网络协议及网络应用

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第五讲网络协议及网络应用主要内容一、TCP/IP协议组链路层、网络层、传输层、应用层二、网络应用WWW TCP/IP协议组TCP/IP分层模型TCP/IP可以分为四层： 源主机：在应用层生成要传输的数据->加上TCP层头->加上IP层头->加上链路层头传输数据包到目的主机目的主机：去掉链路层头->去掉IP层头->去掉TCP层头->还原得到应用层数据 应用层：在应用层中起作用的是基于网络的应用程序，这些程序连接到远程主机并于远程主机通讯。比如IE浏览器，它连接远程WWW服务器，并和它通讯，取回请求的文档。再如WWW服务器，响应客户请求并传给所请求的页面。传输层：传输层使用端口(port)来提供主机间不同应用的通讯。每台主机可以有很多服务，每个服务对应于一个端口。比如WWW服务对应于80端口，POP3服务对应于110端口。假如我们访问某主机的80端口，就等于是在访问它的WWW服务。端口是一个0~65535间的一个整数，其中0~1023被保留用于大家熟知的服务，比如WWW的80。传输层可以有两种协议，TCP协议和UDP协议，都是进行数据传输控制的协议：TCP(TransmitControlProtocol)叫传输控制协议，是基于连接的协议，它的通讯过程有三步：握手建立连接、通讯、断开连接。它负责握手过程、报文管理、流量控制、错误检测和处理。它提供可靠的报文流传输和对上层应用的连接服务，能够按需重传报文。象WWW、FTP、TELNET、SMTP、POP3都是使用的TCP协议。 TCP头结构：11632UDP协议：它提供传输层的无保证的信息传输，是一种无连接的协议，它只用一点开销就可以把信息传输到远程主机。由于它没有保证目的主机成功地接收到数据的机制，所以任何使用UDP协议作为它的传输机制的应用程序都必须包含下列服务：丢失数据的重新发送、大的数据流的分段和重组、流控制、拥挤地避免。尽管UDP存在缺点，但也有优点，它能提供像多点播送和广播等在TCP中没有地服务。由于UDP地开销小，所以在网络条件好地局域网内使用UDP能产生更少地通信量。像很多路由器和交换机在升级里面地软件时使用地TFTP协议，就利用地UDP协议（一般是拿一台计算机做TFTP服务器，然后将软件以TFTP方式下载到设备上），DNS、NFS也使用UDP协议。使用UDP通讯，不需要建立会话，直接发送。 网络层：提供TCP/IP通讯中寻址、打包和路由选择功能。网络层中有很多协议，如IP(InternetProtocol)、ICMP(InternetControlMessageProtocol)、RIP(RoutingInformationProtocol)、OSPF(OpenshortestPathFirst)等。IP协议：IP协议提供主机的逻辑地址，就是IP地址。IP协议是无连接的。IP协议负责把数据送到目的主机。首先将目的IP与自己的IP比较，看是否在同一网段，如果是则直接传输，否则送到路由器（网关），由它代发。返回数据也是先发给网关，再发给源主机。IP头结构：11632ICMP协议：ping用的是ICMP协议。 链路层：数据要发到目的主机，最终都是通过链路层发送出去的。在同一网段，通讯通过物理地址即MAC地址来定位，每块网卡有唯一的MAC地址（由网卡生产厂写到网卡里）。在IP层的时候，判断目标主机的IP和源主机的IP在一个网段，然后通过ARP协议获得目标主机MAC地址，然后通讯。以太网协议工作在链路层。最后通讯的时候用的是以太网协议。我们现在的校园网是千兆以太网、快速以太网(100M)、以太网混合。以太网定义时使用的传输介质是同轴电缆。以太网采用广播机制，所有与网络连接的工作站都可以看到网络上传递的数据。通过查看包含在帧中的目标地址，确定进行接收或放弃。如果证明数据确实是发给自己的，工作站将会接收数据并传递给高层协议进行处理。 以太网采用载波侦听多路复用/冲突检测（CSMA/CD）机制，一台主机要发送数据，要经历以下几步：1.传输前侦听；2.如果电缆忙则等待；3.传输并检测冲突；4.如果冲突发生，重传前等待；5.重传或放弃。可以将HUB看作一段很短的电缆，下面的主机都接在这段电缆上，成为一个冲突域。由CSMA/CD机制可以看出，HUB下主机越多，冲突越多，效率越低。如果中继的HUB太多或网络线太长会产生大量的碰撞，降低网络效率。如果双绞线质量不好或太长（超过100M）或有其他故障，会产生很多碰撞，降低网络效率。 