計算機網(wǎng)絡技術2016新版第10章Internet

1、. Internet實現(xiàn)技術1.域名系統(tǒng)為什么有了IP地址還需要域名?域 名 - 用字符表示的網(wǎng)絡主機名，是一種主機標識符；IP地址 - 數(shù)字型,難于記憶與理解； 域 名 - 字符型，直觀，便于記憶與理解；IP地址 - 用于網(wǎng)絡層； 域 名 - 用于應用層；IP地址與域名應該是全網(wǎng)唯一的，它們之間具有對應關系；域名系統(tǒng)(domain system)域名系統(tǒng)的發(fā)展歷史70年代，ARPANET的規(guī)模比較小，它只有幾百臺主機組成；SRI(the Stanford Research Institute)網(wǎng)絡信息中心的hosts.txt文件包含了所有主機的信息，同時也包括了連接到每臺主機的名字到IP地址

2、的映射；hosts.txt文件由SRI網(wǎng)絡信息中心負責進行維護；SRI網(wǎng)絡信息中心每周更新數(shù)據(jù)一次到兩次，每次更新后的數(shù)據(jù)由SRI網(wǎng)絡信息中心的主機向外發(fā)送；ARPANET管理人員也將它們的改動用E-mail發(fā)送給SRI網(wǎng)絡信息中心，同時定期從SRI網(wǎng)絡信息中心的主機獲取最新的hosts.txt文件；但是隨著ARPANET的增長， 這種工作方式無法再維持下去； 一方面，hosts.txt文件的大小隨ARPANET的規(guī)模在增長； 更新過程所帶來的通信量增長更快； 這就帶來了通信量、名字沖突與一致性等一系列新的問題；在hosts.txt文件中不能有兩臺計算機具有相同名字的主機名，但是SRI網(wǎng)絡信息

3、中心無法管理到主機的命名；ARPANET 的管理機構針對這個問題提出一個新系統(tǒng)的設計思想。新的系統(tǒng)應具備以下特征： *應允許本地數(shù)據(jù)具有全局可訪問性； *分散管理，以消除單臺主機管理時的通信瓶頸，減輕通信擁塞； *本地管理員可以很容易地完成數(shù)據(jù)更新任務。 顯然，要達到以上要求就必須使用層次型結構的命名機制。USC的信息科學研究所Paul Mockapetris完成了新系統(tǒng)結構的設計，并于1984年在RFC882、883中公布了該成果，定義了域名系統(tǒng)。這些 RFC 后來由RFC1034與RFC1035代替，形成了當前使用的域名系統(tǒng)；域名系統(tǒng)的基本概念層次型命名(hierarchy naming)

4、機制 *基于結構化的思想; *對應于層次型名字空間(hierarchy namespace)的管理結構的層 次; *名字空間管理組織形成一種層次型樹狀結構,各層管理機構與再 后的主機節(jié)點都有相應的標識符; *主機的名字就是從樹葉到樹根路徑上各節(jié)點標識符的有序序列； *層次型名字管理機制-域名系統(tǒng)；域名系統(tǒng)-抽象-規(guī)定名字語法與名字管理特權的分配規(guī)則； -具體-描述名字-地址映射的分布式計算機系統(tǒng) 的實現(xiàn)；Internet層次型名字管理方法最高一級的名字空間-“網(wǎng)點名”(site name)，一個網(wǎng)點是整個Internet中的一部分，它是由若干個子網(wǎng)組成；每個網(wǎng)點又可以分成若干個子網(wǎng)或“管理組”

5、(administrative group)，第二級名字空間劃分為“組名”(group name)；組名之下的第三級才是主機的“本地名”； 這樣，“管理組”、“點”就形成了“子域”與“域”的關系，“本地名組名網(wǎng)點名”便組成了一個完整的、通用的層次型主機名的結構。例如，一個典型的主機名可以寫為：，它表示的是中國科研教育網(wǎng)上的南開大學計算機系網(wǎng)絡實驗室的一臺主機： 主機名與它的IP地址一一對應，例子中的主機名所對應的IP地址為：93； 因此，在Internet上訪問一臺主機即可以使用它的主機名，也可以使用它的IP地址；實際域名命名規(guī)律域名系統(tǒng)是采用分層管理的，其結構如一個倒立

6、的樹，層次型命名機制與Internet的結構是一一對應的；美國的Internet的基本的組織類型代碼有以下七種： .int 國際組織 .com 商業(yè)組織 .edu 教育組織 .gov 政府組織 .mil 軍事組織 .org 非商業(yè)組織 .net 網(wǎng)絡組織1997年又增加了以下新的組織類型代碼： .firm 商業(yè)公司 .store 商品銷售企業(yè) .web 與WWW相關的實體 .arts 文化和娛樂實體 .info 提供信息服務的實體 .nom 個體或個人實際Internet主機域名的一般格式是：主機名.單位名.類型名.國家代碼; intcomedugovmilibmnetcnusjp.umnsu

