计算机网络复习——第六章 应用层 计算机网络体系结构的应用层是什么和什么的接口

【考纲内容】

(1)网络应用模型

客户端/服务器模型，P2P模型。

(2)域名系统(DNS)

分层域名空间，域名解析过程。

(3) 文件传输协议(FTP)

FTP 的工作原理、控制连接和数据连接

(4) 邮件（电子邮件）

电子邮件系统结构及SMTP和POP3。

(5) 万维网（WWW）

万维网的概念和结构。

【复习提示】

本章内容可以以选择题的形式进行测试，也可以与其他章节的内容结合起来制作综合题。所以紧紧抓住

本章中一些典型的应用层协议很重要。我们生活中的很多网络应用都是基于这些协议的

因此，在学习的时候，要注意联系实际，提高学习的兴趣，才能取得更好的学习效果。

网络应用模型

客户/服务器模型

在客户端/服务器（C/S）模型中，有一个永远在线的主机，称为服务器，

许多请求来自称为客户端的其他主机。工作流程如下：

1) 服务器正在接收请求。

2) 客户端发出服务请求并等待接收结果。

3）服务器收到请求后，解析请求，进行必要的处理，检索结果，并将其发送给客户端。

服务器运行专门设计用于提供特定服务的程序，并且可以同时处理来自多个远程或本地客户端的请求。客人

用户程序必须知道服务器程序的地址。服务器自启动以来一直在持续运行，被动监听和接收各种消息。

来自当地客户的要求。因此，服务器程序不需要知道客户端程序的地址。

客户端/服务器模型最重要的特点是客户端是服务请求者，服务器是服务提供者。网络应用程序等

一种程序，其中始终打开的Web 服务器处理来自客户端计算机上运行的浏览器的请求。当网络服务器收到

当客户端请求对象时，您通过将请求的对象发送到客户端来进行响应。使用客户端/服务器模型

常见应用程序包括Web、文件传输协议(FTP)、远程登录和电子邮件。

客户端/服务器模型的主要特点是：

1）网络中每台计算机的地位不平等，服务器可以通过限制用户权限来达到管理客户端计算机的目的。

的。网络管理非常集中、方便，因为整个网络管理是在几台服务器上进行的。

2) 客户端之间不直接通信。例如，在Web 应用程序中，两个浏览器不直接通信。

3）可扩展性差。由于服务器硬件和网络带宽的限制，服务器支持的客户端数量有限。

P2P模型

在C/S模型中（图6.1），当大量用户请求服务时，服务器的性能决定了整个系统的性能。

服务器必然成为系统的瓶颈。 P2P模型的思想（见图6.2）是不再存储通过网络传输的内容。

在中心服务器上，每个节点同时具有下载和上传功能，其权利和义务大致相等。

在P2P模型中，每台计算机没有固定的客户端和服务器划分。相反，一对计算机——被称为一对。

同行之间直接交流。事实上，P2P模型本质上仍然采用客户端/服务器模型，其中每个节点

节点既作为客户端访问其他节点的资源，又作为服务器提供其他节点可以访问的资源。

与C/S模式相比，P2P模式的优势主要体现在以下几点：

1）减少了服务器的计算负载，消除了对特定服务器的完全依赖，并允许将任务分配给不同的节点。

因此，系统效率和资源利用率大大提高。

2）文档可以在多个客户端之间直接共享。

3）良好的可扩展性传统服务器有响应和带宽限制，因此只能接受一定数量的请求。

4）网络非常健壮，单个节点的故障不会影响其他节点。

P2P模式也有缺点。在获取服务的同时，还需要服务其他节点，这会消耗更多的内存。

影响机器的整体速度。例如，频繁的P2P 下载可能会对您的硬盘造成严重损坏。据互联网研究机构统计，

目前，P2P程序占据了互联网流量的50%~90%，各大ISP（互联网服务提供商）的网络都极其拥堵。

提供商（中国电信、中国网通等）通常反对P2P应用。

域名系统(DNS)

