏图片、音乐、动画。
最流行的WWW服务的程序就是微软的IE浏览器。
万维网WWW（WorldWideWeb）服务，又称为Web服务，是目前TCP/IP互联网上最方便和最受欢迎的信息服务类型，是因特网上发展最快同时又使用最多的一项服务，目前已经进入广告、新闻、销售、电子商务与信息服务等诸多领域，它的出现是TCP/IP互联网发展中的一个里程碑。
WWW服务采用客户／服务器工作模式，客户机即浏览器（Browser）,服务器即Web服务器，它以超文本标记语言（HTML）和超文本传输协议（HTTP）为基础，为用户提供界面一致的信息浏览系统。
信息资源以页面（也称网页或Web页面）的形式存储在Web服务器上（通常称为Web站点），这些页面采用超文本方式对信息进行组织，页面之间通过超链接连接起来。
这些通过超链接连接的页面信息既可以放置在同一主机上，也可放置在不同的主机上。
超链接采用统一资源定位符（URL）的形式。
WWW服务原理是用户在客户机通过浏览器向Web服务器发出请求，Web服务器根据客户机的请求内容将保存在服务器中的某个页面发回给客户机，浏览器接收到页面后对其进行解释，最终将图、文、声等并茂的画面呈现给用户。
把网络操作分成复杂性较低的单元，结构清晰，易于实现和维护；定义并提供了具有兼容性的标准接口，有利于促进标准化工作；结构上可分割，使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块；独立性强，上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务；灵活性好，适应性强，只要服务和接口不变，层内实现方法可任意改变，一个区域网络的变化不会影响另外一个区域的网络，因此每个区域的网络可单独升级或改造。
在世界上各地，各种各样的电脑运行着各自不同的操作系统为大家服务，这些电脑在表达同一种信息的时候所使用的方法是千差万别。
就好像圣经中上帝打乱了各地人的口音，让他们无法合作一样。
计算机使用者意识到，计算机只是单兵作战并不会发挥太大的作用。
只有把它们联合起来，电脑才会发挥出它最大的潜力。
于是人们就想方设法的用电线把电脑连接到了一起。
但是简单的连到一起是远远不够的，就好像语言不同的两个人互相见了面，完全不能交流信息。
因而他们需要定义一些共通的东西来进行交流，TCP/IP就是为此而生。
TCP/IP不是一个协议，而是一个协议族的统称。
里面包括了IP协议，IMCP协议，TCP协议，以及我们更加熟悉的http、ftp、pop3协议等等。
电脑有了这些，就好像学会了外语一样，就可以和其他的计算机终端做自由的交流了。
TCP/IP是“transmissionControlProtocol/InternetProtocol”的简写，中文译名为传输控制协议/互联网络协议）协议，TCP/IP（传输控制协议/网间协议）是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。
TCP/IP是INTERNET的基础协议，也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。
在数据传送中，可以形象地理解为有两个信封，TCP和IP就像是信封，要传递的信息被划分成若干段，每一段塞入一个TCP信封，并在该信封面上记录有分段号的信息，再将TCP信封塞入IP大信封，发送上网。
在接受端，一个TCP软件包收集信封，抽出数据，按发送前的顺序还原，并加以校验，若发现差错，TCP将会要求重发。
因此，TCP/IP在INTERNET中几乎可以无差错地传送数据。
对普通用户来说，并不需要了解网络协议的整个结构，仅需了解IP的地址格式，即可与世界各地进行网络通信。
1、WWW服务在物理层的实现
1、物理层要解决的主要问题
（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。
（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
2、物理层主要功能
（1）为数据端设备提供传送数据的通路，数据通路可以是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。
一次完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物理连接。
所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成一条通路。
（2）传输数据，物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。
一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽（带宽是指每秒钟内能通过的比特（BIT）数），以减少信道上的拥塞。
传输数据的方式能满足点到点，一点到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输的需要。
（3）完成物理层的一些管理工作。
3、物理层的接口的特性
（1）机械特性
指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
（2）电气特性
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3）功能特性
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
（4）规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
4、物理层的功能实现
（1）用编码将数字信号转换成另一种数字信号
（2）首先用调制解调器将数字信号转换成模拟信号
（3）传输介质的考虑
