第8章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用8.1域名系統(tǒng)(DNS)8.2萬(wàn)維網(wǎng)(WWW)8.3動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP)8.4文件傳輸協(xié)議(FTP)本章小結(jié)

8.1域名系統(tǒng)(DNS)

一、DNS的域名結(jié)構(gòu)任何一個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)或路由器，都有一個(gè)唯一的層次結(jié)構(gòu)的名字，即域名。域名的結(jié)構(gòu)由若干個(gè)分量組成，各分量之間用點(diǎn)隔開(kāi)，分別代表不同級(jí)別的域名，即“….三級(jí)域名.二級(jí)域名.頂級(jí)域名”。

在TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)上采用的是層次樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的命名方法，通常稱(chēng)之為域樹(shù)結(jié)構(gòu)(如圖8.1所示)。圖8.1DNS的結(jié)構(gòu)

二、域名服務(wù)器

把域名翻譯成IP地址的軟件稱(chēng)域名系統(tǒng)，即DNS。它是一種管理名字的方法。這種方法是：分不同的組來(lái)負(fù)責(zé)各子系統(tǒng)的名字。系統(tǒng)中的每一層叫作一個(gè)域，每個(gè)域用一個(gè)點(diǎn)分開(kāi)。所謂域名服務(wù)器(DomainNameServer，簡(jiǎn)稱(chēng)NameServer)實(shí)際上就是裝有域名系統(tǒng)的主機(jī)，它是一種能夠?qū)崿F(xiàn)名字解析(nameresolution)的分層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)。要實(shí)現(xiàn)域名的管理以及域名解析，就要依靠分布在網(wǎng)絡(luò)中的域名服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖8.2是區(qū)的不同劃分方法的舉例。圖8.2DNS劃分區(qū)的舉例

圖8.3以圖8.2(b)中公司abc劃分的兩個(gè)區(qū)為例，給出了DNS域名服務(wù)器樹(shù)狀結(jié)構(gòu)圖。這種DNS域名服務(wù)器樹(shù)狀結(jié)構(gòu)圖可以更準(zhǔn)確地反映出DNS的分布式結(jié)構(gòu)。圖8.3中的每一個(gè)域名服務(wù)器都能夠進(jìn)行部分域名到IP地址的解析。當(dāng)某個(gè)DNS服務(wù)器不能進(jìn)行域名到IP地址的轉(zhuǎn)換時(shí)，它就設(shè)法讓因特網(wǎng)上別的域名服務(wù)器進(jìn)行解析。圖8.3樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的DNS域名服務(wù)器

根據(jù)域名服務(wù)器所起的作用，可以把域名服務(wù)器劃分為以下四種類(lèi)型：

(1)根域名服務(wù)器(rootnameserver)。

(2)頂級(jí)域名服務(wù)器(TLDserver)。

(3)權(quán)限域名服務(wù)器(authoritativenameserver)。

(4)本地域名服務(wù)器(localnameserver)，也稱(chēng)為默認(rèn)域名服務(wù)器。

三、DNS的解析過(guò)程

主機(jī)域名不能直接用于TCP/IP協(xié)議的路由選擇。當(dāng)用戶使用主機(jī)域名進(jìn)行通信時(shí)，必須先將其映射成IP地址，因?yàn)镮nternet通信軟件在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)都必須使用IP地址。將主機(jī)域名映射為IP地址的過(guò)程叫作域名解析。域名解析包括正向解析(從域名到IP地址)和反向解析(從IP地址到域名)。Internet的DNS能夠透明地完成此項(xiàng)工作。

