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第9章 应 用 层
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第
9.1 域名系统DNS
9
9.2 文件传送协议FTP
章
9.3 远程登录TELNET
应
9.4 电子邮件
9.5 万维网WWW
用
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9.6 动态主机配置协议DHCP
退出
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9.1 域名系统DNS
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9.1.1 域名系统概述
第
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许 多 应 用 层 软 件 经 常 直 接 使 用 域 名 系 统 DNS
(Domain Name System)，但计算机的用户只是间接而
不是直接使用域名系统。
章
因特网的域名系统DNS是一个联机分布式数据库
系统，并采用客户服务器方式。
用
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9.1.2 因特网的域名结构
任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有
一个惟一的层次结构的名字，即域名(domain name)。
现在顶级域名TLD (Top Level Domain)有三类：
第
9
章
（1）国家顶级域名nTDL
（2）国际顶级域名Itdl
（3）通用顶级域名gTDL
图9-1是因特网名字空间的结构，它实际上是一个
倒过来的树，树根在最上面而没有名字。
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9.1.3 用域名服务器进行域名转换
第
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共有以下三种不同类型的域名服务器：
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（1）本地域名服务器(local name server)
章
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（2）根域名服务器(root name server)
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（3）授权域名服务器(authoritative name server)
图9-2是管辖区的划分举例。
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图9-3表示查询IP地址的过程。假定域名为
m.xyz.com的主机想知道另一个域名为t.y.abc.com的主
机的IP地址。于是向其本地域名服务器dns.xyz.com查
询。由于查询不到，就向根域名服务器dns.com查询。
根据被查询的域名中的“abc.com”再向授权域名服务
器dns.abc.com发送查询报文，最后再向授权域名服务
器dns.y.abc.com查询。以上的查询过程见图中的①→
②→③→④的顺序。得到结果后，按照图中的⑤→⑥
→⑦→⑧的顺序将回答报文传送给本地域名服务器
dns.xyz.com。总共要使用8个UDP报文。这种查询方
法叫做递归查询。
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以后的过程如图9-4所示。这就是递归与迭代相结
合的查询方法。可以看出，对根域名服务器来说，负
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担减轻了一半。
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9.2 文件传送协议FTP
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9.2.1 概述
文件传送协议FTP (File Transfer Protocol)是因特
网上使用得最广泛的文件传送协议。
文件共享协议中的另一大类是联机访问(on-line
access)。
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9.2.2 FTP的主要工作原理
第
文件传送协议FTP只提供文件传送的一些基本的
服务，它使用TCP可靠的运输服务。FTP的主要功能
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是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。
一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供 章
服务。FTP的服务器进程由两大部分组成：一个主进
程，负责接受新的请求；另外有若干个从属进程，负 应
责处理单个请求。
FTP的工作情况如图9-5所示。
用
在进行文件传输时，FTP的客户和服务器之间要
建立两个连接：“控制连接”和“数据连接”。
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FTP一般都是交互式地工作。作为例子，图9-6给
出了用户机器上显示出的信息。
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9.2.3 简单文件传送协议TFTP和网络
文件系统NFS
TCP/IP协议族中还有一个简单文件传送协议TFTP
(Trivial File Transfer Protocol)，它是一个很小且易于
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实现的文件传送协议[RFC 1350, 783]。
TFTP的主要优点有两个。第一，TFTP可用于
UDP环境。第二，TFTP代码所占的内存较小。
