计算机网络（第 6 版） 第 6 章 应用层 青岛理工大学通信与电子工程学院.

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1 计算机网络（第 6 版） 第 6 章 应用层 青岛理工大学通信与电子工程学院

2 应用层协议的特点 每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题，而问题的解决又往往是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的。 应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。 应用层的许多协议都是基于客户服务器方式。 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。 客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。 客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

3 第 6 章 应用层 6.1 域名系统 DNS 6.2 文件传送协议 6.3 远程终端协议 TELNET 6.4 万维网 WWW
第 6 章 应用层 6.1 域名系统 DNS 6.2 文件传送协议 6.3 远程终端协议 TELNET 6.4 万维网 WWW 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

4 6.1 域名系统（DNS） 6.1.1域名系统概述 因特网编址机制：三种形式的地址管理机制
域名地址： 层次化的地址，便于人们记忆。 IP地址： 32位逻辑编码，用来在因特网中定位主机和路由器的接口。 TCP/IP网络上的每台主机都必须有唯一的IP地址。 域名地址转换到IP地址由域名服务系统（Domain Name System，DNS）实现，这个转换过程又称为域名解析（Name Resolution）。 MAC地址：12-FA-9B-23-DB-11 48位物理编码，用来在局域网中识别主机/路由器的接口。 IP地址转换到MAC地址由地址解析协议（ARP）实现。 DNS（RFC 1035）也是TCP/IP的应用层协议之一。它利用了UDP传输层协议，端口为53。

5 因特网上计算机的名字 IP地址的优点和缺点 如何取长补短——域名系统 IP地址更适合计算机处理 IP地址不适合人们记忆
如一个主机到底是www服务器还是FTP服务器？ 如何取长补短——域名系统 域名：层次化的主机名 域名系统：任务是将域名解析为对应的IP地址。 优点： 使用方便，易于记忆。 一致性好，不会随IP地址的改变而改变。

6 采用层次树状结构的命名方法 域名空间分为若干层次：顶级域和次级域
6.1.2 因特网的域名空间 采用层次树状结构的命名方法 域名空间分为若干层次：顶级域和次级域 根 com net org edu gov aero cn uk … 顶级域名 … bj edu com cctv ibm hp 二级域名 pku tsinghua … 三级域名 mail www 四级域名 mail … www

7 主机域名的构成 主机名是由一系列由“.”分开的标签组成： 域名是一个组织在域名空间中的名字： 每个标签不能超过63个字符；
全部的标签不能超过255个字符； 书写顺序是从主机开始直到域名树的顶级域为止。例如： mail.tsinghua.edu.cn mail.cctv.cn 域名是一个组织在域名空间中的名字： 例如，清华大学的域名为tsinghua.edu.cn。 该组织中已注册的主机都以组织的域名为后缀。

8 DNS系统的组织结构 DNS是一个分布式的数据库 DNS使用了分布式的域名数据库，运行域名数据库的计算机称为DNS服务器。
每一个拥有域名的组织都必须要有DNS服务器，以提供自己域内的域名到IP地址的映射服务。 例如，西安交大的DNS服务器为 ，它负责进行xjtu.edu.cn域内的域名和IP之间的转换。 通常每个域都有一台主DNS服务器，然后有一台或数台备份DNS服务器。 西安交大的备份DNS服务器为 。

9 6.1.3 域名服务器 一个域名服务器所负责管辖的（或有权限的）范围叫做区(zone)。
域名服务器 一个域名服务器所负责管辖的（或有权限的）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。但在一个区中的所有节点必须是能够连通的。 每一个区设置相应的权限域名服务器，用来保存该区中的所有主机的域名到IP地址的映射。 DNS 服务器的管辖范围不是以“域”为单位，而是以“区”为单位。

10 区的不同划分方法举例 根 (b) 区 < 域 域 abc.com 区 abc.com y.abc.com abc x u v w t
edu org 根 org com edu 域 abc.com 区abc.com abc x y u v w t (a) 区 = 域

11 DNS 域名服务器树状结构图 … 根域名服务器 根域名服务器 顶级域名服务器 org 域名服务器 com 域名服务器 edu 域名服务器
abc.com 域名服务器 abc 公司有两个 权限域名服务器 权限域名服务器 y.abc.com 域名服务器 本地域名服务器 （默认域名服务器）

12 根域名服务器 ——最高层次的域名服务器——
根域名服务器 ——最高层次的域名服务器—— 根域名服务器是最重要的域名服务器。所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和 IP 地址。 不管是哪一个本地域名服务器，若要对因特网上任何一个域名进行解析，只要自己无法解析，就首先求助于根域名服务器。 在因特网上共有13 个不同 IP 地址的根域名服务器，它们的名字是用一个英文字母命名，从a 一直到 m（前13 个字母）。

13 根域名服务器共有 13 套装置 （不是 13 个机器） 这些根域名服务器相应的域名分别是 a.rootservers.net
b.rootservers.net … m.rootservers.net 到 2006 年底全世界已经安装了一百多个根域名服务器机器，分布在世界各地。 这样做的目的是为了方便用户，使世界上大部分 DNS 域名服务器都能就近找到一个根域名服务器。

14 举例：根域名服务器 f 的地点分布图 共 49个机器 根域名服务器并不直接把域名直接转换成 IP 地址。
在使用迭代查询时，根域名服务器把下一步应当找 的顶级域名服务器的 IP 地址告诉本地域名服务器。

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17 顶级域名服务器 （即 TLD 服务器） 这些域名服务器负责管理在该顶级域名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）。

18 权限域名服务器 负责一个区的域名服务器。 当一个权限域名服务器还不能给出最后的查询回答时，就会告诉发出查询请求的 DNS 客户，下一步应当找哪一个权限域名服务器。

19 本地域名服务器 本地域名服务器 / 默认域名服务器对域名系统非常重要。
当一个主机发出 DNS 查询请求时，这个查询请求报文就发送给本地域名服务器。 每一个因特网服务提供者 ISP，或一个大学，甚至一个大学里的系，都可以拥有一个本地域名服务器。

20 提高域名服务器的可靠性 DNS 域名服务器都把数据复制到几个域名服务器来保存：
其中一个是主域名服务器，其他的是辅助域名服务器。 当主域名服务器出故障时，辅助域名服务器可以保证 DNS 的查询工作不会中断。 主域名服务器定期把数据复制到辅助域名服务器中，而更改数据只能在主域名服务器中进行。这样就保证了数据的一致性。

21 域名的解析过程 主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。 本地域名服务器向根域名服务器通常采用迭代查询。
如果主机所询问的本地域名服务器知道被查询域名的 IP 地址，返回该 IP 地址。 否则，本地域名服务器就以 DNS 客户的身份，向其他根域名服务器继续发出查询请求报文。 本地域名服务器向根域名服务器通常采用迭代查询。 当根域名服务器收到本地域名服务器的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的 IP 地址。 要么告诉本地域名服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地域名服务器进行后续的查询。

22 本地域名服务器采用迭代查询         迭代查询 根域名服务器 顶级域名服务器 dns.com 本地域名服务器
dns.xyz.com  权限域名服务dns.abc.com   y.abc.com 的 IP 地址  递归 查询 m.xyz.com 需要查找 y.abc.com 的 IP 地址

23 本地域名服务器采用递归查询 （比较少用）         递归查询 根域名服务器 顶级域名服务器 dns.com
dns.xyz.com 权限域名服务dns.abc.com y.abc.com 的 IP 地址  递归 查询  m.xyz.com 需要查找 y.abc.com 的 IP 地址

24 名字的高速缓存 每个域名服务器都维护一个高速缓存，存放最近用过的名字以及从何处获得名字映射信息的记录。
可大大减轻根域名服务器的负荷，使因特网上的 DNS 查询请求和回答报文的数量大为减少。 为保持高速缓存中的内容正确，域名服务器应为每项内容设置计时器，并处理超过合理时间的项（例如每个项目只存放两天）。 当权限域名服务器回答一个查询请求时，在响应中都指明绑定有效存在的时间值。增加此时间值可减少网络开销，而减少此时间值可提高域名转换的准确性。