7、nengorgcseeeducompku nankaieecsnetlab普通國家我國主機域名的命名方法中國最高域名為“.cn” ；第二級域名類型有： .edu 教育機構 .co 公司 .go 政府機構 .or 非盈利組織 .ac 大學、研究所內的學術機構 .bj 北京地區(qū) .tj 天津地區(qū)第三部分一般表示主機所在的域或單位, 如.nankai表示南開大學;主機域名的第四部分表示主機所在的院、系、研究室等下一級單位，主機較多的單位，命名時可能會進一步細分； 例如主機域名： netlab .cs .nankai .edu .cn 網(wǎng)絡實驗室 計算機系 南開大學 教育機構 中國 表示的是中國南開大

8、學計算機系網(wǎng)絡實驗室的主機。例如主機域名為： ftp .microsoft .com FTP服務器 微軟公司 商業(yè)機構 國別省略(美國) 表示的是美國微軟公司的FTP服務器美國的主機域名省略了國名。域名空間邏輯結構圖：域 子域.“.microsoft.ftpwww.“ ”“ ”域名解析：域名系統(tǒng)是用一個分布式主機信息數(shù)據(jù)庫管理著整個Internet的主機名與IP地址，因此這個分布式主機信息數(shù)據(jù)庫也是分層結構的；域名解析：名字服務器：- 一種服務器軟件，運行在指定的機器上，完成名 字-地址解析任務；域名解析采用Client/Server方式工作， Client-請求名字解析服務- 名

9、字解析器（name resolver)；對應于域名結構，互連網(wǎng)中的多個名字服務器也構成層次結構；IP地址域名正向解析反向解析域名服務器邏輯結構： 名字服務器可以位于互連網(wǎng)的任意位置； 服務器樹的邏輯結構與Internet的域名層次結構是完全一致的； 根服務器是中央服務器，任何部門獲得一個子域的管理權，就需要建立一個相應的名字服務器；根根服務器服務器服務器服務器.服務器服務器.服務器服務器.服務器服務器服務器服務器服務器服務器域名解析方法：域名解析采取自頂向下的算法，從根服務器到葉服務器，在其中的某個節(jié)點

10、上一定能找到所需要的名字-地址映射；由于父子節(jié)點的上下管轄關系，名字解析過程直需要走一條從樹中某個節(jié)點（比如根）開始到另一節(jié)點（比如某個葉節(jié)點）的一條自頂向下的單向路徑，無須回追朔，更不用查詢整個服務器樹；域名解析基本方法：遞歸解析（recursive resolution) 反復解析（iterative resolution)遞歸解析-要求名字服務器系統(tǒng)一次性完成全部名字-地址變換；反復解析-每次請求一個名字服務器，不行再去請求第二個名字服務器；比較：遞歸解析-主要任務由名字服務器完成； 反復解析-主要任務由客戶機解析器軟件完成；開始構造域名請求包將域名請求包發(fā)送到某個名字服務器名字是否在本

11、服務器所屬子網(wǎng)？哪種解析方式？產生一個指向下一個名字服務器的應答并回送求解者從數(shù)據(jù)庫中取出相應的地址，并將結果回送求解者請求下一個名字服務器進行域名解析，并將結果回送求解者 結束下一次求解反復求解NY遞歸求解求解者操作名字服務器操作反向域名解析（inverse resolution)：反向域名解析 - 根據(jù)IP地址解析相應的域名；反向域名解析的困難： *同一個IP地址可能對應多個域名； *IP地址與域名服務器樹型結構沒有任何關系，要找到合適的映 射，只有逐個搜索整個服務器組； 這就是域名系統(tǒng)一產生就有反向域名解析問題，但未得到廣泛 應用的主要原因；為了解決上述問題，域名系統(tǒng)設計了一種特殊的“指

12、針詢問”（pointer query)報文；指針詢問報文中欲解析的IP地址被表達為域名一樣可顯示串形式，并加上反向域名解析域名“”,如： IP地址為 aaa.bbb.ccc.ddd 指針詢問報文中表示為 ServerLANRouterInternet5D6域名解析效率問題：域名解析的基本方法是沿名字服務器樹自頂向下進行，但域名解析效率低，原因是： *大多數(shù)解析是在本地域內進行； *如果每次都從最高層域名服務器進行，根服務器負荷太重； *根服務器一旦出