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TFTP的主要特点是：
（1）每次传送的数据PDU中有512字节的数据，
但最后一次可不足512字节；
（2）数据PDU也称为文件块(block)，每个块按序
编号，从1开始；
第
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章
（3）支持ASCII码或二进制传送；
应
（4）可对文件进行读或写；
用
（5）使用很简单的首部。
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9.3 远程登录TELNET
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远程登录TELNET是一个简单的远程终端协议。
用户用TELNET就可在其所在地通过TCP连接注册(即
登录)到远地的另一个主机上(使用主机名或IP地址)。
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现在由于PC机的功能越来越强，用户就较少使用
TELNET了。
图9-7说明了NVT的意义。
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9.4 电子邮件
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9.4.1 概述
电子邮件(e-mail) 是因特网上使用得最多的和最受
用户欢迎的一种应用。电子邮件将邮件发送到ISP的邮
件服务器，并放在其中的收信人邮箱(mail box)中，收
信人可随时上网到ISP的邮件服务器进行读取。
第
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章
应
简单邮件传送协议SMTP (Simple Mail Transfer 用
Protocol)[RFC 821]和因特网文本报文格式[RFC 822]，
层
它们已成为因特网的事实上的标准。（1982年）
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由于因特网的SMTP只能传送可打印的ASCII码邮
第
件，因此在1993年又制定了新的电子邮件标准[RFC
1521, 1522] ， 即 “ 通 用 因 特 网 邮 件 扩 充 ” MIME 9
(Multipurpose Internet Mail Extensions)。MIME在其
邮件首部中说明了邮件的数据类型(如文本、声音、图 章
像、视像等)。MIME邮件可同时传送多种类型的数据。
这在多媒体通信环境下是非常有用的。
应
一个电子邮件系统应具有图9-8所示的3个主要组
成部件，这就是用户代理、邮件服务器，以及电子邮
件使用的协议。
用
层
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层
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用户代理UA(User Agent)就是用户与电子邮件系
统的接口，在大多数情况下它就是在用户PC机中运行
的程序。
第
用户代理至少应当具有以下3个功能：
9
· 撰写。
章
· 显示。
· 处理。
应
邮件服务器是电子邮件系统的核心构件。邮件服 用
务器需要使用两个不同的协议。一个协议用于发送邮
件，即SMTP协议，而另一个协议用于接收邮件，即 层
邮局协议POP (Post Office Protocol)。
计
电子邮件由信封(envelope)和内容(content)两部分
算
机
网
组成。
TCP/IP体系的电子邮件系统规定电子邮件地址(email address)的格式如下：
收信人邮箱名@邮箱所在主机的域名
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章
应
在发送电子邮件时，邮件服务器只使用电子邮件
地址中的后一部分，即目的主机的域名。
用
层
计
算
机
网
9.4.2 简单邮件传送协议SMTP
使用SMTP时，收信人可以是和发信人连接在同
一个本地网络上的用户，也可以是因特网上其他网络
的用户，或者是与因特网相连但不是TCP/IP网络上的
用户。
第
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1．连接建立
应
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2．邮件传送
用
3．连接释放
层
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9.4.3 电子邮件的信息格式
一个电子邮件分为信封和内容两大部分。
邮件内容首部包括一些关键字，后面加上冒号。
最重要的关键字是：To和Subject。
“To:”后面填入一个或多个收信人的电子邮件地
址。。
“Subject:”是邮件的主题。它反映了邮件的主要
内容。
邮件首部还有一项是抄送“Cc:”。这两个字符来
自“Carbon copy”，意思是留下一个“复写副本”。
这是借用旧的名词，表示应给某某人发送一个邮件副
本。
第
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章
应
用
层
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9.4.4 邮件读取协议POP3和IMAP
第
机
现在常用的邮件读取协议有两个，即邮局协议第
三个版本POP3和因特网报文存取协议IMAP (Internet
Message Access Protocol)。现分别讨论如下。
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网
络
邮局协议POP是一个非常简单、但功能也有限的
邮件读取协议。
教
POP服务器只有在用户输入鉴别信息(用户名和口
令)后才允许对邮箱进行读取。
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章
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用