25 6.2 文件传送协议 FTP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。 FTP 提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式，并允许文件具有存取权限。 FTP 屏蔽了各计算机系统的细节，因而适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件。 RFC 959 很早就成为了因特网的正式标准。

26 文件传送并非很简单的问题 网络环境中的一项基本应用就是将文件从一台计算机中复制到另一台可能相距很远的计算机中。
其实这往往非常困难。原因是众多的计算机厂商研制出的文件系统多达数百种，且差别很大。

27 6.2.2 FTP 的基本工作原理 网络环境下复制文件的复杂性： (1) 计算机存储数据的格式不同。
(2) 文件的目录结构和文件命名的规定不同。 (3) 对于相同的文件存取功能，操作系统使用的命令不同。 (4) 访问控制方法不同。

28 FTP 特点 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。
一个主进程，负责接受新的请求； 另外有若干个从属进程，负责处理单个请求。

29 主进程的工作步骤如下 打开熟知端口（端口号为 21），使申请连接的客户进程能够连接上。 等待客户进程发出连接请求。
启动从属进程来处理客户进程发来的请求。 从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止； 从属进程在运行期间根据需要还可能创建其他一些子进程。 回到等待状态，继续接受其他客户进程发来的请求。主进程与从属进程的处理是并发地进行。

30 两个连接 控制连接在整个会话期间一直保持打开，FTP 客户发出的传送请求通过控制连接发送给服务器端的控制进程，但控制连接不用来传送文件。
数据传送进程实际完成文件的传送，在传送完毕后关闭“数据传送连接”并结束运行。

31 FTP 使用的两个 TCP 连接 因特网 TCP 控制连接 FTP 客户端 FTP 服务器端 TCP 数据连接 用户界面 控制进程 控制进程
数据传送 进程 数据传送 进程 FTP 客户端 FTP 服务器端 TCP 数据连接

32 两个不同的端口号 当客户进程向服务器进程发出建立连接请求时，要寻找连接服务器进程的熟知端口(21)，同时还要告诉服务器进程自己的另一个端口号码，用于建立数据传送连接。 接着，服务器进程用自己传送数据的熟知端口(20)与客户进程所提供的端口号码建立数据传送连接。 由于 FTP 使用了两个不同的端口号： 所以数据连接与控制连接不会发生混乱。 使协议更加简单和更容易实现。 在传输文件时还可以利用控制连接（例如，客户发送请求终止传输）。

33 FTP主动模式

34 FTP被动模式

35 NFS 采用另一种思路 NFS 允许应用进程打开一个远地文件，并能在该文件的某一个特定的位置上开始读写数据。
在网络上传送的只是少量的修改数据。 例如，计算机 A 的 NFS 客户软件，把要写的数据和写数据的请求一起发送到远地的计算机 B 的 NFS 服务器。NFS 服务器更新文件后返回应答信息。

36 6.2.3 简单文件传送协议 TFTP (Trivial File Transfer Protocol)
TFTP 使用客户服务器方式和使用 UDP 数据报，因此 TFTP 需要有自己的差错改正措施。 TFTP 只支持文件传输而不支持交互。 TFTP 没有一个庞大的命令集，没有列目录的功能，也不能对用户进行身份鉴别。

37 TFTP 的主要特点 (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。 (3) 支持 ASCII 码或二进制传送。 (4) 可对文件进行读或写。 (5) 使用很简单的首部。

38 TFTP 的工作像停等协议 发送完一个文件块后就等待对方的确认，确认时应指明所确认的块编号。
发完数据后在规定时间内收不到确认就要重发数据 PDU。 发送确认 PDU 的一方若在规定时间内收不到下一个文件块，也要重发确认 PDU。这样就可保证文件的传送不致因某一个数据报的丢失而告失败。

39 TFTP 的工作很像停止等待协议 在一开始工作时。TFTP 客户进程发送一个读请求 PDU 或写请求 PDU 给 TFTP 服务器进程，其熟知端口号码为 69。 TFTP 服务器进程要选择一个新的端口和 TFTP 客户进程进行通信。 若文件长度恰好为 512 字节的整数倍，则在文件传送完毕后，还必须在最后发送一个只含首部而无数据的数据 PDU。 若文件长度不是 512 字节的整数倍，则最后传送数据 PDU 的数据字段一定不满512字节，这正好可作为文件结束的标志。

40 6.3 远程终端协议 TELNET TELNET 是一个简单的远程终端协议，也是因特网的正式标准。
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）。 TELNET 能将用户的击键传到远地主机，同时也能将远地主机的输出通过 TCP 连接返回到用户屏幕。 这种服务是透明的，因为用户感觉到好像键盘和显示器是直接连在远地主机上。

41 客户服务器方式 现在由于 PC 机的功能越来越强，用户已较少使用 TELNET 了。
TELNET 也使用客户服务器方式。在本地系统运行 TELNET 客户进程，而在远地主机则运行 TELNET 服务器进程。 和 FTP 的情况相似，服务器中的主进程等待新的请求，并产生从属进程来处理每一个连接。

42 TELNET 使用 网络虚拟终端 NVT 格式 因特网 服务器端 客户端 TCP 连接 使用客户端的格式 使用 NVT 格式
向用户返回数据时，服务器把远地系统的格式转换为 NVT 格式，本地客户再从 NVT 格式转换到本地系统所需的格式。 因特网 服务器端 客户端 TCP 连接 客户 服务器 使用客户端的格式 使用 NVT 格式 使用服务器端的格式 客户软件把用户的击键和命令转换成 NVT 格式，并送交服务器。 服务器软件把收到的数据和命令，从 NVT 格式转换成远地系统所需的格式。

43 6.4 万维网 WWW 6.4.1 万维网概述 万维网 WWW (World Wide Web)并非某种特殊的计算机网络。
万维网是一个大规模的、联机式的信息储藏所。 万维网用链接的方法能非常方便地从因特网上的一个站点访问另一个站点，从而主动地按需获取丰富的信息。 远程链接：超链的终点是其他网点上的页面。 本地链接：超链指向本计算机中的某个文件。

44      万维网提供分布式服务       链接到 链接到 链接到 链接到 链接到 链接到 万维网 站点 A
万维网站点 B 万维网 站点 C     万维网站点 D 万维网站点 E

45 超媒体与超文本 万维网是分布式超媒体(hypermedia)系统，它是超文本(hypertext)系统的扩充。
一个超文本由多个信息源链接成。利用一个链接可使用户找到另一个文档。这些文档可以位于世界上任何一个接在因特网上的超文本系统中。 超文本是万维网的基础。 超媒体与超文本的区别是文档内容不同。 超文本文档仅包含文本信息； 超媒体文档还包含其他表示方式的信息，如图形、图像、声音、动画，甚至活动视频图像。

46 万维网的工作方式 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。 客户程序向服务器程序发出请求，服务器程序向客户程序送回客户所要的万维网文档。 在一个客户程序主窗口上显示出的万维网文档称为页面(page)。

47 万维网必须解决的问题 (1) 怎样标志分布在整个因特网上的万维网文档？
用统一资源定位符 URL (Uniform Resource Locator)标志各种文档。 使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符 URL。 (2) 用何协议实现万维网上各种超链的链接？ 在万维网客户程序与万维网服务器程序之间进行交互所使用的协议，是超文本传送协议 HTTP (HyperText Transfer Protocol)。 HTTP 是一个应用层协议，它使用 TCP 连接进行可靠的传送。 (3) 怎样使各种万维网文档都能在因特网上的各种计算机上显示出来，同时使用户清楚地知道在什么地方存在着超链？ 超文本标记语言 HTML (HyperText Markup Language)使页面设计者可以很方便地用一个超链从本页面的某处链接到因特网上的任何一个万维网页面，并且能够在自己的计算机屏幕上将这些页面显示出来。 (4) 怎样使用户能够很方便地找到所需的信息？ 为了在万维网上方便地查找信息，用户可使用各种搜索引擎。