在域名解析過(guò)程中，可以選擇兩種方式：遞歸查詢(xún)或迭代查詢(xún)。

(1)遞歸查詢(xún)：要求域名服務(wù)器系統(tǒng)一次性完成全部域名和地址之間的映射。

(2)迭代查詢(xún)：也稱(chēng)反復(fù)解析，每一次請(qǐng)求一個(gè)服務(wù)器，不行再請(qǐng)求別的服務(wù)器。

圖8.4舉例子說(shuō)明了這兩種查詢(xún)的區(qū)別。圖8.4DNS查詢(xún)舉例

下面是圖8.4(a)的查詢(xún)步驟：

(1)主機(jī)先向其本地域名服務(wù)器進(jìn)行遞歸查詢(xún)。

(2)本地域名服務(wù)器采用迭代查詢(xún)。它先向一個(gè)根域名服務(wù)器查詢(xún)。

(3)根域名服務(wù)器告訴本地域名服務(wù)器，下一次應(yīng)查詢(xún)的頂級(jí)域名服務(wù)器的IP地址。

(4)本地域名服務(wù)器向頂級(jí)域名服務(wù)器進(jìn)行查詢(xún)。

(5)頂級(jí)域名服務(wù)器告訴本地域名服務(wù)器下一次應(yīng)查詢(xún)的權(quán)限域名服務(wù)器的IP地址。

(6)本地域名服務(wù)器向權(quán)限域名服務(wù)器進(jìn)行查詢(xún)。

(7)權(quán)限域名服務(wù)器告訴本地域名服務(wù)器所查詢(xún)的主機(jī)的IP地址。

(8)本地域名服務(wù)器最后把查詢(xún)結(jié)果告訴主機(jī)。

圖8.4(b)是本地域名服務(wù)器采用遞歸查詢(xún)的情況。在這種情況下，本地域名服務(wù)器只需向根域名服務(wù)器查詢(xún)一次，后面的幾次查詢(xún)都是在其他幾個(gè)域名服務(wù)器之間進(jìn)行的(步驟(3)至步驟(6))，只是在步驟(7)中，本地域名服務(wù)器從根域名服務(wù)器得到了所需的IP地址。最后在步驟(8)中，本地域名服務(wù)器把查詢(xún)結(jié)果告訴主機(jī)。整個(gè)的查詢(xún)也是使用8個(gè)UDP報(bào)文。

8.2萬(wàn)維網(wǎng)(WWW)

一、萬(wàn)維網(wǎng)萬(wàn)維網(wǎng)(WWW，WorldWideWeb)并非某種特殊的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。萬(wàn)維網(wǎng)是一個(gè)大規(guī)模的、聯(lián)機(jī)式的信息儲(chǔ)藏所，英文簡(jiǎn)稱(chēng)為Web。萬(wàn)維網(wǎng)用鏈接的方法能非常方便地從因特網(wǎng)上的一個(gè)站點(diǎn)訪問(wèn)另一個(gè)站點(diǎn)(也就是所謂的“鏈接到另一個(gè)站點(diǎn)”)，從而主動(dòng)地按需獲取豐富的信息。這種訪問(wèn)方式稱(chēng)為“鏈接”。圖8.5說(shuō)明了萬(wàn)維網(wǎng)提供分布式服務(wù)的特點(diǎn)。圖8.5萬(wàn)維網(wǎng)提供分布式服務(wù)

二、統(tǒng)一資源定位符

統(tǒng)一資源定位符(URL)是對(duì)可以從因特網(wǎng)上得到的資源的位置和訪問(wèn)方法的一種簡(jiǎn)潔的表示。URL相當(dāng)于一個(gè)文件名在網(wǎng)絡(luò)范圍的擴(kuò)展。因此URL是與因特網(wǎng)相連的機(jī)器上的任何可訪問(wèn)對(duì)象的一個(gè)指針。

1.URL的一般形式

URL由以冒號(hào)隔開(kāi)的兩大部分組成，并且URL中的字符對(duì)大寫(xiě)或小寫(xiě)沒(méi)有要求。URL的一般形式如圖8.6所示。圖8.6URL的一般形式