层
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程
在使用IMAP时，所有收到的邮件同样是先送到ISP
的邮件服务器的IMAP服务器。而在用户的PC机上运行
IMAP客户程序，然后与ISP的邮件服务器上的IMAP服
务器程序建立TCP连接。用户在自己的PC机上就可以
操纵ISP的邮件服务器的邮箱，就像在本地操纵一样，
因此IMAP是一个联机协议。
第
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章
注意不要将邮件读取协议POP和IMAP与邮件传送 应
协议SMTP弄混。发信人的用户代理向源邮件服务器发
送邮件，以及源邮件服务器向目的邮件服务器发送邮件， 用
都是使用SMTP协议。而POP和IMAP则是用户从目的
层
邮件服务器上读取邮件所使用的协议。
计
9.4.5 通用因特网邮件扩充MIME
第
算
1．MIME概述
机
网
络
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（1）SMTP不能传送可执行文件或其他的二进制
对象。
（2）SMTP限于传送7位的ASCII码。
（3）SMTP服务器会拒绝超过一定长度的邮件。
教
程
（4）某些SMTP的实现并没有完全按照[RFC 821]
的SMTP标准。
章
应
用
层
计
算
MIME增加的5个新的邮件首部的名称及其意义(有
的可以是选项)。
第
机
（1）MIME-Version：标识MIME的版本。现在
的版本号是1.0。若无此行，则为英文文本。
9
网
（2）Content-Description：这是可读字符串，说
明此邮件是什么。和邮件的主题差不多。
络
教
程
（3）Content-Id：邮件的惟一标识符。
（4）Content-Transfer-Encoding：在传送时邮件
的主体是如何编码的。
（5）Content-Type：说明邮件的性质。
章
应
用
层
计
算
机
网
络
教
程
2．内容传送编码
下 面 介 绍 几 种 常 用 的 内 容 传 送 编 码 ContentTransfer-Encoding。
第
9
最简单的编码使用7 bit或8 bit(即7位或8位ASCII 章
码)，而每行不能超过1000个字符。
另一种编码称为quoted-printable，这种编码方法 应
可用于当邮件中包含了非英文的文本。
对于任意的二进制文件，可用base64编码(有人称
为ASCII armor)。
用
层
计
算
3．内容类型
第
机
MIME标准规定Content-Type说明必须含有两个标
9
网
识符，即内容类型(type)和子类型(subtype)，中间用
章
络
“/”分开。
表9-1列出了7种基本内容类型和15种子类型，以
教
程
应
用
及简单的说明。
层
计
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表 9-1
可出现在 M IM E Cont ent-Type 说明中的七种基本类型及其意义
内 容 类 型
richtext
有少量格式命令的文本
gif
GIF 格式的静止图像
jpeg
JPEG 格式的静止图像
Audio(音频)
basic
可听见的声音
Video(视频)
mpeg
MPEG 格式的影片
Application
octet-stream
不间断的字节序列
(应用)
postscript
PostS cript 可打印文档
网
程
明
无格式的文本
Image(图像)
教
说
plain
Text(正文)
机
络
子 类 型
第
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章
应
用
层
计
算
Message
机
(报文)
教
程
MIME RFC 822 邮件
partial
为传输将邮件分割开
external-body
邮件必须从网上获取
第
9
Multipart
alternative
按规定顺序的几个独立部
章
分
不同格式的同一邮件
(多部分)
parallel
必须同时读取的几个部分
digest
每一个部分是一个完整的用
RFC 822 邮件
mixed
网
络
rfc822
应
层
计
网
MIME的内容类型中的Multipart是很有用的，因
为它使邮件增加了相当大的灵活性。标准为Multipart 第
定义了四种可能的子类型，每个子类型都提供重要功
能。
9
（1）mixed子类型允许单个报文含有多个相互独
章
立的子报文，每个子报文可有自己的类型和编码。
络
（2）alternative子类型允许单个报文含有同一数
据的多种表示。
教
（3）parallel子类型允许单个报文含有可同时显示
的各个子部分。
用
程
（4）digest子类型允许单个报文含有一组其他报
文。
层
算
机
应
计
9.5 万维网WWW
算
机
网
9.5.1 概述
万维网WWW (World Wide Web)并非某种特殊的
第
9
章
络
计算机网络。万维网是一个大规模的、联机式的信息
应
教
储藏所，英文简称为Web。图9-9说明了万维网提供分
用
布式服务的特点。
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第
机
9
网
章
络
应
教
用
程
层
计
算
正是由于万维网的出现，使因特网从仅由少数计
第
算机专家使用变为普通百姓也能利用的信息资源。
机
网
络
万维网是一个分布式的超媒体(hypermedia)系统，
它是超文本(hypertext)系统的扩充。
万维网以客户服务器方式工作。客户程序向服务
器程序发出请求，服务器程序向客户程序返回客户所
教
要的万维网文档。在一个客户程序主窗口上显示出的
程
万维网文档称为页面(page)。
9
章
应
用
层
计
9.5.2 统一资源定位符URL
算
第
1．URL的格式
机
网
络
9
<URL的访问方式>://<主机>:<端口>/<路径> (9-2)
2．使用FTP的URL
ftp://rtfm.mit.edu
3．使用HTTP的URL
教
程
章
应
用
http://<主机>:<端口>/<路径>
层
计
算
第
9.5.3 超文本传送协议HTTP
9
机
网
络
教
程
1．HTTP的操作过程
章
HTTP是面向事物得应用层协议，是客户和服务器 应
之间的请求与响应所必须遵守的规则。