13、現(xiàn)故障，系統(tǒng)不能工作；改進方法： *兩步法 - 第一步：本地解析；如不能解決，則采取第二步： 自頂向下解析； *名字緩存（ name caching) - 在名字服務器開辟一個專用內存區(qū)，存放最近解析過的 名字與相應的地址，以及一個描述解析該名字服務器位 置的記錄； - 服務器一旦接受到解析請求時，可以采用兩步法；2. Internet接入方法InternetInternetInternetServiceProviderOn-lineServiceProviderInternetModemLANTelephoneSLIP/PPPTerminalemulation2. SLIP/PPP conn

14、ection3. On-line service connection1. Network connectionRouter10.4 電子郵件10.4.1 概述(e-mail) 是因特網(wǎng)上使用得最多的和最受用戶歡迎的一種應用。電子郵件將郵件發(fā)送到ISP的郵件服務器，并放在其中的收信人(mail box)中，收信人可隨時上網(wǎng)到ISP的郵件服務器進行讀取。SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)RFC 821和因特網(wǎng)文本報文格式RFC 822，它們已成為因特網(wǎng)的事實上的標準。 由于因特網(wǎng)的SMTP只能傳送可打印的ASCII碼郵件，因此在1993年又制定了新的電子郵件

15、標準RFC 1521, 1522，即“”(Multipurpose Internet Mail Extensions)。MIME在其郵件首部中說明了郵件的數(shù)據(jù)類型(如文本、聲音、圖像、視像等)。MIME郵件可同時傳送多種類型的數(shù)據(jù)。這在多媒體通信環(huán)境下是非常有用的。 一個電子郵件系統(tǒng)應具有圖9-8所示的3個主要組成部件，這就是、，以及電子郵件使用的10.4 電子郵件Internet郵件服務器郵件服務器客戶機客戶機發(fā)送方接收方UA(User Agent)就是用戶與電子郵件系統(tǒng)的接口，在大多數(shù)情況下它就是在用戶PC機中運行的程序。 用戶代理至少應當具有以下3個功能： 。 。 。是電子郵件系統(tǒng)的核心

16、構件。郵件服務器需要使用。一個協(xié)議用于，即SMTP協(xié)議，而另一個協(xié)議用于，即POP (Post Office Protocol)。10.4 電子郵件 電子郵件由(envelope)和(content)兩部分組成 TCP/IP體系的電子郵件系統(tǒng)規(guī)定(e-mail address)的格式如下：收信人郵箱名郵箱所在主機的域名 在發(fā)送電子郵件時，。10.4 電子郵件10.4.2 簡單郵件傳送協(xié)議SMTP 使用SMTP時，收信人可以是和發(fā)信人連接在同一個本地網(wǎng)絡上的用戶，也可以是因特網(wǎng)上其他網(wǎng)絡的用戶，或者是與因特網(wǎng)相連但不是TCP/IP網(wǎng)絡上的用戶。1連接建立2郵件傳送3連接釋放10.4 電子郵件10

17、.4.3 電子郵件的信息格式 一個電子郵件分為和兩大部分。 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。 “To:”后面填入一個或多個收信人的電子郵件地址。 “Subject:”是郵件的。它反映了郵件的主要內容。 郵件首部還有一項是抄送“Cc:”。這兩個字符來自“Carbon copy”，意思是留下一個“”。這是借用舊的名詞，表示應給某某人發(fā)送一個郵件副本。10.4 電子郵件10.4.4 郵件讀取協(xié)議POP3和IMAP 現(xiàn)在常用的郵件讀取協(xié)議有兩個，即郵局協(xié)議第三個版本POP3和IMAP (Internet Message Access Protocol)

18、?，F(xiàn)分別討論如下。 郵局協(xié)議POP是一個非常簡單、但功能也有限的郵件讀取協(xié)議。 POP服務器只有在用戶輸入鑒別信息(用戶名和口令)后才允許對郵箱進行讀取。10.4 電子郵件 在使用IMAP時，所有收到的郵件同樣是先送到ISP的郵件服務器的IMAP服務器。而在用戶的PC機上運行IMAP客戶程序，然后與ISP的郵件服務器上的IMAP服務器程序建立TCP連接。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(lián)機協(xié)議。 注意不要將郵件讀取協(xié)議POP和IMAP與郵件傳送協(xié)議SMTP弄混。發(fā)信人的用戶代理向源郵件服務器發(fā)送郵件，以及源郵件服務器向目的郵件服務器