域名系统(DNS) 是互联网上用于帮助人们记住事物的命名系统。

具有特定含义的主机名（例如www.cskaoyan.com）被转换为更易于机器处理的IP地址。就IP 地址而言，

人们喜欢使用具有特定含义的字符串来识别互联网上的计算机。值得注意的是，DNS 系统使用

客户端/服务器模型。该协议通过UDP 运行并使用端口53。

从概念上讲，DNS可以分为三个部分：分层域名空间、域名服务器和解析器。

层次域名空间

互联网使用分层树形结构的命名方案。使用这种命名方法，您可以

路由器有自己的分层名称或域名。域位于命名空间中

易于管理部门。域可以划分为子域，子域又可以进一步划分为子域的子域，所以

顶级域名、二级域名、三级域名等每个域名由一系列用点（“.”）分隔的标签组成。一

一个典型的例子如图6.3 所示。这是用于提供WWW服务的服务器的域名，由三个标签组成。

其中，com为顶级域名，cskaoyan为二级域名，www为三级域名。

涉及域名标签时需要记住一些事项。

1）标签中的英文不区分大小写。

2) 标签不能包含除连字符(-) 之外的任何标点符号。

3）每个标签不得超过63个字符，多个标签组成的完整域名不得超过255个字符。

4）最左边写的是最低级别的域名，右边写的是最高级别的顶级域名。

顶级域名(TLD) 分为三类：

1）国家（地区）顶级域名（nTLD）。国家和特定地区的域名。例如，“.cn”代表中国，“.us”代表中国。

“.uk”指美国，“.uk”指英国。

2) 通用顶级域名(gTLD)。常见的包括“.com”（公司）、“net”（网络服务组织）和“.org”（非公司）。

（营利组织）、“.edu”（教育机构）、“.gov”（州或政府机构）等。

3）基础设施域名（arpa）。用于反向域名解析。即IP地址被反向解析为域名。

图6.4显示了域命名空间的树形结构。

在域名系统中，各级域名由上级域名管理机构管理，顶级域名由互联网名称和数字地址管理。

由国家地址分配研究所(ICANN) 管理。在国家顶级域名下注册的二级域名由国家本身和各个组织确定。

您可以将公司的域拆分为一定数量的子域，并将这些子域的管理外包给其他组织。例如管理cn域名

中国已批准edu.cn子域名由中国教育和科研计算机网络（CERNET）管理。

域名服务器

域名到IP地址的解析是由域名服务器决定的，即负责管辖的服务器（或

允许的范围称为区域（在“域”下）。每个区域都必须连接。

设置相应的权威域名服务器，用于存储区域内所有主机的域名到IP地址的映射关系。每个名称服务器

除了能够将域名解析为IP 地址之外，您还需要连接到其他域名服务器的信息。当你不这样做时

如果您可以将域名转换为IP地址，您就可以找到其他域名服务器所在的位置。

DNS 使用大量分层组织的名称服务器。没有带有互联网地址的域名服务器

存在主机映射，并且该映射分布在所有名称服务器上。有四种类型的名称服务器。

1.根域名服务器

根域名服务器是顶级域名服务器。所有根域名服务器都知道所有顶级域名服务器。

域名和IP地址。根域名服务器应该是任何本地域名服务器中最重要的域名服务器。

在互联网上解析域名时，首先必须依赖根域名服务器，除非它们可以自行解析。网上有13个

根名称服务器。我们将13 个根名称服务器中的每一个视为单个服务器，但每个“服务器”

“服务器”实际上是一组冗余服务器，以提供安全性和可靠性。值得注意的是，使用了根名称服务器。

它通常传达本地域名，而不是直接将正在查询的域名转换为IP 地址。

服务器下一步应该搜索哪个顶级域名服务器？

2.顶级域名服务器

这些域名服务器管理着所有在顶级域名服务器上注册的二级域名。当收到DNS查询请求时，

只需输入相应的答案即可（可能是最终结果，也可能是您接下来需要搜索的域名服务器的IP地址）。

3.权限域名服务器(授权域名服务器)

每个主机必须在权威域名服务器上注册。主机上最好至少有两个，以便运行更可靠。

权威域名服务器。事实上，许多名称服务器既充当本地名称服务器又充当权威名称服务器。权威

域名服务器总是可以将其管辖下的主机名转换为主机IP地址。

4.本地域名服务器

本地名称服务器对于域名系统非常重要。所有互联网服务提供商(ISP)、大学，甚至

每个大学院系都可以有一个本地域名服务器。当主机发出DNS查询请求时，

查询请求消息被发送到主机的本地域名服务器。实际上，在你的Windows系统上设置一个“本地连接”