2.使用FTP的URL

使用FTP的URL舉例如圖8.7所示。圖8.7使用FTP的URL

3.使用HTTP的URL

使用HTTP的URL的一般形式如圖8.8所示。圖8.8使用HTTP的URL

三、超文本傳送協(xié)議HTTP

HTTP協(xié)議定義了瀏覽器怎樣向服務(wù)器請(qǐng)求萬(wàn)維網(wǎng)文檔，以及服務(wù)器怎樣把文檔傳送給瀏覽器。它是萬(wàn)維網(wǎng)上能夠可靠地交換文件(包括文本、聲音、圖像等各種多媒體文件)的重要基礎(chǔ)。萬(wàn)維網(wǎng)的大致工作過(guò)程如圖8.9所示。圖8.9萬(wàn)維網(wǎng)的工作過(guò)程

從瀏覽器請(qǐng)求一個(gè)萬(wàn)維網(wǎng)文檔到收到整個(gè)文檔所需的時(shí)間(如圖8.10所示)。圖8.10請(qǐng)求一個(gè)萬(wàn)維網(wǎng)文檔所需的時(shí)間

四、HTTP萬(wàn)維網(wǎng)的文檔

1.靜態(tài)文檔

靜態(tài)文檔是一個(gè)存放于Web服務(wù)器上的HTML文件。靜態(tài)文檔的作者在創(chuàng)建文檔時(shí)就已經(jīng)確定了文檔的具體內(nèi)容，由于文檔的內(nèi)容不會(huì)發(fā)生變化，所以對(duì)靜態(tài)文檔的每一次訪問(wèn)都返回相同的結(jié)果，如圖8.11所示。圖8.11靜態(tài)文檔的訪問(wèn)過(guò)程

2.動(dòng)態(tài)文檔

動(dòng)態(tài)文檔是在瀏覽器請(qǐng)求該文檔時(shí)才由Web服務(wù)器創(chuàng)建出來(lái)，如圖8.12所示。圖8.12動(dòng)態(tài)文檔的訪問(wèn)過(guò)程

3.活動(dòng)文檔

對(duì)于許多應(yīng)用，我們需要程序能夠在客戶端運(yùn)行，這樣產(chǎn)生的文檔叫作活動(dòng)文檔，如圖8.13所示。圖8.13活動(dòng)文檔的訪問(wèn)過(guò)程

五、萬(wàn)維網(wǎng)的信息檢索系統(tǒng)

在萬(wàn)維網(wǎng)中用來(lái)進(jìn)行搜索的程序叫作搜索引擎，它分為兩種：一種是全文檢索搜索引擎，它是一種純技術(shù)型的檢索工具；另一種是分類(lèi)目錄搜索引擎，它利用各網(wǎng)站向搜索引擎提交網(wǎng)站信息時(shí)填寫(xiě)的關(guān)鍵詞和網(wǎng)站描述等信息，經(jīng)過(guò)人工審核編輯后，如果認(rèn)為符合網(wǎng)站登錄的條件，則輸入到分類(lèi)目錄的數(shù)據(jù)庫(kù)中，供網(wǎng)上用戶查詢(xún)。

8.3動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP)

一、DHCP的產(chǎn)生背景及概述在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程中，最初的反向地址解析協(xié)議(RARP，ReverseAddressResolutionProtocol)是為了讓計(jì)算機(jī)能夠獲取一個(gè)可用的IP地址而設(shè)計(jì)的。后來(lái)，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)引導(dǎo)程序協(xié)議(BOOTP，BootstrapProtocol)來(lái)獲取這些信息，取代了RARP協(xié)議。最終，研究人員開(kāi)發(fā)出了BOOTP的增強(qiáng)版本，即當(dāng)今較為通用的動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP，DynamicHostConfigurationProtocol)。

為了將軟件協(xié)議做成通用的和便于移植的，協(xié)議軟件的編寫(xiě)者把協(xié)議軟件參數(shù)化。這就使得在很多臺(tái)計(jì)算機(jī)上使用同一個(gè)經(jīng)過(guò)編譯的二進(jìn)制代碼成為可能。一臺(tái)計(jì)算機(jī)和另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的區(qū)別，可以通過(guò)不同的參數(shù)來(lái)體現(xiàn)。在軟件協(xié)議運(yùn)行之前，必須給每一個(gè)參數(shù)賦值。