48 统一资源定位符 URL 1. URL的格式 统一资源定位符 URL 是对可以从因特网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁的表示。 URL 给资源的位置提供一种抽象的识别方法，并用这种方法给资源定位。 只要能够对资源定位，系统就可以对资源进行各种操作，如存取、更新、替换和查找其属性。 URL 相当于一个文件名在网络范围的扩展。 URL 是与因特网相连的机器上的任何可访问对象的一个指针。

49 <协议>://<主机>:<端口>/<路径>
URL 的一般形式 由以冒号隔开的两大部分组成，并且在 URL 中的字符对大写或小写没有要求。 URL 的一般形式是： <协议>://<主机>:<端口>/<路径> http —— 超文本传送协议 HTTP ftp —— 文件传送协议 FTP News —— USENET 新闻

50 <协议>://<主机>:<端口>/<路径>
URL 的一般形式（续） 由以冒号隔开的两大部分组成，并且在 URL 中的字符对大写或小写没有要求。 URL 的一般形式是： <协议>://<主机>:<端口>/<路径> <主机> 是存放资源的主机 在因特网中的域名

51 <协议>://<主机>:<端口>/<路径>
URL 的一般形式（续） 由以冒号隔开的两大部分组成，并且在 URL 中的字符对大写或小写没有要求。 URL 的一般形式是： <协议>://<主机>:<端口>/<路径> 有时可省略

52 使用 HTTP 的 URL http://<主机>:<端口>/<路径>

53 使用 HTTP 的 URL http://<主机>:<端口>/<路径>
冒号和两个斜线是规定的格式

54 使用 HTTP 的 URL http://<主机>:<端口>/<路径>
这里写主机的域名

55 使用 HTTP 的 URL http://<主机>:<端口>/<路径>

56 使用 HTTP 的 URL http://<主机>:<端口>/<路径>
若再省略文件的<路径>项，则 URL 就指到因特网上的某个主页(home page)。

57 6.4.3 超文本传送协议 HTTP 1. HTTP 的操作过程
从层次的角度看，HTTP 是面向事务的(transaction-oriented)应用层协议。 是万维网上能够可靠地交换文件（包括文本、声音、图像等各种多媒体文件）的重要基础。

58   万维网的工作过程  请求文档  响应文档 服务器 www.tsinghua.edu.cn 链接到URL的超链 客户 浏览器 程序
清华大学 院系设置 浏览器 程序 服务器 程序 HTTP  HTTP 使用此 TCP 连接 因特网 建立 TCP 连接 HTTP 请求报文  请求文档 HTTP 响应报文  响应文档  释放 TCP 连接

59 用户点击鼠标后所发生的事件 (1) 浏览器分析超链指向页面的 URL。
(2) 浏览器向 DNS 请求解析 的 IP 地址。 (3) 域名系统 DNS 解析出清华大学服务器的 IP 地址。 (4) 浏览器与服务器建立 TCP 连接 (5) 浏览器发出取文件命令： GET /chn/yxsz/index.htm。 (6) 服务器给出响应，把文件 index.htm 发给浏览器。 (7) TCP 连接释放。 (8) 浏览器显示“清华大学院系设置”文件 index.htm 中的所有文本。

60 HTTP 的主要特点 HTTP 是面向事务的客户服务器协议。 HTTP 协议本身也是无连接的。
它使用了面向连接的 TCP 向上提供的服务。 HTTP 1.0 协议是无状态的(stateless)。

61 请求一个万维网文档所需的时间 万维网服务器 万维网客户 发起 TCP 连接 RTT HTTP 请求报文 RTT HTTP 响应报文
传输文档的时间 整个文档收到 时间 时间

62 持续连接 (persistent connection)
HTTP/1.1 协议使用持续连接。 万维网服务器在发送响应后仍然在一段时间内保持这条连接，使同一个客户（浏览器）和该服务器可以继续在这条连接上传送后续的 HTTP 请求报文和响应报文。 这并不局限于传送同一个页面上链接的文档，而是只要这些文档都在同一个服务器上就行。 目前一些流行的浏览器（例如，IE 6.0）的默认设置就是使用 HTTP/1.1。

63 持续连接的两种工作方式 非流水线方式：客户在收到前一个响应后才能发出下一个请求。
这比非持续连接的两倍 RTT 的开销节省了建立 TCP 连接所需的一个 RTT 时间。 但服务器在发送完一个对象后，其 TCP 连接就处于空闲状态，浪费了服务器资源。 流水线方式：客户在收到 HTTP 的响应报文之前就能够接着发送新的请求报文。 连续的请求报文到达服务器后，服务器就可连续发回响应报文。 客户访问所有的对象只需花费一个 RTT时间，使 TCP 连接中的空闲时间减少，提高了下载文档效率。

64 代理服务器(proxy server) 代理服务器(proxy server)又称为万维网高速缓存(Web cache)，它代表浏览器发出 HTTP 请求。 万维网高速缓存把最近的一些请求和响应暂存在本地磁盘中。 当与暂时存放的请求相同的新请求到达时，万维网高速缓存就把暂存的响应发送出去，而不需要按 URL 的地址再去因特网访问该资源。

65 使用高速缓存可减少 访问因特网服务器的时延
没有使用高速缓存的情况 源点服务器 这条链路上 的时延很大 校园网 浏览器 R1 R2 2 Mb/s 因特网 所有万维网通信量 都经过这条链路

66 使用高速缓存的情况 (1) 浏览器访问因特网的服务器时，要先与校园网的高速缓存建立 TCP 连接，并向高速缓存发出 HTTP 请求报文
源点服务器 校园网 浏览器 R1 R2 2 Mb/s 因特网 校园网的高速缓存 （代理服务器）

67 使用高速缓存的情况 (2) 若高速缓存已经存放了所请求的对象，则将此对象放入 HTTP 响应报文中返回给浏览器。 源点服务器 校园网 浏览器
R1 R2 2 Mb/s 因特网 校园网的高速缓存 （代理服务器）

68 使用高速缓存的情况 (3) 否则，高速缓存就代表发出请求的用户浏览器，与因特网上的源点服务器建立 TCP 连接，并发送 HTTP 请求报文。
校园网 浏览器 R1 R2 2 Mb/s 因特网 校园网的高速缓存 （代理服务器）

69 使用高速缓存的情况 (4) 源点服务器将所请求的对象放在 HTTP 响应报文中返回给校园网的高速缓存。 源点服务器 校园网 浏览器 R1
2 Mb/s 因特网 校园网的高速缓存 （代理服务器）

70 使用高速缓存的情况 (5) 高速缓存收到此对象后，先复制在其本地存储器中（为今后使用），然后再将该对象放在 HTTP 响应报文中，通过已建立的 TCP 连接，返回给请求该对象的浏览器。 源点服务器 校园网 浏览器 R1 R2 2 Mb/s 因特网 校园网的高速缓存 （代理服务器）

71 3. HTTP 的报文结构 HTTP 有两类报文： 请求报文——从客户向服务器发送请求报文。 响应报文——从服务器到客户的回答。
由于 HTTP 是面向文本的(text-oriented)，因此在报文中的每一个字段都是一些 ASCII 码串，因而每个字段的长度都是不确定的。

72 HTTP 的报文结构（请求报文） 开始行 报文由三个部分组成，即开始行、首部行和实体主体。 在请求报文中，开始行就是请求行。 空格 回车换行
方 法 URL 版 本 CRLF 请求行 首部字段名 : 值 CRLF … 首部行 首部字段名 : 值 CRLF CRLF : 实体主体 （通常不用） 报文由三个部分组成，即开始行、首部行和实体主体。 在请求报文中，开始行就是请求行。