权威域名服务器dns.abc.com收到请求后，将查询结果返回给本地域名服务器。

本地域名服务器将查询结果存储在本地缓存中，同时返回给客户端。

被域名服务器广泛使用，提高DNS查询效率，减少互联网上的DNS查询报文数量。

缓存用于缓存最近查询的域名相关的映射信息。这样，当运行同一域名的另一个查询时，

一旦到达DNS 服务器，服务器就可以直接提供所请求的IP 地址。因为主机名和IP地址之间的映射是

缓存不是永久性的；DNS 服务器会在一定时间后丢弃缓存中的信息。也是楼主要求的

为了缓存，许多主机在启动时从本地域名服务器下载其整个域名和地址数据库并维护自己的数据库。

最近使用的域名的缓存。仅当在缓存中找不到域名时才使用名称服务器。

域名解析过程

文件传输协议(FTP)

文件传输协议(FTP) 是Internet 上使用最广泛的文件传输协议。文件传输协议

提供交互式访问，允许客户指定文件类型和格式，并授予文件权限。阻止所有计划

它提供有关计算机系统的详细信息，使其适合在不同网络中的计算机之间传输文件。

FTP 提供以下功能：

提供不同类型主机系统（硬件和软件系统可能不同）之间的文件传输功能。

通过用户权限管理，为用户提供管理远程FTP服务器上文件的能力。

提供通过匿名FTP 共享公共文件的能力。

FTP 采用客户端/服务器操作方法并使用TCP 的可靠传输服务。 FTP 服务器进程同时运行

处理多个客户端进程。 FTP服务器进程由两部分组成。主进程负责接收新请求。

还有几个从属进程负责处理各个请求。工作步骤如下：

打开众所周知的端口21（控制端口）以允许客户端进程进行连接。

等待客户端进程发送连接请求。

启动slave进程，处理来自client进程的请求。从属进程在向客户端进程提供请求后终止。

返回等待状态，继续接收其他客户端进程的请求。主进程和从进程并行运行。

FTP 服务器必须在整个会话期间维护用户状态信息。特别是，服务器必须有一个指定的用户帐户。

与控制连接相关，服务器必须跟踪用户在远程目录树中的当前位置。

1 FTP的工作原理

FTP在运行时使用两个并行的TCP连接（见图6.7）：一个控制连接（服务器端口号21），

一是数据连接（服务器端口号20）。使用两个不同的端口号可以更轻松地实现协议。

控制连接与数据连接

服务器侦听端口21 并等待客户端连接。在此端口上建立的连接称为控制连接，用于传输。

控制信息（连接请求、传输请求等）。由FTP 客户端发出并通过控制连接发送到服务器的传输请求

虽然是客户端控制进程，但是控制连接并不是用来传输文件的。您还可以在传输文件时（例如，当客户传输时）使用控制连接。

（发送命令以在传输过程中中止传输）因此控制连接在整个会话期间保持打开状态。

1.控制连接

从FTP客户端接收文件传输请求的服务器端控制进程创建“数据传输进程”。

还有“数据连接”。数据连接用于连接客户端和服务器之间的数据传输过程，并真正完成数据传输过程。

传输文件时，断开“数据传输连接”，传输完成后结束操作。

数据连接有两种传输模式：主动模式下的PORT和被动模式下的PASV。 PORT 模式的工作原理：访客

当客户端登录成功后需要读取数据时，会连接服务器的21端口，打开随机端口，发送命令。

该命令在收到PORT命令和端口号后，使服务器通过20端口连接到客户端开放的端口，并且

发送数据。 PASV模式的区别在于，当客户端要读取数据时，向服务器发送PASV命令，服务器

如果打开一个随机端口并通知客户端，客户端就会连接到服务器打开的端口发送数据。我明白这一点

客户端选择使用PORT还是PASV模式。快速总结一下，发送数据的主动模式是“服务器”。

连接到“客户端”的端口。在被动模式数据传输中，这是“客户端”连接到“服务器”的端口。

很多教科书都没有介绍这两种模式。除非另有说明，否则默认为活动模式。

由于FTP 使用单独的控制连接，因此FTP 控制信息也称为带外发送。

发送。使用FTP时，如果要修改服务器上的文件，必须先将文件传输到本地主机，然后将修改后的文件传输回本地主机。

文件的副本将传输到原始服务器，但往返传输需要时间。网络文件系统(NFS) 采用不同的方法。

这允许进程打开远程文件并开始在文件内的特定位置读取和写入数据。这样，NFS

用户仅复制大文件的小片段，而不是复制整个大文件。

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