在協(xié)議軟件中給這些參數(shù)賦值的動(dòng)作叫作協(xié)議配置。一個(gè)軟件協(xié)議在使用之前必須是已正確配置的。具體的配置信息有哪些則取決于協(xié)議棧。

DHCP提供了即插即用連網(wǎng)(plug-and-playnetworking)的機(jī)制。

二、DHCP的工作過(guò)程

1.地址分配

DHCP采用C/S工作模式，所有的配置參數(shù)都由DHCP服務(wù)器集中管理，并負(fù)責(zé)處理客戶端的DHCP請(qǐng)求；而客戶端則會(huì)使用服務(wù)器分配的IP網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行通信。為了動(dòng)態(tài)獲取并使用一個(gè)合法的IP地址，需要經(jīng)歷四個(gè)階段：發(fā)現(xiàn)階段、提供階段、選擇階段和確認(rèn)階段。

2.更新租約

(1)IP租約期限達(dá)到一半(T1)時(shí)，DHCP客戶端會(huì)向DHCP服務(wù)器發(fā)送DHCPREQUEST報(bào)文，請(qǐng)求更新IP地址租約。

(2)到達(dá)租約期限的87.5%(T2)時(shí)，如果仍未收到DHCP服務(wù)器的應(yīng)答，DHCP客戶端會(huì)向DHCP服務(wù)器重新發(fā)送請(qǐng)求更新IP地址租約的DHCPREQUEST報(bào)文。

圖8.14是DHCP狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。圖8.14DHCP狀態(tài)轉(zhuǎn)換

3.DHCP的中繼工作過(guò)程

前面在講述DHCP地址分配的過(guò)程時(shí)說(shuō)到，DHCP客戶端會(huì)以廣播方式發(fā)送DHCPDISCOVER報(bào)文來(lái)尋找服務(wù)器。那么，要想成功找到DHCP服務(wù)器，就要求客戶端和服務(wù)器只能工作在同一個(gè)網(wǎng)段當(dāng)中；若跨網(wǎng)段工作，路由器會(huì)阻斷廣播報(bào)文，就會(huì)出現(xiàn)找不到其他網(wǎng)段上的DHCP服務(wù)器的情況。這樣一來(lái)，就需要在所有網(wǎng)段上都配置一臺(tái)DHCP服務(wù)器，這顯然是不經(jīng)濟(jì)甚至是不現(xiàn)實(shí)的。其實(shí)，早在BOOTP協(xié)議中就已經(jīng)解決了跨網(wǎng)段的問(wèn)題。我們下面就來(lái)看一下DHCP是怎樣解決這個(gè)問(wèn)題的。

DHCP是通過(guò)引入中繼代理(RelayAgent)來(lái)解決這一問(wèn)題的。中繼代理在處于不同網(wǎng)段間的DHCP客戶端和服務(wù)器之間提供服務(wù)，將DHCP協(xié)議報(bào)文跨網(wǎng)段傳送到目的DHCP服務(wù)器，于是不同網(wǎng)絡(luò)上的DHCP客戶端可以共同使用一個(gè)DHCP服務(wù)器。通過(guò)DHCP中繼代理完成動(dòng)態(tài)配置的過(guò)程中，客戶端與服務(wù)器的處理方式與不通過(guò)DHCP中繼代理時(shí)的處理方式基本相同。圖8.15表示DHTP中繼的工作過(guò)程。

圖8.15DHCP中繼的工作過(guò)程

4.DHCP協(xié)議的工作過(guò)程

DHCP的詳細(xì)工作過(guò)程如圖8.16所示。圖8.16DHCP協(xié)議的工作過(guò)程

DHCP很適合經(jīng)常移動(dòng)位置的計(jì)算機(jī)。當(dāng)計(jì)算機(jī)使用Windows操作系統(tǒng)時(shí)，點(diǎn)擊控制面板的網(wǎng)絡(luò)圖標(biāo)就可以找到某個(gè)連接中的“網(wǎng)絡(luò)”下面的菜單，找到TCP/IP協(xié)議后點(diǎn)擊其“屬性”按鈕，若選擇“自動(dòng)獲得IP地址”和“自動(dòng)獲得DNS服務(wù)器地址”，就表示正在使用DHCP協(xié)議。

