计算机网络自顶向下方法第四版ppt第2章.ppt

1、第第2章章 应用层应用层 网络应用是计算机网络的重要功能之一。网络应用是计算机网络的重要功能之一。20世纪世纪80年代：年代：基于文本的电子邮件、文件传输、基于文本的电子邮件、文件传输、文本聊天等等。文本聊天等等。20世纪世纪90年代：年代：Web应用、应用、IP电话、视频会议等。电话、视频会议等。20世纪末：世纪末：即时讯息、即时讯息、P2P对等文件共享。对等文件共享。1学习目标和主要内容学习目标学习目标 网络应用的原理和实现方面的知识。网络应用的原理和实现方面的知识。主要内容主要内容应用层概念：应用层概念：应用层协议、客户机与服务器、进程、应用层协议、客户机与服务器、进程、套接字和运输层接

2、口。套接字和运输层接口。应用程序：应用程序：Web、电子邮件、域名系统、电子邮件、域名系统DNS及及P2P对等对等文件共享。文件共享。开发网络应用程序的方法：开发网络应用程序的方法：套接字套接字API编程。编程。2本章内容2.1 应用层协议原理应用层协议原理2.2 Web和和HTTP2.3 FTP 2.4 电子邮件电子邮件2.5 DNS2.6 P2P 文件共享文件共享2.7 TCP的套接字的套接字 编程编程2.8 UDP的套接字的套接字 编程编程2.9 构建一个构建一个 Web 服务器服务器2.10 小结小结3流行的网络应用程序流行的网络应用程序rE-mailrWebr即时讯息即时讯息r远程注

3、册远程注册rP2P文件共享文件共享r多用户网络游戏多用户网络游戏r流式存储视频片段流式存储视频片段r因特网电话因特网电话r实时视频会议实时视频会议r大规模并行计算大规模并行计算编制应用程序编制应用程序4网络应用程序的研发要点网络应用程序的研发要点r写出能够分别写出能够分别在不同端系统运行在不同端系统运行，并通过网络，并通过网络相互通信相互通信的程序。的程序。如如Web应用程序，由两个可以相互通信的程序组成应用程序，由两个可以相互通信的程序组成浏览器程序：浏览器程序：运行在用户主机上；运行在用户主机上；Web服务器程序：服务器程序：运行在运行在Web服务器主机上。服务器主机上。r应用程序软件只在

4、端系统运行，不需在网络核心设备上应用程序软件只在端系统运行，不需在网络核心设备上运行。运行。m网络核心设备无应用层，只有较低层。网络核心设备无应用层，只有较低层。如图如图2-1。5本节内容2.1.1 网络应用程序体系结构网络应用程序体系结构2.1.2 进程通信进程通信 2.1.3 应用层协议应用层协议 2.1.4 应用所需要的服务应用所需要的服务2.1.5 因特网运输协议提供的服务因特网运输协议提供的服务2.1.6 本书介绍的网络应用本书介绍的网络应用Web、文件传输、电子邮件、目录服文件传输、电子邮件、目录服务、对等文件共享等五个。务、对等文件共享等五个。62.1.1 网络应用程序体系结构网

5、络应用程序体系结构r应用程序体系结构：应用程序体系结构：规定如何在各种端系统上组规定如何在各种端系统上组织应用程序，由研发者设计织应用程序，由研发者设计 。r 三种类型：三种类型：客户机客户机/服务器服务器 对等对等 (P2P)客户机客户机/服务器与服务器与P2P的混合的混合71、客户机、客户机/服务器体系结构服务器体系结构服务器：服务器：m总是打开总是打开m为为多个客户机多个客户机请求提供服务请求提供服务m永久的永久的IPIP地址地址m可扩展为服务器场（主机群集）可扩展为服务器场（主机群集）客户机：客户机：m总是打开或间歇打开总是打开或间歇打开m向服务器发出请求向服务器发出请求m具有动态的具