19、發(fā)送郵件，都是使用SMTP協(xié)議。而POP和IMAP則是用戶從目的郵件服務器上讀取郵件所使用的協(xié)議。10.4.5 通用因特網(wǎng)郵件擴充MIME1MIME概述（1）SMTP不能傳送可執(zhí)行文件或其他的二進制對象。（2）SMTP限于傳送7位的ASCII碼。（3）SMTP服務器會拒絕超過一定長度的郵件。（4）某些SMTP的實現(xiàn)并沒有完全按照RFC 821的SMTP標準。10.4 電子郵件 MIME增加的5個新的郵件首部的名稱及其意義(有的可以是選項)。（1）MIME-Version：標識MIME的版本?，F(xiàn)在的版本號是1.0。若無此行，則為英文文本。（2）Content-Description：這是可讀字符

20、串，說明此郵件是什么。和郵件的主題差不多。（3）Content-Id：郵件的惟一標識符。（4）Content-Transfer-Encoding：在傳送時郵件的主體是如何編碼的。（5）Content-Type：說明郵件的性質。10.4 電子郵件2內容傳送編碼 下面介紹幾種常用的Content-Transfer-Encoding。 最簡單的編碼使用7 bit或8 bit(即7位或8位ASCII碼)，而每行不能超過1000個字符。 另一種編碼稱為quoted-printable，這種編碼方法可用于當郵件中包含了非英文的文本。 對于任意的二進制文件，可用base64編碼(有人稱為ASCII armo

21、r)。10.4 電子郵件3內容類型 MIME標準規(guī)定Content-Type說明必須含有兩個標識符，即內容(type)和(subtype)，中間用“/”分開。 表9-1列出了7種基本內容類型和15種子類型，以及簡單的說明。10.4 電子郵件表表9-1 可可 出出 現(xiàn)現(xiàn) 在在MIME Content-T ype說說 明明 中中 的的 七七 種種 基基 本本 類類 型型 及及 其其 意意 義義內內 容容 類類 型型子子 類類 型型說說 明明T ext(正正 文文 )p lain無無 格格 式式 的的 文文 本本richtext有有 少少 量量 格格 式式 命命 令令 的的 文文 本本Im age(

22、圖圖 像像 )gifG IF格格 式式 的的 靜靜 止止 圖圖 像像jp egJP EG格格 式式 的的 靜靜 止止 圖圖 像像A ud io(音音 頻頻 )b asic可可 聽聽 見見 的的 聲聲 音音V id eo(視視 頻頻 )m p egM PE G格格 式式 的的 影影 片片A pp licationoctet-stream不不 間間 斷斷 的的 字字 節(jié)節(jié) 序序 列列(應應 用用 )p ostscrip tP ostScrip t可可 打打 印印 文文 檔檔10.4 電子郵件電子郵件rfc822M IM E R F C 822郵郵 件件M essag ep artial為為 傳傳

23、輸輸 將將 郵郵 件件 分分 割割 開開(報報 文文 )externa l-b od y郵郵 件件 必必 須須 從從 網(wǎng)網(wǎng) 上上 獲獲 取取m ixed按按 規(guī)規(guī) 定定 順順 序序 的的 幾幾 個個 獨獨 立立 部部分分M ultip artalternativ e不不 同同 格格 式式 的的 同同 一一 郵郵 件件(多多 部部 分分 )p arallel必必 須須 同同 時時 讀讀 取取 的的 幾幾 個個 部部 分分d igest每每 一一 個個 部部 分分 是是 一一 個個 完完 整整 的的R F C 822郵郵 件件10.4 電子郵件電子郵件10.5 文件傳送協(xié)議FTP10.5.1 概述

24、FTP (File Transfer Protocol)是因特網(wǎng)上使用得最廣泛的文件傳送協(xié)議。 文件共享協(xié)議中的另一大類是(on-line access)。10.5.2 FTP的主要工作原理 文件傳送協(xié)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(tǒng)下處理文件的不兼容性。 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，負責接受新的請求；另外有若干個，負責處理單個請求。 FTP的工作情況如圖9-5所示。 在進行文件傳輸時，F(xiàn)TP的客戶和服務器之間要建立兩個連接：“”和“”。10.5 文件傳送

25、協(xié)議FTP FTP一般都是交互式地工作。作為例子，圖9-6給出了用戶機器上顯示出的信息。10.5 文件傳送協(xié)議FTP10.5.3 簡單文件傳送協(xié)議TFTP和網(wǎng)絡文件系統(tǒng)NFS TCP/IP協(xié)議族中還有一個TFTP (Trivial File Transfer Protocol)，它是一個很小且易于實現(xiàn)的文件傳送協(xié)議RFC 1350, 783。 TFTP的主要優(yōu)點有兩個。第一，TFTP可用于UDP環(huán)境。第二，TFTP代碼所占的內存較小。10.5 文件傳送協(xié)議FTP TFTP的主要特點是：（1）每次傳送的數(shù)據(jù)PDU中有512字節(jié)的數(shù)據(jù)，但最后一次可不足512字節(jié)；（2）數(shù)據(jù)PDU也稱為文件塊(bl