8.4文件傳輸協(xié)議(FTP)

一、FTP概述在TCP/IP實(shí)現(xiàn)之前，就已經(jīng)有了用于ARPANET的標(biāo)準(zhǔn)文件傳輸協(xié)議。這些早期的文件傳輸軟件版本逐步演化成了目前使用的標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為文件傳輸協(xié)議(FTP，F(xiàn)ileTransferProtocol)。FTP可以將一個(gè)完整的文件從一個(gè)系統(tǒng)復(fù)制到另一個(gè)系統(tǒng)中，并且保證傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

FTP是重要的Internet協(xié)議，也是Internet的一個(gè)組件，它可以在服務(wù)器和客戶機(jī)之間雙向傳輸文件，即上傳和下載。FTP服務(wù)也采用的是客戶機(jī)/服務(wù)器模式?？蛻魴C(jī)和服務(wù)器之間建立一個(gè)TCP連接，通過(guò)TCP端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。默認(rèn)情況下FTP服務(wù)器預(yù)置的TCP端口號(hào)為21和20。其中端口號(hào)21狀態(tài)為始終開(kāi)啟，用于傳輸控制命令；端口號(hào)20只有在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)開(kāi)啟，用于傳輸數(shù)據(jù)。

二、FTP的工作原理

大多數(shù)FTP服務(wù)器允許多個(gè)客戶的并發(fā)訪問(wèn)。FTP使用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，但與大多數(shù)C/S模式下的應(yīng)用程序不同，F(xiàn)TP客戶端與服務(wù)器之間建立的是雙重連接。一個(gè)是控制連接（controlconnection），主要用于傳輸FTP控制命令；另—個(gè)是數(shù)據(jù)傳送連接（datatransferconnection），主要用于數(shù)據(jù)傳送。不管是控制連接還是數(shù)據(jù)傳送連接，都是由相關(guān)的操作系統(tǒng)進(jìn)程來(lái)進(jìn)行管理的。

FTP的工作情況如圖8.17所示圖8.17FTP使用的兩個(gè)TCP連接圖

三、簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議TFTP

雖然FTP是TCP/IP協(xié)議中最常用的文件傳輸協(xié)議，但它對(duì)編程而言也是最復(fù)雜、最困難的。許多應(yīng)用既不需要FTP提供的全部功能，也不能應(yīng)付FTP的復(fù)雜性。簡(jiǎn)單文件傳送協(xié)議(TFTP，TrivialFileTransferProtocol)最初打算用于引導(dǎo)無(wú)盤(pán)系統(tǒng)(通常是工作站或X終端)，就是為在客戶和服務(wù)器間不需要復(fù)雜交互的應(yīng)用程序而設(shè)計(jì)的。TFTP只限于簡(jiǎn)單文件傳輸操作，不支持交互，且沒(méi)有一個(gè)龐大的命令集。TFTP沒(méi)有列目錄的功能，也不能對(duì)用戶進(jìn)行身份鑒別，不提供訪問(wèn)授權(quán)。

TFTP的主要優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)。

第一，TFTP可用于UDP環(huán)境。例如，當(dāng)需要將程序或文件同時(shí)下載到許多機(jī)器時(shí)就往往需要使用TFTP。

第二，TFTP代碼所占的內(nèi)存較小。

這對(duì)較小的計(jì)算機(jī)或某些特殊用途的設(shè)備來(lái)說(shuō)是很重要的。這些設(shè)備不需要硬盤(pán)，只需要固化了TFTP、UDP和IP的小容量只讀存儲(chǔ)器即可使用。

TFTP的主要特點(diǎn)有：

(1)每次傳送的數(shù)據(jù)報(bào)文中有512字節(jié)的數(shù)據(jù)，但最后一次可不足512字節(jié)。

(2)數(shù)據(jù)報(bào)文按序編號(hào)，從1開(kāi)始。

(3)支持ASCII碼或二進(jìn)制傳送。

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