73 HTTP 的报文结构（请求报文） 空格 回车换行 方 法 URL 版 本 CRLF 请求行 首部字段名 : 值 CRLF … 首部行 首部字段名 : 值 CRLF CRLF : 实体主体 （通常不用） “方法”是面向对象技术中使用的专门名词。所谓“方法”就是对所请求的对象进行的操作，因此这些方法实际上也就是一些命令。因此，请求报文的类型是由它所采用的方法决定的。

74 HTTP 请求报文的一些方法 方法（操作） 意义 OPTION 请求一些选项的信息 GET 请求读取由 URL所标志的信息
方法（操作） 意义 OPTION 请求一些选项的信息 GET 请求读取由 URL所标志的信息 HEAD 请求读取由 URL所标志的信息的首部 POST 给服务器添加信息（例如，注释） PUT 在指明的 URL下存储一个文档 DELETE 删除指明的 URL所标志的资源 TRACE 用来进行环回测试的请求报文 CONNECT 用于代理服务器

75 HTTP 的报文结构（请求报文） “URL”是所请求的资源的 URL。 空格 回车换行 方 法 URL 版 本 CRLF 请求行 首部字段名
方 法 URL 版 本 CRLF 请求行 首部字段名 : 值 CRLF … 首部行 首部字段名 : 值 CRLF CRLF : 实体主体 （通常不用） “URL”是所请求的资源的 URL。

76 HTTP 的报文结构（请求报文） “版本”是 HTTP 的版本。 空格 回车换行 方 法 URL 版 本 CRLF 请求行 首部字段名 :
方 法 URL 版 本 CRLF 请求行 首部字段名 : 值 CRLF … 首部行 首部字段名 : 值 CRLF CRLF : 实体主体 （通常不用） “版本”是 HTTP 的版本。

77 HTTP 的报文结构（响应报文） 开始行 响应报文的开始行是状态行。
空格 回车换行 开始行 版 本 状态码 短 语 CRLF 状态行 首部字段名 : 值 CRLF … 首部行 首部字段名 : 值 CRLF CRLF : 实体主体 （有些响应报文不用） 响应报文的开始行是状态行。 状态行包括三项内容，即 HTTP 的版本，状态码，以及解释状态码的简单短语。

78 状态码都是三位数字 1xx 表示通知信息的，如请求收到了或正在进行处理。 2xx 表示成功，如接受或知道了。

79 4. 在服务器上存放用户的信息 万维网站点使用 Cookie 来跟踪用户。
Cookie 表示在 HTTP 服务器和客户之间传递的状态信息。 使用 Cookie 的网站服务器为用户产生一个唯一的识别码。利用此识别码，网站就能够跟踪该用户在该网站的活动。

80 万维网的文档 1. 超文本标记语言 HTML HTML（HyperText Markup language）超文本标记语言中的 Markup 的意思就是“设置标记”。 HTML 定义了许多用于排版的命令（即标签）。 HTML 把各种标签嵌入到万维网的页面中。这样就构成了所谓的 HTML 文档。 HTML 文档是一种可以用任何文本编辑器创建的 ASCII 码文件。

81 HTML 文档 仅当 HTML 文档是以.html 或 .htm 为后缀时，浏览器才对此 文档的各种标签进行解释。
如 HTML 文档改换以 .txt 为其后缀，则 HTML 解释程序就不对标签进行解释，而浏览器只能看见原来的文本文件。 当浏览器从服务器读取 HTML 文档后，就按照 HTML 文档中的各种标签，根据浏览器所使用的显示器的尺寸和分辨率大小，重新排版并恢复出所读取的页面。

82 HTML 文档中标签的用法 <HTML> HTML 文档开始
<HEAD> <TITLE>一个 HTML 的例子</TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>HTML 很容易掌握</H1> <P>这是第一个段落。虽然很 短，但它仍是一个段落。</P> <P>这是第二个段落。</P> </BODY> </HTML> HTML 文档开始

83 HTML 文档中标签的用法 <HTML>
<HEAD> <TITLE>一个 HTML 的例子</TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>HTML 很容易掌握</H1> <P>这是第一个段落。虽然很 短，但它仍是一个段落。</P> <P>这是第二个段落。</P> </BODY> </HTML> 首部开始

84 HTML 文档中标签的用法 <HTML> 标题
<HEAD> <TITLE>一个 HTML 的例子</TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>HTML 很容易掌握</H1> <P>这是第一个段落。虽然很 短，但它仍是一个段落。</P> <P>这是第二个段落。</P> </BODY> </HTML> 标题

85 HTML 文档中标签的用法 <HTML>
<HEAD> <TITLE>一个 HTML 的例子</TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>HTML 很容易掌握</H1> <P>这是第一个段落。虽然很 短，但它仍是一个段落。</P> <P>这是第二个段落。</P> </BODY> </HTML> 首部结束

86 HTML 文档中标签的用法 <HTML>
<HEAD> <TITLE>一个 HTML 的例子</TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>HTML 很容易掌握</H1> <P>这是第一个段落。虽然很 短，但它仍是一个段落。</P> <P>这是第二个段落。</P> </BODY> </HTML> 主体开始

87 HTML 文档中标签的用法 <HTML>
<HEAD> <TITLE>一个 HTML 的例子</TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>HTML 很容易掌握</H1> <P>这是第一个段落。虽然很 短，但它仍是一个段落。</P> <P>这是第二个段落。</P> </BODY> </HTML> 1 级标题

88 HTML 文档中标签的用法 <HTML>
<HEAD> <TITLE>一个 HTML 的例子</TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>HTML 很容易掌握</H1> <P>这是第一个段落。虽然很 短，但它仍是一个段落。</P> <P>这是第二个段落。</P> </BODY> </HTML> 第一个段落

89 HTML 文档中标签的用法 <HTML>
<HEAD> <TITLE>一个 HTML 的例子</TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>HTML 很容易掌握</H1> <P>这是第一个段落。虽然很 短，但它仍是一个段落。</P> <P>这是第二个段落。</P> </BODY> </HTML> 第二个段落

90 HTML 文档中标签的用法 <HTML>
<HEAD> <TITLE>一个 HTML 的例子</TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>HTML 很容易掌握</H1> <P>这是第一个段落。虽然很 短，但它仍是一个段落。</P> <P>这是第二个段落。</P> </BODY> </HTML> 主体结束

91 HTML 文档中标签的用法 <HTML>
<HEAD> <TITLE>一个 HTML 的例子</TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>HTML 很容易掌握</H1> <P>这是第一个段落。虽然很 短，但它仍是一个段落。</P> <P>这是第二个段落。</P> </BODY> </HTML> HTML 文档结束

92 2. 动态万维网文档 静态文档是指该文档创作完毕后就存放在万维网服务器中，在被用户浏览的过程中，内容不会改变。
2. 动态万维网文档 静态文档是指该文档创作完毕后就存放在万维网服务器中，在被用户浏览的过程中，内容不会改变。 动态文档是指文档的内容是在浏览器访问万维网服务器时才由应用程序动态创建。 动态文档和静态文档之间的主要差别体现在服务器一端。 主要是文档内容的生成方法不同。 从浏览器的角度看，这两种文档并没有区别。

93 万维网服务器功能的扩充 (1) 应增加另一个应用程序，用来处理浏览器发来的数据，并创建动态文档。
(2) 应增加一个机制，用来使万维网服务器把浏览器发来的数据传送给这个应用程序，然后万维网服务器能够解释这个应用程序的输出，并向浏览器返回 HTML 文档。

94   扩充了功能的万维网服务器  CGI 程序创建  请求文档  响应动态文档 万维网服务器 万维网客户 浏览器 数据库 程序
HTTP  CGI 程序创建 动态文档  HTTP 请求报文  请求文档   响应动态文档 HTTP 响应报文

95 3. 活动万维网文档 活动文档(active document)技术把所有的工作都转移给浏览器端。
3. 活动万维网文档 活动文档(active document)技术把所有的工作都转移给浏览器端。 每当浏览器请求一个活动文档时，服务器就返回一段程序副本在浏览器端运行。 活动文档程序可与用户直接交互，并可连续地改变屏幕的显示。 由于活动文档技术不需要服务器的连续更新传送，对网络带宽的要求也不会太高。