万维网的大致工作过程如图9-10所示。
用
层
计
算
第
机
9
网
章
络
应
教
用
程
层
计
算
HTTP规定在HTTP客户与HTTP服务器之间的每
第
次交互都由一个ASCII码串构成的请求和一个“类
机
MIME (即[RFC 822] MIME-like)”的响应组成。
9
网
用户浏览页面的方法有两种。一种方法是在浏览
章
络
器的Location窗口中键入所要找的页面的URL。另一
应
种方法是在某一个页面中用鼠标点击一个可选部分，
教
程
用
这时浏览器自动在因特网上找到所要链接的页面。
层
计
算
机
网
2．万维网高速缓存
万维网高速缓存(Web cache)是一种网络实体，它
能代表浏览器发出HTTP请求，因此万维网高速缓存
又称为代理服务器(proxy server)。
络
教
程
第
9
章
应
设图9-11中的校园网有许多人用PC机的浏览器访
问因特网上很多的服务器。
用
层
计
算
第
机
9
网
章
络
应
教
用
程
层
计
算
机
网
络
教
程
3．HTTP的报文结构
典型的HTTP请求报文如下：
第
9
GET /dirABC/docu1.html HTTP/1.1
{这是请求行}
Connection: close {此行和以下都是首部行}
User-agent: Mozilla/4.0
Accept: text/html, image/gif, image/jpeg
Accept-language: en
{此处有一个空行}
章
应
用
层
计
典型的HTTP响应报文如下：
算
HTTP/1.1 200 OK {这是状态行}
Connection: close
{此行开始的6行都是首部行}
Date: Thu,06 Aug 1998 12:00:15 GMT
Server: Apache/1.3.0 (Unix)
Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 09:23:24 GMT
Content-Length: 8765
{文件长度的字节数}
Content-Type: text/html
{此处有一个空行}
DATA DATA DATA DATA DATA…
{从这开始就是所请求的文件}
机
网
络
教
程
第
9
章
应
用
层
计
算
机
网
络
教
程
9.5.4 超文本标记语言HTML
第
1．HTML概述
超文本标记语言HTML (HyperText Markup
Language)中的Markup的意思就是“设置标记”。因
此HTML也常译为超文本置标语言。
9
章
当浏览器从服务器读取某个页面的HTML文档后， 应
就按照HTML文档中的各种标签，根据浏览器所使用
用
的显示器的尺寸和分辨率大小，重新进行排版并恢复
出所读取的页面。
层
计
算
机
网
络
教
程
2．HTML的格式与标签
元素(element)是HTML文档结构的基本组成部分。
一个HTML文档本身就是一个元素。每个HTML文档
由两个主要元素组成：首部(head)和主体(body)，主体
紧接在首部的后面。首部包含文档的标题(title)，以及
系统用来标识文档的一些其他信息。标题相当于文件
名。
主体部分常由若干更小的元素组成，如段落
(paragraph)、表格(table)和列表(list)等。
HTML用一对标签(即一个开始标签和一个结束标
签)或几对标签来标识一个元素。
第
9
章
应
用
层
计
算
表9-2给出一些常用的HTML标签以及简要的说明。
第
表 9-2
标
机
一些常用的 HTM L 标签
签
<HTML>...</HTML>
网 <HEAD>...</HEAD>
<TTLE>...</TITLE>
络 <BODY>...</BODY>
<Hn>...</Hn>
教 <B>...</B>
<I>...</I>
程 <UL>...</UL>
说
明
9
声明这是用 HTML 写成的万维网文档
定界页面的首部
章
定义页面的标题，此标题并不在浏览器的显示窗口中显示
定界页面的主体
定界一个 n 级题头
设置...为黑体字
设置...为斜体字
应
用
层
设置...为无序列表，列表中每一个项目前面出现一个圆点
计
<OL>...</OL>
算 <MEN U>...</MENU>
机
设置...为编号列表
设置...为菜单
第
<LI>
开始一个列表项目，</LI>可不用
<BR>
强制换行
<P>
一个段落开始，与上个段落空一行或缩进几个字符。 </P>可不用。
网 <HR>
<PRE>...</PRE>
络 <IMG S RC=“...”>
<A HREF=“...”>X</A>
强制换行，同时画出一条水平线
9
章
设置...为已排版的文本，浏览器显示时不再进行排版
插入一张图像，其文件名为...
应
定义一个链接。链接的起点为 X，终点为“...”
教
用
程
层
计
算
9.5.5 万维网中的链接
第
机
1．链接到其他网点上的页面
9
网
每个链接有一个起点和终点。
章
络
教
程
HTML规定，在HTML文档中定义一个链接的语
应
法是：
<A HREF=“...”> X </A>
(9-3)
用
层
计
算
机
网
络
教
程
2．链接到一个本地文件
链接可以指向自己的计算机中的某一个文件。这
叫做本地链接。
3．链接到本文件中的某个地方
第
9
章
应
用
图9-12画出了远程链接和在本文件中链接的区别。
层
计
算
第
机
9
网
章
络
应
教
用
程
层
计
算
第
机
9
4．浏览器的结构
章
网
络
图9-13是一个浏览器的主要组成部分。
应
教
用
程
层
计
算
第
机
9
网
章
络
应
教
用
程
层
计
算 关于浏览器还有一些内容，简述如下。
第
机
9
（1）动态文档(dynamic document)
网
络
（2）活动文档(active document)
章
应
教 （3）搜索引擎(search engine)
用
程
层
计
9.6 动态主机配置协议DHCP
算
机
网
络
教
程
动态主机配置协议DHCP (Dynamic Host
Configuration Protocol)提供了一种称为即插即用连网
(plug-and-play networking)的机制[RFC 2131]。这种
机制允许一台计算机加入新的网络和获取IP地址而不
用手工参与。
DHCP对运行客户软件和服务器软件的计算机都
适用。
DHCP使用客户服务器方式。
DHCP很适合于经常移动位置的计算机。
第
9
章
应
用
层