（4）提高传输效率采用信道复用技术
2、WWW服务在数据链路层的实现
1、数据链路层的任务
数据链路层是介乎于物理层和网络层之间。
数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。
为达到这一目的，数据链路必须具备一系列相应的功能，主要有：
如何将数据组合成数据块，在数据链路层中称这种数据块为帧（frame），帧是数据链路层的传送单位；如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何调节发送速率以使与接收方相匹配；以及在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。
该协议位于OSI七层协议中数据链路层，数据链路层分为上层LLC（逻辑链路控制），和下层的MAC（介质访问控制），MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质。
在发送数据的时候，MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC（逻辑链路控制）层。
不管是在传统的有线局域网（LAN）中还是在目前流行的无线局域网（WLAN）中，MAC协议都被广泛地应用。
在传统局域网中，各种传输介质的物理层对应到相应的MAC层，目前普遍使用的网络采用的是IEEE802.3的MAC层标准，采用CSMA/CD访问控制方式；而在无线局域网中，MAC所对应的标准为IEEE802.11，其工作方式采用DCF（分布控制）和PCF（中心控制）。
2、设计数据链路层的原因
（1）在原始的物理线路上传输数据信号是有差错的。
（2）设计数据链路层的主要目的就是在原始的、有差错的物理传输线路的基础上，采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成逻辑上无差错的数据链路，向网络层提供高质量的服务。
（3）从网络参考模型的角度看，物理层之上的各层都有改善数据传输质量的责任，数据链路层是最重要的一层。
数据链路层的最基本的功能是向该层用户提供透明的和可靠的数据传送基本服务。
透明性是指该层上传输的数据的内容、格式及编码没有限制，也没有必要解释信息结构的意义；可靠的传输使用户免去对丢失信息、干扰信息及顺序不正确等的担心。
在物理层中这些情况都可能发生，在数据链路层中必须用纠错码来检错与纠错。
数据链路层是对物理层传输原始比特流的功能的加强，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一无差错的线路。
如它定义了数据帧怎样在介质上进行传输。
在共享同一个带宽的链路中，对连接介质的访问是“先来先服务”的。
物理寻址在此处被定义，逻辑拓扑（信号通过物理拓扑的路径）也在此处被定义。
线路控制、出错通知（不纠正）、帧的传递顺序和可选择的流量控制也在这一子层实现。
3、数据链路层的功能实现
该层用户提供透明的和可靠的数据传送基本服务。
透明性是指该层上传输的数据的内容、格式及编码没有限制，也没有必要解释信息结构的意义；可靠的传输使用户免去对丢失信息、干扰信息及顺序不正确等的担心。
在物理层中这些情况都可能发生，在数据链路层中必须用纠错码来检错与纠错。
数据链路层是对物理层传输原始比特流的功能的加强，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一无差错的线路。
三、www服务在网络层的实现
1、网路层的任务
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组进行发送。
将报文交给目的主机有两种交互方式一是直接交互和间接交互.对数据报进行分组转发是主要工作。
网络层向上之只提供简单灵活的，无连接的，尽最大努力交互的数据报服务网络层不提供服务质量的承诺，不保证分组交付的时限，所传送的分组可能出错吗，丢失重复失序进程之间的通信的可靠性由传输层负责。
网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。
它提供的服务使传输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。
如果您想用尽量少的词来记住网络层，那就是“路径选择、路由及逻辑寻址”。
为了说明网络层的功能，如图4.1所示的交换网络拓扑结构，它是由若干个网络节点按照任意的拓扑结构相互连接而成的。
网络层关系到通信子网的运行控制，体现了网络应用环境中资源子网访问通信子网的方式。
网络层从物理上来讲一般分布地域宽广，从逻辑上来讲功能复杂，因此是OSI模型中面向数据通信的下三层（也即通信子网）中最为复杂。
路由选择和中继，激活,终止网络连接。
在一条数据链路上复用多条网络连接,多采取分时复用技术。
差错检测与恢复。
排序,流量控制。
服务选择。
网络管理。
2、网络层实现
用分组交换
高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活以分组为传送单位和查找路由。
迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组。
可靠保证可靠性的网络协议，分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。
分组转发的实现
有四个A类网络通过三个路由器连接在一起。
每一个网络上都可能有成千上万个主机。
可以想像，若按目的主机号来制作路由表，则所得出的路由表就会过于庞大。
但若按主机所在的网络地址来制作路由表，那么每一个路由器中的路由表。
四、WWW在运输层的服务
1、运输层需要解决的问题：
（1）WWW服务在传输层使用的是TCP协议，所以负责可靠性的传输。
由于进程的创建和撤销都是动态的，发送方几乎无法识别其他机器上的进程。