96    活动文档在客户端创建  请求文档  响应程序  此程序在 Java applet 万维网服务器 万维网客户 浏览器 程序
HTTP 程序事先被编译成二进制代码，存放为文件 HTTP 请求报文  请求文档  响应程序 HTTP 响应报文  程序 Java applet  此程序在 客户端创建 出活动文档  文档

97 4. 浏览器的结构 从鼠标和键盘输入 输出至显示器 HTML解释程序 驱 动 程 序 控 制 程 序 … 可选解释程序 缓 存
4. 浏览器的结构 从鼠标和键盘输入 输出至显示器 HTML解释程序 驱 动 程 序 控 制 程 序 … 可选解释程序 缓 存 HTTP 客户程序 … 可选客户程序 网 络 接 口 与远地 服务器通信

98 6.4.5 万维网的信息检索系统 1. 全文检索搜索和分类目录搜索
万维网的信息检索系统 1. 全文检索搜索和分类目录搜索 在万维网中用来进行搜索的程序叫做搜索引擎。 全文检索搜索引擎是一种纯技术型的检索工具。 是通过搜索软件到因特网上的各网站收集信息，找到一个网站后可以从这个网站再链接到另一个网站。然后按照一定的规则建立一个很大的在线数据库供用户查询。 用户在查询时只要输入关键词，就从已经建立的索引数据库上进行查询（并不是实时地在因特网上检索到的信息）。 分类目录搜索引擎并不采集网站的任何信息。 而是利用各网站向搜索引擎提交的网站信息时填写的关键词和网站描述等信息，经过人工审核编辑后，如果认为符合网站登录的条件，则输入到分类目录的数据库中，供网上用户查询。 垂直搜索引擎针对某一特定领域、人群或特定需求提供搜索服务。

99 一些著名的搜索引擎 最著名的全文检索搜索引擎： 最著名的分类目录搜索引擎： Google（谷歌）(www.google.com)
百度 ( 最著名的分类目录搜索引擎： 雅虎 ( 雅虎中国 (cn.yahoo.com) 新浪 ( 搜狐 ( 网易 (

100 6.5 电子邮件 概述 （Electronic mail)是Internet最早的应用之一。它快速、安全地将信息传送到网上的各个节点，与世界上的任何人进行通信和交流。大多数用户使用互联网络，都是从使用电子邮件开始的。 方便、经济、快捷。 提供 收发的邮件服务器是各类网站的一个重要组成部分，尤其对于一个独立的企业或机构来说，建立邮件服务器是十分必要的。 所有类型信息（包括文本、图形、声音及各种程序文件)都可以作为 的附件在网络中传输。用户除了可通过 实现快速的信息交换外，还可通过 进行项目管理，并根据快速的 信息进行重要的决策。

101 概述（续） 用户利用用户代理把电子邮件发送到收件人邮件服务器，并放在其中的收件人邮箱中，收件人可随时上网到自己使用的邮件服务器进行读取。
电子邮件的一些标准: 发送邮件的协议：SMTP MIME 在其邮件首部中说明了邮件的数据类型(如文本、声音、图像、视像等)，使用 MIME 可在邮件中同时传送多种类型的数据。 读取邮件的协议：POP3 和 IMAP

102 电子邮件的最主要的组成构件 UA 就是用户与电子邮件系统的接口，是电子邮件客户端软件。
（发送邮件） 用户邮箱 SMTP (读取邮件) 接收方 发送方 (发送邮件) POP3 SMTP 因特网 用户代理 用户代理 邮件缓存 发送端 邮件服务器 接收端 邮件服务器 UA 就是用户与电子邮件系统的接口，是电子邮件客户端软件。 用户代理可以提供命令行方式、菜单方式或图形方式的界面与电子邮件系统交互，目前主要是窗口界面，允许人们读取和发送电子邮件，如outlook express、hotmail、Foxmail以及基于Web界面的用户代理程序等。 用户代理的功能：撰写、显示、处理和通信。 邮件服务器是电子邮件系统的核心构件，功能是发送和接收邮件，同时还要向发信人报告邮件传送情况（已交付/被拒绝/丢失等）。 邮件服务器按照客户服务器方式工作。邮件服务器需要使用发送和读取两个不同的协议。 一个邮件服务器既可以作为客户，也可以作为服务器。 发送方 邮件服务器 发件人 用户代理 接收方 收件人 POP3 读取 邮件 TCP 连接 客户 服务器 SMTP 发送 邮件 TCP 连接 客户 服务器 发送邮件 SMTP SMTP 服务器 客户 TCP 连接

103 发送和接收电子邮件的 几个重要步骤  发件人调用 PC 机中的用户代理撰写和编辑要发送的邮件。
 发件人的用户代理把邮件用 SMTP 协议发给发送方邮件服务器。  SMTP 服务器把邮件临时存放在邮件缓存队列中，等待发送。  发送方邮件服务器的 SMTP 客户与接收方邮件服务器的 SMTP 服务器建立 TCP 连接，然后把邮件缓存队列中的邮件依次发送出去。  运行在接收方邮件服务器中的 SMTP 服务器进程收到邮件后，把邮件放入收件人的用户邮箱中，等待收件人进行读取。  收件人在打算收信时，就运行 PC 机中的用户代理，使用 POP3（或 IMAP）协议读取发送给自己的邮件。 POP3 服务器和 POP3 客户之间的通信是由 POP3 客户发起的。

104 电子邮件的组成 电子邮件由信封(envelope)和内容(content)两部分组成。 电子邮件的传输程序根据邮件信封上的信息来传送邮件。
在邮件的信封上，最重要的就是收件人的地址。 用户在从自己的邮箱中读取邮件时才能见到邮件的内容。

105 电子邮件地址的格式 TCP/IP 体系的电子邮件系统规定电子邮件地址的格式如下： 收件人邮箱名@邮箱所在主机的域名 (6-1)
(6-1) 如：邮件地址 这个用户名在该域名 的范围内是唯一的。 邮箱所在主机域名在全世界必须是唯一的

106 6.5.1电子邮件的最主要的组成构件 UA 就是用户与电子邮件系统的接口，是电子邮件客户端软件。
（发送邮件） 用户邮箱 SMTP (读取邮件) 接收方 发送方 (发送邮件) POP3 SMTP 因特网 用户代理 用户代理 邮件缓存 发送端 邮件服务器 接收端 邮件服务器 UA 就是用户与电子邮件系统的接口，是电子邮件客户端软件。 用户代理可以提供命令行方式、菜单方式或图形方式的界面与电子邮件系统交互，目前主要是窗口界面，允许人们读取和发送电子邮件，如outlook express、hotmail、Foxmail以及基于Web界面的用户代理程序等。 用户代理的功能：撰写、显示、处理和通信。 邮件服务器是电子邮件系统的核心构件，功能是发送和接收邮件，同时还要向发信人报告邮件传送情况（已交付/被拒绝/丢失等）。 邮件服务器按照客户服务器方式工作。邮件服务器需要使用发送和读取两个不同的协议。 一个邮件服务器既可以作为客户，也可以作为服务器。 发送方 邮件服务器 发件人 用户代理 接收方 收件人 POP3 读取 邮件 TCP 连接 客户 服务器 SMTP 发送 邮件 TCP 连接 客户 服务器 发送邮件 SMTP SMTP 服务器 客户 TCP 连接

107 6.5.2 简单邮件传送协议 SMTP SMTP 所规定的就是在两个相互通信的 SMTP 进程之间应如何交换信息。
每条命令用 4 个字母组成。 每一种应答信息一般只有一行信息，由一个 3 位数字的代码开始，后面附上（也可不附上）很简单的文字说明。 SMTP 使用客户服务器方式，负责发送邮件的 SMTP 进程就是 SMTP 客户，负责接收邮件的 SMTP 进程就是 SMTP 服务器。