一个具体的packet的头信息的分析tcp:202.117.144.088:2589->202.117.144.010:80,size:361MAC层头信息00|10|5c|ab|30|32|00|10|a4|c3|7b|af|08|00|目标主机MAC地址源主机MAC地址0800是IP协议，0806是ARP协议IP层头信息45|00|01|69|9b|56|40|00|80|06|a8|ea|ca|75|90|58|ca|75|90|0a|版本号tcp协议202117144882021171441001：ICMP协议；06：TCP协议；11：UDP协议TCP头信息0a|1d|00|50|41|2f|50|73|50|d6|0a|4b|50|18|44|70|bc|d9|00|00|258980应用层数据47|45|54|20|2f|20|48|54|54|50|2f|31|2e|31|0d|0a|41|63|63|65|70|74|3a|20|2a|2f|GET空格/HTTP/1.1换行Accept:*/2a|0d|0a|52|65|66|65|72|65|72|3a|20|68|74|74|70|3a|2f|2f|77|*换行Referer:http://w 网络应用WorldWideWeb---HTTP协议Web服务器与浏览器：Web服务器是Web内容的提供者。它响应客户端（浏览器）的请求，并向客户端提供某种形式的数据。通常这些数据采用超文本标记语言(HTML)，也可以提供其他形式的数据，如：图象、声音、视频、应用程序等。WEB浏览器是WEB的客户端，功能包括与WEB服务器建立通讯所需的软件及转换、显示重现从服务器方返回的数据。主流的WEB服务器：Apachehttp://www.apache.orgWindows、Unix、LinuxIIS(InternetInformationServer)/PWSWindowsiPlanet(NetscapeEnterpriseServer)Unix主流的WEB浏览器MicrosoftInternetexploreNetscapeNavigatorOpera浏览器从服务器获得数据，如果某个数据类型浏览器目前不能再现，有两种处理办法：一种是要求下载插件，比如第一次看中文繁体网页，可能要求下载繁体显示插件，如果第一次看包含FLASH的网页，也会下载插件；第二种是提示把文件保存或执行，这种情况一般是点击文件连接，但这种文件浏览器不能直接打开，比如ZIP文件。WEB方式下载软件就是这种情况。 URL同一资源定位器（符）UniformResourceLocation浏览器向服务器请求信息关键在于了解WEB服务器和客户端如何定位服务器和文件的位置，我们使用URL标识WEB页和其他资源。例：http://www.snnu.edu.cn/news/guobao.htm协议服务器名.域目录文件表明用http协议请求服务器www.snnu.edu.cn主目录下news目录下guobao.htm文件其他常见的协议有：ftp://,telnet://,news://,mailto://HTTP通信示例http/1.11、请求客户请求包含以下信息：请求方法、请求头、请求数据，所有请求以空行结束如在浏览器请求文档：http://bbs.snnu.edu.cn/index.htmlGET/index.htmlHTTP/1.1Accept:text/plainAccept:text/htmlUser-agent:Mozilla/4.5(winNT)(空行)浏览器使用GET方法请求文档/index.html。浏览器声明它只接受纯文本和HTML数据，它使用的是Mozilla/4.5(Netscape)浏览器。客户机操作系统是WinNT。这些请求信息都是以明文发送到服务器的，响应也是明文。也有使用SSL加密传输的。 2、响应服务器响应应包括以下关键部分：状态码、响应头（头信息以空行结束）、响应数据。例：HTTP/1.1200OKDateWed,10OCT200112:18:03GMTServer:Apache/1.3.20(Unix)PHP/4.0.5MIME-version:1.0Content-type:text/htmlContent-length:6382……假设文档没有找到，响应信息如下：HTTP1.1404NOTFOUNDDateWed,10OCT200112:18:03GMTServer:Apache/1.3.20(Unix)PHP/4.0.5主要返回状态码：200OK，401未认证，403禁止，404未找到，500服务器内部错误