6、有动态的IPIP地址地址m彼此之间彼此之间不直接通信不直接通信 如如Web应用程序：总是打开的应用程序：总是打开的Web服务器为运行在客户机主机上服务器为运行在客户机主机上的浏览器的请求提供服务（接收客户机请求，并发送响应结果）。的浏览器的请求提供服务（接收客户机请求，并发送响应结果）。服务器响应服务器响应 客户请求客户请求82、纯、纯P2P体系结构体系结构（peer-to-peer）m无（最少）打开无（最少）打开的服务器的服务器m任意端系统任意端系统（对等方）（对等方）可以可以直接通信直接通信m对等方对等方间歇地连接间歇地连接，IPIP地址地址不固定不固定m例：文件分发、因特网电话例：文件分

7、发、因特网电话等。等。可扩展度高、难以管理可扩展度高、难以管理93、客户机、客户机/服务器与服务器与P2P的混合的混合rNapster：MP3文件共享应用程序。文件共享应用程序。mP2P：对等方直接交换对等方直接交换MP3文件文件m服务器注册服务器注册/定位：定位：对等方在中心服务器上对等方在中心服务器上注册内容注册内容对等方查询相同的中心服务器以对等方查询相同的中心服务器以定位内容定位内容r即时讯息：即时讯息：mP2P：两个用户直接聊天：两个用户直接聊天m服务器检测服务器检测/定位：定位：用户在线时，向中心服务器用户在线时，向中心服务器注册其注册其IP地址地址用户联系中心服务器以用户联系中心

8、服务器以找到聊天伙伴的找到聊天伙伴的IP地址地址102.1.2 进程通信进程通信r进程进程 (process)(process)：在主机上运行的程序。在主机上运行的程序。r进程通信：进程通信：同一主机中两个进程间的通信：同一主机中两个进程间的通信：由由操作系统操作系统控制；控制；不同主机中进程间的通信：不同主机中进程间的通信：通过网络交换通过网络交换报文报文进行。进行。发送进程：发送进程：产生报文并向网络发送；产生报文并向网络发送；接收进程：接收进程：接收报文，并回送报文。接收报文，并回送报文。如图如图2-1。111、客户机和服务器进程、客户机和服务器进程r网络应用程序由网络应用程序由成对的进

9、程组成成对的进程组成，并通过网络相互发，并通过网络相互发送报文。送报文。如图如图2-1 r根据功能分别标示为客户机和服务器根据功能分别标示为客户机和服务器客户机进程：客户机进程：发起通信的进程。发起通信的进程。服务器进程：服务器进程：等待其他进程联系的进程。等待其他进程联系的进程。如如Web应用程序中，一个客户机浏览器进程向某应用程序中，一个客户机浏览器进程向某个个Web服务器进程发起联系，交换报文。服务器进程发起联系，交换报文。12说明：说明：P2P结构的应用程序也可分别看成是客户机进程结构的应用程序也可分别看成是客户机进程或服务器进程。或服务器进程。如，对等方如，对等方A（客户机客户机）请

10、求对等方）请求对等方B（服务器服务器）发送某个文件。发送某个文件。132、套接字、套接字(socket)套接字：套接字：同一台主机内同一台主机内应用层与运输层应用层与运输层之间的接口。之间的接口。也叫应用程序和网络之间的也叫应用程序和网络之间的应用程序应用程序接口接口API,是在是在网络上建立网络应用程序的网络上建立网络应用程序的可编程接口可编程接口。进程具有缓存、变量的TCP套接字套接字主机或服务器进程具有缓存、变量的TCP套接字套接字主机或服务器因特网由操作系统控制由应用研发者控制应用层应用层运输层运输层14进程与套接字关系进程与套接字关系进程类似进程类似房子房子，套接字是进程的，套接字是

11、进程的门门。进程通过进程通过套接字套接字在网络上发送和接收报文。在网络上发送和接收报文。进程具有缓存、变量的TCP套接字套接字主机或服务器进程具有缓存、变量的TCP套接字套接字主机或服务器因特网由操作系统控制由应用研发者控制发送进程：发送进程：把报文推把报文推出门（套接字）。出门（套接字）。传送报文：传送报文：通过下面通过下面网络把报文传送到目网络把报文传送到目的进程门口。的进程门口。接收进程：接收进程：通过其门通过其门（套接字）接收报文（套接字）接收报文 15说明说明应用程序开发者应用程序开发者可以控制可以控制套接字应用层套接字应用层端的全部；端的全部；对套接字的对套接字的运输层端几乎运输层