108 SMTP 通信的三个阶段 1. 连接建立： 连接是在发送主机的 SMTP 客户和接收主机的 SMTP 服务器之间建立的（25号端口）。SMTP不使用中间的邮件服务器。 2. 邮件传送 3. 连接释放： 邮件发送完毕后，SMTP 释放 TCP 连接（QUIT命令）。

109 6.5.3 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。
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。 RFC 2822 只规定了邮件内容中的首部(header)格式，而对邮件的主体(body)部分则让用户自由撰写。 用户写好首部后，邮件系统自动地将信封所需的信息提取出来并写在信封上。所以用户不需要填写电子邮件信封上的信息。

110 在E-mail中常用的关键字及其含义 From 发信人地址（自动） To 收信人地址 Cc（或抄送） 复制副本地址（Carbon copy）
Bcc（或密件抄送） 盲复制副本地址（Blind Carbon copy） Subject 邮件主题 Date 发送邮件日期时间（自动） Reply To 回复地址 X-Charset 使用的字符集（通常为ASCII） X-Mailer 发送 所使用的软件 X-Sender 发送方地址的副本

111 6.5.4 邮件读取协议POP3 和 IMAP 特点：只要用户从服务器读取了邮件，pop服务器就把该邮件删除。
邮局协议 POP 是一个非常简单、但功能有限的邮件读取协议，现在使用的是它的第三个版本 POP3。 POP 也使用客户服务器的工作方式。 在接收邮件的用户 PC 机中必须运行 POP 客户程序，而在用户所连接的 ISP 的邮件服务器中则运行 POP 服务器程序。 特点：只要用户从服务器读取了邮件，pop服务器就把该邮件删除。

112 IMAP 协议 (Internet Message Access Protocol)
IMAP 也是按客户服务器方式工作，现在较新的是版本 4，即 IMAP4。 IMAP 是一个联机协议。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。 当用户 PC 机上的 IMAP 客户程序打开 IMAP 服务器的邮箱时，用户就可看到邮件的首部。若用户需要打开某个邮件，则该邮件才传到用户的计算机上。 在用户未发出删除邮件的命令之前，IMAP服务器邮箱中的邮件一直保存着。

113 IMAP 的特点 用户可以在不同的地方使用不同的计算机随时查看自己的邮件。 IMAP 允许收件人只读取邮件中的某一个部分。
例如，收到了一个带有视像附件（此文件可能很大）的邮件。为了节省时间，可以先下载邮件的正文部分，待以后有时间再读取或下载这个很长的附件。 缺点：如果用户没有将邮件复制到自己的 PC 机上，则邮件一直是存放在 IMAP 服务器上。因此用户需要经常与 IMAP 服务器建立连接。

114 6.5.5 基于万维网的电子邮件 邮件从 A 发送到网易邮件服务器使用 HTTP 协议。 两个邮件服务器之间的传送使用 SMTP。
基于万维网的电子邮件 网易邮件服务器 mail.163.com 新浪邮件服务器 mail.sina.com.cn A B HTTP SMTP HTTP 邮件从 A 发送到网易邮件服务器使用 HTTP 协议。 两个邮件服务器之间的传送使用 SMTP。 邮件从新浪邮件服务器传送到 B 使用 HTTP 协议。

115 6.5.6 通用因特网邮件扩充 MIME 1. MIME 概述 SMTP 有以下缺点： MIME 的特点：
SMTP 限于传送 7 位的 ASCII 码。许多其他非英语国家的文字（如中文、俄文，甚至带重音符号的法文或德文）就无法传送。 SMTP 服务器会拒绝超过一定长度的邮件。 某些 SMTP 的实现并没有完全按照SMTP 的标准。 MIME 的特点： MIME 并没有改动 SMTP 或取代它。 MIME 的意图是继续使用目前的[RFC 822]格式，但增加了邮件主体的结构，并定义了传送非 ASCII 码的编码规则。

116 MIME 和 SMTP 的关系 用户 用户 非 ASCII 码 非 ASCII 码 MIME MIME 7 位 ASCII 码

117 MIME 和 SMTP 的关系 From:xiexiren@tsinghua.org.cn To:xyz@public.bta.net.cn
MIME-Version:1.0 Content-Type:image/gif Content-Transfer-Encoding:base64 …data for the image(图像的数据）… 用户 用户 非 ASCII 码 非 ASCII 码 MIME MIME 7 位 ASCII 码 7 位 ASCII 码 7 位 ASCII 码 SMTP SMTP

118 6.6 动态主机配置协议 DHCP 为了将软件协议做成通用的和便于移植，协议软件的编写者把协议软件参数化。这就使得在很多台计算机上使用同一个经过编译的二进制代码成为可能。 一台计算机和另一台计算机的区别，都可通过一些不同的参数来体现。 在软件协议运行之前，必须给每一个参数赋值。 在协议软件中给这些参数赋值的动作叫做协议配置。一个软件协议在使用之前必须是已正确配置的。具体的配置信息有哪些则取决于协议栈。

119 协议配置项目及方法 需要配置的项目 这些信息通常存储在一个配置文件中，计算机在引导过程中可以对这个文件进行存取。
(1) IP 地址 (2) 子网掩码 (3) 默认路由器的 IP 地址 (4) 域名服务器的 IP 地址 这些信息通常存储在一个配置文件中，计算机在引导过程中可以对这个文件进行存取。 在使用 TCP/IP 协议的网络上，每一台计算机都拥有惟一的计算机名和 IP 地址。IP 地址有两种配置方法： 一种是手工添加，即静态 IP 地址； 另一种是通过 DHCP 服务器自动分配，即动态 IP 地址。

120 动态主机配置协议 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
动态主机配置协议 DHCP 提供了即插即用连网(plug-and-play networking)的机制。 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。 需要 IP 地址的主机在启动时就向 DHCP 服务器广播发送发现报文（DHCPDISCOVER），这时该主机就成为 DHCP 客户。 本地网络上所有主机都能收到此广播报文，但只有 DHCP 服务器才回答此广播报文。 DHCP 服务器先在其数据库中查找该计算机的配置信息。 若找到，则返回找到的信息。 若找不到，则从服务器的 IP 地址池(address pool)中取一个地址分配给该计算机。 DHCP 服务器的回答报文叫做提供报文（DHCPOFFER）。

121 DHCP示意图

122 DHCP 中继代理(relay agent)
并不是每个网络上都有 DHCP 服务器，这样就会使 DHCP 服务器的数量太多。现在是每一个网络至少有一个 DHCP 中继代理，它配置了 DHCP 服务器的 IP 地址信息。 当 DHCP 中继代理收到主机发送的发现报文后： 以单播方式向 DHCP 服务器转发此报文，并等待其回答。 收到 DHCP 服务器回答的提供报文后，DHCP 中继代理再将此提供报文发回给主机。

123 DHCP 中继代理 以单播方式转发发现报文 注意：DHCP 报文只是 UDP 用户数据报中的数据。 主机 广播 DHCP 服务器
DHCPDISCOVER 广播 DHCP 服务器 DHCPDISCOVER 单播 其他 网络 DHCP 中继代理 注意：DHCP 报文只是 UDP 用户数据报中的数据。

124

125 租用期(lease period) 当一台 DHCP 客户端租到一个 IP 地址后，该 IP 地址不可能长期被它占用，它会有一个使用期，即租期。 租用期的数值应由 DHCP 服务器自己决定。 DHCP 客户也可在自己发送的报文中（例如，发现报文）提出对租用期的要求。

126 ：DHCP 服务器被动打开 UDP 端口 67， … DHCP 协议的工作过程         等待客户端发来的报文。 
68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  ：DHCP 服务器被动打开 UDP 端口 67， 等待客户端发来的报文。 客户 68 DHCPNACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

