计算机网络_06_应用层

6.1 域名系统DNS

6.1.1 域名系统概述

域名系统(Domain Name System, DNS)是

1）一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库；

2）一个使得主机能够查询分布式数据库，进而得到IP-域名映射信息的应用层协议。

DNS服务器通常是运行BING(Berkely Internet Name Domain)软件的UNIX主机。DNS协议运行在UDP之上，使用53号端口。

 

6.1.2 互联网的域名结构

• 互联网采用了层次树结构的命名方式；
• 任何一个连接在互联网上的 公共可访问 主机或路由器，都应当有一个唯一的层次结构的名字，即域名；
• 域名由多个标号序列组成，各个标号序列之间用符号 . 隔开： ... . 三级域名.二级域名.顶级域名；
• 各标号分别代表不同级别的域名。

顶级域名(top level domain, TLD)：

1）国家顶级域名: .cn,.us,.uk等；

2）通用顶级域名: .com，.net,.org,.edu,.gov等；

 

6.1.3 域名服务器

• 一个服务器所负责管辖的范围叫做区(zone)；
• 各单位根据具体情况来划分自己管辖范围的区。在一个区中，所有的节点必须是能够联通的；
• 每个区设置相应的 权限域名服务器，用来保存该区中所有主机的域名-IP映射；
• DNS服务器的管辖范围不是以 域 为单位，而是以 区 为单位。

树状结构的DNS域名服务器：

 

根域名服务器：

根域名服务器共有13套配置(不是13个主机，每套配置对应着包含大量冗余服务器的网络)，这些根域名服务器的域名分别是：

a.rootservers.net

b.rootservers.net

...

m.rootservers.net

到2020年底，全世界已经在一千多个地点安装了根域名服务器，使得世界上大部分DNS域名服务器都能就近找到一个根域名服务器。

根域名服务器并不直接把域名转换成IP地址，而是把下一步应当找的顶级域名服务器的IP地址列表告诉本地域名服务器。

 

顶级域名服务器：

TLD服务器负责管理在该服务器注册的所有二级域名。当收到DNS查询请求时，就给出相应的回答（可能是最后的结果，也可能是下一步应当找的域名服务器的IP地址）。

 

权限/权威域名服务器：

在因特网上具有公共可访问主机（如web服务器或邮件服务器）的每个组织机构必须提供公共可访问的DNS记录，这些记录将这些主机的域名映射为IP地址。这些DNS记录将由权威DNS服务器保存。一个组织机构可以选择实现自己的权威DNS服务器以保存这些记录，也可以向服务提供商支付费用，以存放自己的DNS记录到提供商的权威DNS服务器。

 

 

在浏览器栏输入一个网址，查找该网址对应的IP的过程如下：

• 浏览器调用本机的DNS客户端；
• DNS客户端发出DNS查询报文，以UDP数据报的形式发送；
• 本地域名服务器接收到请求，查看本地缓存，如果有域名-IP映射就返回给主机，如果没有就通过递归/迭代查询得到域名-IP映射返回给主机。

递归查询方式和迭代查询方式：

1）递归：

2）迭代：

迭代方式目前比较常用，因为迭代方式减少了根域名服务器的工作量。

 

域名服务器：

• 每个域名服务器都维护着一个高速缓存，存放最近使用过的域名和从何处获得名字映射信息的记录；
• 这个高速缓存可以大大减轻根域名服务器的负荷，使得互联网上的DNS查询请求和回答报文的数量大为减少；
• 为了保持高速缓存中内容的正确性，域名服务器应当为每项内容设置计时器，并处理计时器超时的项；
• 当权限域名服务器回答一个查询请求时，在响应中会指明该绑定的有效时间。增加此时间可以减少网络开销，减少此时间可以提升域名转换的准确性。

 

 

6.2 文件传送协议

6.2.1 FTP概述

文件传输协议(File Transfer Protocol, FTP)是互联网上使用最广泛的文件传输协议。它提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式，并运行文件具有存取权限。FTP屏蔽了各种计算机系统的细节，因而适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件。

FTP的特点：

1. FTP使用TCP提供可靠的运输服务；
2. FTP的主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性；
3. FTP使用B/S方式。一个FTP服务器进程可以同时为多个客户进程提供服务。FTP服务器进程分为两个大部分：一个主进程，负责接受新请求；若干个从进程，负责处理单个请求。

 

 

6.2.2 FTP的基本工作原理

 

6.2.3 简单文件传输协议TFTP

 

6.3 远程终端协议TELNET

 

6.4 万维网WWW

6.4.1 万维网概述

•  万维网以客户-服务器方式工作；
• 浏览器就是在用户计算机上的万维网客户程序。万维网文档所驻留的计算机则运行服务器程序，因此这个计算机也称为万维网服务器。

 

6.4.2 统一资源定位符URL

URL被用于标志万维网上的各种资源，每个万维网上的资源都具有唯一的标识符URL。

URL的一般格式：<协议>://<主机名>:<端口>/<路径>

协议：ftp，http，News等

主机名：可以为域名，也可以为IP

端口：默认80

 

6.4.3 超文本传输协议HTTP

用户在浏览器输入URL，点击回车之后，发生的事： 

1. 浏览器分析URL，提取出域名；
2. 首先看本地的DNS缓存是否有该域名对应IP，如果有就直接进入6. ，否则进入3.；
3. 通过DNS客户端向本地DNS服务器发送DNS请求(UDP,端口53)；
4. 本地DNS服务器收到请求后，去缓存里找，如果找到对应的IP就返回给主机，主机进入6. ，否则进入5,.；
5. 本地DNS服务器通过迭代方式找到IP，返回给主机；
6. 主机通过浏览器与对应IP建立TCP连接；
7. 浏览器发出取文件命令 GETxxxx；
8. 服务器发起响应；
9. TCP连接释放；
10. 浏览器显示内容。

 

HTTP协议的主要特点：

• HTTP是面向事务的客户-服务器协议；
• HTTP1.0是无状态的(stateless)；
• HTTP协议本身也是无连接的，虽然它使用了面向连接的TCP向上提供的服务。

 

6.4.4 万维网的文档

 

6.4.5 万维网的信息检索系统

 

6.4.6 博客和微博

 

6.4.7 社交网络

 

6.5 电子邮件

 

6.6 动态主机配置协议DHCP

 

6.7 简单网络管理协议SNMP

 

6.8 应用进程跨越网络的通信

 

6.9 P2P应用