12、端几乎不能控制不能控制（只能选择运输（只能选择运输层协议、设定几个运输层层协议、设定几个运输层参数等）。参数等）。应用程序开发者选择了一应用程序开发者选择了一个运输层协议，则应用程个运输层协议，则应用程序就建立在由该协议提供序就建立在由该协议提供的运输层服务之上。如的运输层服务之上。如TCP协议。协议。进程具有缓存、变量的TCP套接字主机或服务器进程具有缓存、变量的TCP套接字主机或服务器因特网由操作系统控制由操作系统控制由应用研发者控制由应用研发者控制163、进程寻址、进程寻址主机上的进程可以有多个主机上的进程可以有多个。网络中有多个主机网络中有多个主机，每个主机上有多个进程。，每个主机上有

13、多个进程。r进程识别信息：表示进程识别信息：表示哪台主机上的哪一个进程。哪台主机上的哪一个进程。源主机上的进程向目的主机上的进程发送报文时，源主机上的进程向目的主机上的进程发送报文时，应带有接收进程的识别信息（标识）。应带有接收进程的识别信息（标识）。r进程寻址：进程寻址：根据根据进程识别信息进程识别信息找到相应进程。找到相应进程。如何识别如何识别进程？进程？确定主机确定主机确定进程确定进程17进程识别信息（两部分）进程识别信息（两部分）r主机名称或地址：主机名称或地址：网络中的哪一个主机。网络中的哪一个主机。因特网中，用因特网中，用IP地址地址标识标识（32位，全球惟一）。位，全球惟一）。r

14、进程的标识：进程的标识：主机中的哪一个进程。主机中的哪一个进程。因特网中，采用因特网中，采用端口号端口号标识标识(port number)。常用的应用程序被指派固定的端口号常用的应用程序被指派固定的端口号（周知端口）周知端口）。如，如，Web服务进程服务进程(HTTP协议协议)：80 邮件服务进程邮件服务进程(SMTP协议协议)：25创建一个新的网络应用程序时，必须分配一个新的端创建一个新的网络应用程序时，必须分配一个新的端口号。不重复。口号。不重复。184、用户代理（、用户代理（user agent）是用户与网络应用程序之间的接口。是用户与网络应用程序之间的接口。如如:WebWeb应用的用户

15、代理：应用的用户代理：是一些浏览器软件。是一些浏览器软件。一个通过套接字收发报文，并提供用户接口的进程。一个通过套接字收发报文，并提供用户接口的进程。电子邮件应用程序用户代理：电子邮件应用程序用户代理：是是“邮件阅读器邮件阅读器”。允许用户进行邮件的撰写和阅读。允许用户进行邮件的撰写和阅读。192.1.3 应用层协议应用层协议 定义了定义了运行在不同端系统上的应用程序运行在不同端系统上的应用程序进程间传递报进程间传递报文的格式和方式文的格式和方式。r具体内容：具体内容：交换的报文类型：交换的报文类型：如请求报文和响应报文；如请求报文和响应报文；各种报文类型的语法：各种报文类型的语法：报文中的各

16、个字段及描述；报文中的各个字段及描述；字段的语义：字段的语义：字段包含信息的含义；字段包含信息的含义；进程何时、如何发送报文及对报文进行响应的规则。进程何时、如何发送报文及对报文进行响应的规则。20说明说明r公共领域协议：公共领域协议：由标准文档由标准文档RFC定义，如定义，如HTTP。专用层协议：专用层协议：如如P2P使用的协议。使用的协议。r应用层协议应用层协议是网络应用的一部分。是网络应用的一部分。如如Web应用，客户机从应用，客户机从Web服务器获得服务器获得“文档文档”。组成：组成：HTML、Web浏览器、浏览器、Web服务器程序，以及服务器程序，以及一个应用层协议一个应用层协议HTTP(超文本传输协议超文本传输协议)等。等。HTTP定义了在浏览器程序和定义了在浏览器程序和Web服务器程序间传输的服务器程序间传输的报文格式和序列。报文格式和序列。其他协议：电子邮件协议其他协议：电子邮件协议SMTP等等等等212.1.4 应用程序所需要的服务应用程序所需要的服务q应用程序间通信：应用程序间通信：由由运输协议运输协议跨越网络将发送进程的跨越网络将发送进程的报文传输到接收进程的门户