127 ：DHCP 客户从 UDP 端口 68 … DHCP 协议的工作过程         发送 DHCP 发现报文。 
被动打开  67 服务器 UDP  客户 68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPNACK 67 服务器 UDP UDP ：DHCP 客户从 UDP 端口 68 发送 DHCP 发现报文。  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

128 ：凡收到 DHCP 发现报文的 DHCP 服务器 …
被动打开  67 服务器 UDP  客户 68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPNACK 67 服务器 UDP UDP ：凡收到 DHCP 发现报文的 DHCP 服务器 都发出 DHCP 提供报文，因此 DHCP 客户 可能收到多个 DHCP 提供报文。  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

129 ：DHCP 客户从几个 DHCP 服务器中选择 …
被动打开  67 服务器 UDP  客户 68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPNACK 67 服务器 UDP UDP ：DHCP 客户从几个 DHCP 服务器中选择 其中的一个，并向所选择的 DHCP 服务 器发送 DHCP 请求报文。  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

130 ：被选择的 DHCP 服务器发送确认报文 … DHCP 协议的工作过程        
被动打开  67 服务器 UDP  客户 68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPNACK 67 服务器 ：被选择的 DHCP 服务器发送确认报文 DHCPACK，进入已绑定状态，并可 开始使用得到的临时 IP 地址了。 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

131 DHCP 协议的工作过程 被动打开  67 服务器 UDP  客户 68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPNACK 67 服务器 DHCP 客户现在要根据服务器提供的租用期 T 设置两个计时器 T1 和 T2，它们的超时时间分别是 0.5T 和 0.875T。当超时时间到就要请求更新租用期。 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

132 ：租用期过了一半（T1 时间到），DHCP 发送 …
被动打开  67 服务器 UDP  客户 68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPNACK 67 服务器 ：租用期过了一半（T1 时间到），DHCP 发送 请求报文 DHCPREQUEST ，要求更新租用期。 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

133 ：DHCP 服务器若同意，则发回确认报文
被动打开  67 服务器 ：DHCP 服务器若同意，则发回确认报文 DHCPACK。DHCP 客户得到了新的租 用期，重新设置计时器。 UDP  客户 68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCNPACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

134 ：DHCP 服务器若不同意，则发回否认报文
被动打开  ：DHCP 服务器若不同意，则发回否认报文 DHCPNACK。这时 DHCP 客户必须立即 停止使用原来的 IP 地址，而必须重新申 请 IP 地址（回到步骤）。 67 服务器 UDP  客户 68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPNACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

135 DHCP 协议的工作过程 被动打开  67 服务器 若DHCP服务器不响应步骤的请求报文DHCPREQUEST，则在租用期过了 87.5% 时，DHCP 客户必须重新发送请求报文 DHCPREQUEST（重复步骤），然后又继续后面的步骤。 UDP  客户 68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPNACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

136 ：DHCP 客户可随时提前终止服务器所提供的
被动打开  67 服务器 ：DHCP 客户可随时提前终止服务器所提供的 租用期，这时只需向 DHCP 服务器发送释 放报文 DHCPRELEASE 即可。 UDP  客户 68 DHCPDISCOVER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPOFFER 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPREQUEST 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPNACK 67 服务器 UDP UDP  客户 68 DHCPACK 67 服务器 UDP … UDP  客户 68 DHCPRELEASE 67 服务器 UDP UDP

137 6.7 简单网络管理协议 SNMP 6.7.1 网络管理的基本概念
网络管理包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制，这样就能以合理的价格满足网络的一些需求，如实时运行性能，服务质量等。 网络管理常简称为网管。 网络管理并不是指对网络进行行政上的管理。

138 网络管理的基本功能 1. 配置管理 配置管理（Configuration Management）包括设备管理、拓扑管理、软件管理、网络规划和资源管理。其中关键是设备管理，它由以下两个方面构成： 布线系统的维护 做好布线系统的日常维护工作，确保底层网络连接完好，是计算机网络正常、高效运行的基础。对布线系统的测试和维护一般借助于双绞线测试仪、光纤测试仪、规程分析仪和信道测试仪等。 关键设备管理 网络中的关键设备一般包括网络的主干交换机、中心路由器以及关键服务器。

139 网络管理的基本功能（续） 2. 性能管理 网络性能管理（Performance Management）是指通过监控网络的运行状态调整网络性能参数来改善网络的性能，确保网络平稳运行。 网络性能主要包括带宽、网络吞吐量、响应时间（时延）、线路利用率、网络可用性等。

140 网络管理的基本功能（续） 3. 故障管理 故障是那些引起系统以非正常方式运行的事件。它可分为由损坏的部件或软件故障引起的故障，以及由环境引起的外部故障。 故障管理（Fault Management）又称失效管理，主要对来自硬件设备或路径节点的报警信息进行监控、报告和存储，以及进行故障的诊断、定位与处理。包括： 故障检测 故障诊断 故障纠正

141 网络管理的基本功能（续） 4. 安全管理 安全管理（Security Management）主要保护网络资源与设备不被非法访问，以及对加密机构中的密钥进行管理。 网络中需要解决的安全问题有： 网络数据的私有性：保护网络数据不被侵入者非法获取 授权：防止侵入者在网络上发送错误信息 访问控制：控制用户对网络资源的访问

142 网络管理的基本功能（续） 5. 计费管理 计费管理（Accounting Management）是对网络资源的使用情况进行收集、解释和处理，提出计费报告，包括计费统计、账单通知和会计处理等内容，为网络资源的应用核算成本并提供收费依据。 计费管理需管理网络资源一般包括： 网络服务：例如数据的传输 网络应用：例如对服务器的使用

143 网络管理的一般模型 被管设备 被管设备 因特网 被管设备 被管设备 A A A A 网管协议 被管设备 M 网络 管理员 管理站 A M
—— 管理程序 （运行 SNMP 客户程序） A —— 代理程序 （运行 SNMP 服务器程序）

144 SNMP 网络管理的组成 SNMP协议 管理信息结构 SMI (Structure of Management Information)
管理信息库 MIB (Management Information Base) MIB 在被管理的实体中创建了命名对象，并规定了其类型。

145 6.7.2 管理信息结构 SMI SMI 的功能： (1) 被管对象应怎样命名； (2) 用来存储被管对象的数据类型有哪些种；
(3) 在网络上传送的管理数据应如何编码。

146 SMI 规定所有被管对象必须在命名树上 根 itu-t (0) iso (1) iso/itu-t (2) org (3) dod (6)
internet (1) (iso.org.dod.internet) mgmt (2) mib-2 (1) (iso.org.dod.internet.mgmt.mib-2) system(1) interface(2) at(3) ip(4) icmp(5) tcp(6) udp(7) egp(8) … … … … … … … … … udpInDatagrams(1) (iso.org.dod.internet.mgmt.mib-2.udp. udpInDatagrams)

147 SMI 使用 ASN.1 SMI 标准指明所有 MIB 变量必须使用抽象语法记法 1（ASN.1）来定义。 记法很严格，使数据含义不存在任何二义性。 SMI 既是 ASN.1 的子集，又是 ASN.1 的超集。 SMI 把数据类型分为两大类：简单类型和结构化类型。 ISO 在制订 ASN.1 语言的同时也为它定义了一种标准的编码方案，即基本编码规则 BER。指明了每种数据类型中每个数据的值的表示。 发送端用 BER 编码，可将用 ASN.1 所表述的报文转换成唯一的比特序列。接收端用 BER 进行解码，得到该比特序列所表示的 ASN.1 报文。

148 用 TLV 方法进行编码 把各种数据元素表示为以下三个字段组成的八位位组序列：
(1) T 字段，即标识符八位位组(identifier octet)，用于标识标记（定义数据的类型）。 (2) L 字段，即长度用八位位组(length octet)，用于标识后面 V 字段的长度。 (3) V 字段，即内容八位位组(content octet)，用于标识数据元素的值。

149 TLV 中的 T 字段 定义数据的类型 字节 1 可变 可变 数据元素 标记 T 长度 L 值 V
字节 可变 可变 数据元素 标记 T 长度 L 值 V OBJECT IDENTIFIER udpInDatagrams udpInDatagrams