26、ock)，每個塊按序編號，從1開始；（3）支持ASCII碼或二進制傳送；（4）可對文件進行讀或寫；（5）使用很簡單的首部。10.5 文件傳送協(xié)議FTP10.6 遠程登錄TELNET。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)。 現(xiàn)在由于PC機的功能越來越強，用戶就較少使用TELNET了。 圖9-7說明了NVT的意義。10.7 WWW10.7.1 概述WWW (World Wide Web)并非某種特殊的計算機網(wǎng)絡。萬維網(wǎng)是一個大規(guī)模的、聯(lián)機式的信息儲藏所，英文簡稱為Web。圖9-9說明了萬維網(wǎng)提供分布式服務的特點。其它信息資源Web

27、 Server 2Web Server 1html文件html文件HTTP透明訪問所連接的信息WWW客戶程序 正是由于萬維網(wǎng)的出現(xiàn)，使因特網(wǎng)從僅由少數(shù)計算機專家使用變?yōu)槠胀ò傩找材芾玫男畔①Y源。 萬維網(wǎng)是一個分布式的(hypermedia)系統(tǒng)，它是(hypertext)系統(tǒng)的擴充。 萬維網(wǎng)以客戶服務器方式工作。，。在一個客戶程序主窗口上顯示出的萬維網(wǎng)文檔稱為(page)。10.7 WWW10.7.2 統(tǒng)一資源定位符URL1URL的格式:/:/ (9-2)2使用FTP的URL3使用HTTP的URLhttp:/:/10.7 WWW10.7.3 超文本傳送協(xié)議H

28、TTP1HTTP的操作過程 萬維網(wǎng)的大致工作過程如圖9-10所示。10.7 WWW HTTP規(guī)定在HTTP客戶與HTTP服務器之間的每次交互都由一個ASCII碼串構成的請求和一個“類MIME (即RFC 822 MIME-like)”的響應組成。 用戶瀏覽頁面的方法有兩種。一種方法是在瀏覽器的Location窗口中鍵入所要找的頁面的URL。另一種方法是在某一個頁面中用鼠標點擊一個可選部分，這時瀏覽器自動在因特網(wǎng)上找到所要鏈接的頁面。10.7 WWW2萬維網(wǎng)高速緩存(Web cache)是一種網(wǎng)絡實體，它能代表瀏覽器發(fā)出HTTP請求，因此萬維網(wǎng)高速緩存又稱為(proxy server)。 設圖9

29、-11中的校園網(wǎng)有許多人用PC機的瀏覽器訪問因特網(wǎng)上很多的服務器。10.7 WWW10.7 WWW3HTTP的報文結構 典型的HTTP請求報文如下：GET /dirABC/docu1.html HTTP/1.1這是請求行Connection: close 此行和以下都是首部行User-agent: Mozilla/4.0Accept: text/html, image/gif, image/jpegAccept-language: en 此處有一個空行10.7 WWW 典型的HTTP響應報文如下：HTTP/1.1 200 OK 這是狀態(tài)行Connection: close 此行開始的6行都是首

30、部行Date: Thu,06 Aug 1998 12:00:15 GMTServer: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 09:23:24 GMTContent-Length: 8765 文件長度的字節(jié)數(shù)Content-Type: text/html 此處有一個空行DATA DATA DATA DATA DATA 從這開始就是所請求的文件10.7 WWW10.7.4 超文本標記語言HTML1HTML概述HTML (HyperText Markup Language)中的Markup的意思就是“”。因此HTML也常譯為。 當瀏覽器從服務器讀取某個頁面的HTML文檔后，就按照HTML文檔中的各種標簽，根據(jù)瀏覽器所使用的顯示器的尺寸和分辨率大小，重新進行排版并恢復出所讀取的頁面。10.7 WWW2HTML的格式與標簽(element)是HTML文檔結構的基本組成部分。一個HTML文檔本身就是一個元素。每個HTML文檔由兩個主要元素組成：(head)和(body)，主體緊接在首部的后面。首部包含文檔的(title)，以及系統(tǒng)用來標識文檔的一些其他信息。標題相當于文件名。 主體部分常由若干更小的元素組成，如(paragraph)、(table)和(list)等。 HTML用一對標簽(即一個開始標簽和一個結束標