（2）有时我们会改换接收报文的进程，但并不需要通知所有发送方。
（3）我们往往需要利用目的主机提供的功能来识别终点，而不需要知道实现这个功能的进程。
2、运输层基本功能
传输层（TransportLayer）是最重要,最关键的一层,是唯一负责总体的数据传输和数据控制的一层。
传输层提供端到端的交换数据的机制。
传输层对会话层等高三层提供可靠的传输服务,对网络层提供可靠的目的地站点信息。
当网络的边缘部分中的两个主机使用网络的核心部分的功能进行端到端的通信时，只有位于网络边缘部分的主机的协议栈才有运输层，而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能。
3、TCP功能的实现
该协议主要用于在主机间建立一个虚拟连接，以实现高可靠性的数据包交换。
IP协议可以进行IP数据包的分割和组装，但是通过IP协议并不能清楚地了解到数据包是否顺利地发送给目标计算机。
而使用TCP协议就不同了，在该协议传输模式中在将数据包成功发送给目标计算机后，TCP会要求发送一个确认；如果在某个时限内没有收到确认，那么TCP将重新发送数据包。
另外，在传输的过程中，如果接收到无序、丢失以及被破坏的数据包，TCP还可以负责恢复。
五、WWW服务在应用层的实现
1、需解决的问题：
（1）怎样标志分布在整个因特网上的万维网文档？
使用统一资源定位符URL（UniformResourceLocator）来标志万维网上的各种文档。
使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符URL。
（2）用何协议实现万维网上各种超链的链接？
在万维网客户程序与万维网服务器程序之间进行交互所使用的协议，是超文本传送协议HTTP（HyperTextTransferProtocol）。
HTTP是一个应用层协议，它使用TCP连接进行可靠的传送。
（3）怎样使各种万维网文档都能在因特网上的各种计算机上显示出来，同时使用户清楚地知道在什么地方存在着超链？
超文本标记语言HTML（HyperTextMarkupLanguage）使得万维网页面的设计者可以很方便地用一个超链从本页面的某处链接到因特网上的任何一个万维网页面，并且能够在自己的计算机屏幕上将这些页面显示出来。
（4）用何协议实现万维网上各种超链的链接？
在万维网客户程序与万维网服务器程序之间进行交互所使用的协议，是超文本传送协议HTTP（HyperTextTransferProtocol）。
HTTP是一个应用层协议，它使用TCP连接进行可靠的传送。
（5）怎样使用户能够很方便地找到所需的信息？
为了在万维网上方便地查找信息，用户可使用各种浏览工具。
请求报文---------从客户向服务器发送请求报文。
响应报文---------从服务器到客户的回答。
2、WWW用的协议：
超文本传输协议HTTP
定义了浏览器怎样向万维网服务器请求万维网文档，以及服务器怎样把文档传送给浏览器。
HTTP是面向事物的.
特点：
1.以超文本方式组织网络多媒体信息
2.用户可以在世界范围内任意查找、检索、浏览及添加信息。
3.提供生动直观、易于使用且统一的图形用户界面。
4.服务器之间可以互相链接。
5.可以访问图像、声音、影像和文本型信息。
超文本传输协议HTTP（HypertextTransferprotocol）是用来在浏览器和WWW服务器之间传送超文本的协议。
HTTP协议由两部分组成：
从浏览器到服务器的请求集和从服务器到浏览器的应答集。
HTTP协议是一种面向对象的协议，为了保证WWW客户机与WWW服务器之间通信不会产生二义性，HTTP精确定义了请求报文和响应报文的格式。
请求报文：
从WWW客户向WWW服务器发送请求报文。
响应报文：
从WWW服务器到WWW客户的回答。
HTTP会话过程包括四个步骤：
连接、请求、应答、关闭。
每个万维网站点都有一个服务器进程，它不断地监听TCP的80端口，以便发现是否具有浏览器（即客户进程）向它发出连接建立请求，一旦监听到连接建立请求并建立了TCP连接之后，浏览器就向服务器发出浏览某个页面的请求，服务器接着就返回所请求的页面作为响应。
最后，TCP连接就被释放了。
在浏览器和服务器之间的请求和响应的交互，必须按照规定的格式和遵循一定的规则。
这些格式和规则就是超文本传送协议HTTP。
WWW以客户/服务器（Client/server）模式进行工作。
运行WWW服务器程序并提供WWW服务的机器被称为WWW服务器；在客户端，用户通过一个被称为浏览器（browser）的交互式程序来获得WWW信息服务。
常用到的浏览器有Mosaic、Netscape和微软的IE（Internetexplorer）。
用户浏览页面的方法有两种：
一种方法是在浏览器的地址窗口中键入所要找的页面的URL。
另一种方法是在某一个页面中用鼠标点击一个可选部分，这时浏览器自动在因特网上找到所要链接的页面。
对于每个WWW服务器站点都有一个服务器监听TCP的80端口，看是否有从客户端（通常是浏览器）过来的连接。
当客户端的浏览器在其地址栏里输入一个URL或者单击WEB页上的一个超链接时，WEB浏览器就要检查相应的协议以决定是否需要重新打开一个应用程序，同时对域名进行解析以获得相应的IP地址。
然后，以该IP地址并根据相应的应用层协议即HTTP所对应的TCP端口与服务器建立一个TCP连接。
连接建立之后，客户端的浏览器使用HTTP协议中的“GET”功能向WWW服务器发出指定的WWW页面请求，服务器收到该请求后将根据客户端所要求的路径和文件名使用HTTP协议中的“PUT”功能将相应HTML文档回送到客户端，如果客户端没有指明相应的文件名，则由服务器返回一个缺省的HTML页面。
页面传送完毕则中止相应的会话连接。
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