150 TLV 中的 V 字段 定义数据的值 例如，INTEGER 15，其 T 字段是02， INTEGER 类型要用 4 字节编码。最后得出 TLV 编码为 F。 又如 IPAddress ，其 T 字段是 40，V 字段需要 4 字节表示，因此得出 IPAddress 的 TLV 编码是 C 。

151 6.7.3 管理信息库 MIB (Management Information Base)

152 6.7.4 SNMP 的协议数据 单元和报文 SNMP 是有效的网络管理协议 SNMP的操作只有两种基本的管理功能，即：
“读”：用 get 报文来检测各被管对象的状况； “写”：用 set 报文来改变各被管对象的状况。 SNMP 是有效的网络管理协议 使用探询（至少是周期性地）以维持对网络资源的实时监视，同时也采用陷阱机制报告特殊事件，使得 SNMP 成为一种有效的网络管理协议。

153 SNMP 的探询操作 探询操作——SNMP 管理进程定时向被管理设备周期性地发送探询信息。 探询的好处是： 探询的不足是：
可使系统相对简单。 能限制通过网络所产生的管理信息的通信量。 探询的不足是： 不够灵活，而且所能管理的设备数目不能太多。 开销较大，如探询频繁而并未得到有用的报告，则通信线路和计算机的 CPU 周期就被浪费了。

154 陷阱(trap) SNMP 不是完全的探询协议，它允许不经过询问就能发送某些信息。这种信息称为陷阱，表示它能够捕捉“事件”。
这种陷阱信息的参数是受限制的。 当被管对象的代理检测到有事件发生时，就检查其门限值。代理只向管理进程报告达到某些门限值的事件（即过滤）。过滤的好处是： 仅在严重事件发生时才发送陷阱； 陷阱信息很简单且所需字节数很少。

155 SNMP 使用无连接的 UDP SNMP 使用无连接的 UDP，因此在网络上传送 SNMP 报文的开销较小。但 UDP 不保证可靠交付。
在运行代理程序的服务器端用熟知端口 161 来接收 get 或 set 报文和发送响应报文（与熟知端口通信的客户端使用临时端口）。 运行管理程序的客户端则使用熟知端口 162 来接收来自各代理的 trap 报文。

156 6.8 应用进程跨越网络的通信 6.8.1 系统调用和应用编程接口
6.8 应用进程跨越网络的通信 系统调用和应用编程接口 大多数操作系统使用系统调用(system call)的机制在应用程序和操作系统之间传递控制权。 对程序员来说，每一个系统调用和一般程序设计中的函数调用非常相似，只是系统调用是将控制权传递给了操作系统。

157 多个应用进程 使用系统调用的机制 … 应用程序 1 应用程序 2 应用程序 n 用户地址空间 中的应用程序 由应用程序调用的系统函数
系统调用接口 系统地址空间 中的协议软件 包括 TCP/IP 协议软件的操作系统内核

158 应用编程接口 API (Application Programming Interface)
当某个应用进程启动系统调用时，控制权就从应用进程传递给了系统调用接口。 此接口再将控制权传递给计算机的操作系统。操作系统将此调用转给某个内部过程，并执行所请求的操作。 内部过程一旦执行完毕，控制权就又通过系统调用接口返回给应用进程。 系统调用接口实际上就是应用进程的控制权和操作系统的控制权进行转换的一个接口，即应用编程接口 API。

159 几种应用编程接口 API Berkeley UNIX 操作系统定义了一种 API，它又称为套接字接口(socket interface)。
微软公司在其操作系统中采用了套接字接口 API，形成了一个稍有不同的 API，并称之为 Windows Socket。 AT&T 为其 UNIX 系统 V 定义了一种 API，简写为 TLI (Transport Layer Interface)。

160 应用进程通过套接字接入到网络 客户 服务器 由应用程序 控制 应用进程 应用进程 套接字 因特网 套接字 TCP 由操作系统 控制 TCP

161 套接字的作用 当应用进程需要使用网络进行通信时就发出系统调用，请求操作系统为其创建“套接字”，以便把网络通信所需要的系统资源分配给该应用进程。 操作系统为这些资源的总和用一个叫做套接字描述符的号码来表示，并把此号码返回给应用进程。应用进程所进行的网络操作都必须使用这个号码。 通信完毕后，应用进程通过一个关闭套接字的系统调用通知操作系统回收与该“号码”相关的所有资源。

162 调用 socket 创建套接字   操作系统 0： 1： 2： 3： 4： 套接字描述符表 （每一个进程一个描述符） 套接字的数据结构
协议族：PF_INET 服务：SOCK_STREAM 本地 IP 地址： 远地 IP 地址： 本地端口： 远地端口：  

163 几种常用的系统调用 当套接字被创建后，它的端口号和 IP 地址都是空的，因此应用进程要调用 bind（绑定）来指明套接字的本地地址。 在服务器端调用 bind 时，就是把熟知端口号和本地 IP 地址填写到已创建的套接字中。这就叫做把本地地址绑定到套接字。 服务器在调用 bind 后，还必须调用 listen（收听）把套接字设置为被动方式，以便随时接受客户的服务请求。UDP服务器由于只提供无连接服务，不使用 listen 系统调用。 服务器紧接着就调用 accept（接受），以便把远地客户进程发来的连接请求提取出来。系统调用 accept 的一个变量就是要指明从哪一个套接字发起的连接。

164 并发方式工作的服务器 M S1 S2 S3 主服务器进程 从属服务器进程 服务器 应用进程 接受连接请求 的套接字 连接 套接字 连接
操作系统 （原来的套接字） (新创建的套接字)

165 系统调用使用顺序的例子 客户端 服务器端 socket bind socket listen 连接建立请求 connect accept
send recv recv send close close

166 The End! ~2008.7

167 网络管理模型中的主要构件 管理站也称网络运行中心 NOC (Network Operations Center)，是网络管理系统的核心。管理程序运行时就成为管理进程。 管理站（硬件）或管理程序（软件）都可称为管理者(manager)，不是指人而是指机器或软件。 网络管理员(administrator) 是人。大型网络往往实行多级管理，因而有多个管理者，而一个管理者一般只管理本地网络的设备。 网络的每一个被管设备中可能有多个被管对象。 被管设备有时可称为网络元素或网元。 在被管设备中也会有一些不能被管的对象。 网络管理代理程序或简称为（管理）代理：每个被管设备中运行的程序，以便和管理站中的管理程序进行通信。 代理程序在管理程序的命令和控制下在被管设备上采取本地的行动。

168 网络管理协议 网络管理协议简称网管协议，是管理程序和代理程序之间进行通信的规则（并不是网管协议本身来管理网络）。
管理程序和代理程序按客户服务器方式工作。 管理程序运行 SNMP 客户程序，向某个代理程序发出请求（或命令），代理程序运行 SNMP 服务器程序，返回响应（或执行某个动作）。 在网管系统中往往是一个（或少数几个）客户程序与很多的服务器程序进行交互。 网络管理员利用网管协议通过管理站对网络中的被管设备进行管理。

169 SNMP 的指导思想 SNMP 最重要的指导思想就是要尽可能简单。 SNMP 的基本功能包括监视网络性能、检测分析网络差错和配置网络设备等。
当网络出故障时，可实现各种差错检测和恢复功能。 虽然 SNMP 是在 TCP/IP 基础上的网络管理协议，但也可扩展到其他类型的网络设备上。

170 SNMP 的管理站和委托代理 整个系统必须有一个管理站。
管理进程和代理进程利用 SNMP 报文进行通信，而 SNMP 报文又使用 UDP 来传送。 若网络元素使用的不是 SNMP 而是另一种网络管理协议，SNMP 协议就无法控制该网络元素。这时可使用外部/委托代理(proxy agent)。 外部/委托代理能提供如协议转换和过滤操作等功能对被管对象进行管理。