計算機網(wǎng)絡基礎任務教程模板-項目6 應用層與Internet

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1教學目標了解應用層與Internet掌握應用層常用協(xié)議及其應用了解現(xiàn)代通信新技術123Page

2教學內(nèi)容任務1認識應用層任務2了解域名系統(tǒng)任務3認識電子郵件任務4認識文件傳輸任務5了解遠程登錄任務6認識萬維網(wǎng)WWW任務7網(wǎng)絡應用新模式及現(xiàn)代通信技術任務1認識應用層Page

3應用層：ApplicationLayer，在TCP/IP模型的最上層，它提供一組常用的應用程序給用戶。應用層的協(xié)議：域名系統(tǒng)服務（DNS）簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）文件傳輸協(xié)議（FTP）遠程終端協(xié)議（Telnet）超文本傳輸協(xié)議（HTTP）動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（SNMP）任務1認識應用層Page

4應用層的協(xié)議及其功能：DNS：用于實現(xiàn)主機名與IP地址之間的映射。SMTP：最初僅是一種文件傳輸，但是后來為它提出了專門的協(xié)議，實現(xiàn)主機之間電子郵件的傳遞。FTP：實現(xiàn)主機之間文件的傳輸。Telnet：本地主機作為仿真終端登錄到遠程主機上運行應用程序。HTTP：用于Internet中的客戶機與WWW服務器之間的數(shù)據(jù)傳輸。DHCP：實現(xiàn)對主機的地址分配和配置工作。SNMP：實現(xiàn)網(wǎng)絡的管理。任務2了解域名系統(tǒng)Page

5為什么要用域名？要記住32位二進制的IP地址非常困難，即使采用點分十進制的形式，IP地址仍然不容易記住。域名系統(tǒng)概述分級命名系統(tǒng)又稱域名系統(tǒng)（DomainNameSystem），是指在Internet上查詢域名或IP地址的目錄服務系統(tǒng)。域名解析域名解析（NameResolution）就是域名到IP地址的轉(zhuǎn)換過程。Internet的域名結(jié)構(gòu)通常格式為：主機名．機構(gòu)名．網(wǎng)絡名．最高域名。任務2了解域名系統(tǒng)--域名系統(tǒng)概述Page

6TCP/IP網(wǎng)絡的命名系統(tǒng)分線性和分級兩種。線性命名系統(tǒng)：使用一個名為Hosts的文件，Hosts文件中的數(shù)據(jù)是名字與IP地址的對應關系。主機名由一個字符串組成且一般由主機自己管理。TCP/IP網(wǎng)絡上每臺主機都有一個文件（如Hosts文件）。主機通過查找Hosts文件的記錄數(shù)據(jù)獲得通信目標主機的地址。這就是域名解析的雛形，這種方法對主機不太多的互聯(lián)網(wǎng)是比較有效的。缺點：一是因為名字空間是平面的，主機不能重名。二是隨著主機數(shù)的增加文件規(guī)模越來越大，造成解析效率低的問題。任務2了解域名系統(tǒng)--域名系統(tǒng)概述Page

7分級命名系統(tǒng)：采用易于記憶的主機名來表示主機和尋址，當需要訪問某一臺主機時，系統(tǒng)自動把主機名轉(zhuǎn)換為該主機的IP地址。與線性命名方法不同，它不要求每臺主機都維護一個主機表文件，而是把互聯(lián)網(wǎng)上的一臺或幾臺主機選作名字服務器，由名字服務器將符號名字轉(zhuǎn)換成對應的IP地址。域名系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上類似于操作系統(tǒng)中對應樹的根節(jié)點，為頂級域。任務2了解域名系統(tǒng)--域名系統(tǒng)概述Page

8域名系統(tǒng)定義：分級命名系統(tǒng)又稱域名系統(tǒng)（DomainNameSystem），是指在Internet上查詢域名或IP地址的目錄服務系統(tǒng)。DNS既是一個在由名稱服務器主機構(gòu)成的層次結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)的分布式數(shù)據(jù)庫，又是一個允許客戶主機和名稱服務器主機通信以使用域名轉(zhuǎn)換服務的應用層協(xié)議。DNS協(xié)議運行在UDP之上，使用端口號53。任務2了解域名結(jié)構(gòu)--Internet的域名結(jié)構(gòu)Page

9域名結(jié)構(gòu)1、域名是由字母、數(shù)字和連字符組成，開頭和結(jié)尾必須是字母或數(shù)字，最長不超過63個字符，而且不區(qū)分大小寫。2、通常格式為：主機名．機構(gòu)名．網(wǎng)絡名．最高域名。3、域名系統(tǒng)采用分級命名的方式。把Internet上的所有域名看作一個樹形的命名空間，最高等級的樹的根節(jié)點叫做頂級域，頂級域下面可以劃分二級域，二級域下面可以劃分三級域，依此類推。頂級域名又稱最高域名，分為兩類：一類是三個字母構(gòu)成，一般為機構(gòu)名，另一類是兩個字母組成的，一般為國家或地區(qū)的地理名稱。1、機構(gòu)名稱：GOV（政府機構(gòu)）、EDU（教育機構(gòu)）、NT（國際組織）、MIL（軍事部門）、COM（商業(yè)機構(gòu)）、NET（網(wǎng)絡中心）、ORG（社會組織、專業(yè)協(xié)會）。2、地理名稱：cn代表中國，us代表美國，ru代表俄羅斯，jp代表日本等。域名的層次結(jié)構(gòu)中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心（CNNIC）負責管理我國的頂級域。它將cn域劃分為多個二級域。我國二級域的劃分采用了兩種模式：組織模式與地理模式。CNNIC將我國教育機構(gòu)的二級域（edu域）的管理權(quán)授予中國教育科研網(wǎng)（CERNET）網(wǎng)絡中心。CERNET網(wǎng)絡中心將edu域劃分為多個三級域，將三級域名分配給各個大學與教育機構(gòu)。例如，edu域下的tsinghua代表清華大學，并將tsinghua域的管理權(quán)授予清華大學網(wǎng)絡管理中心。1、域名是由字母、數(shù)字和連字符組成，開頭和結(jié)尾必須是字母或數(shù)字，最長不超過63個字符，而且不區(qū)分大小寫。2、通常格式為：主機名．機構(gòu)名．網(wǎng)絡名．最高域名。3、域名系統(tǒng)采用分級命名的方式。把Internet上的所有域名看作一個樹形的命名空間，最高等級的樹的根節(jié)點叫做頂級域，頂級域下面可以劃分二級域，二級域下面可以劃分三級域，依此類推。又稱最高域名，分為兩類：一類是三個字母構(gòu)成，一般為機構(gòu)名，另一類是兩個字母組成的，一般為國家或地區(qū)的地理名稱。1、機構(gòu)名稱：GOV（政府機構(gòu)）、EDU（教育機構(gòu)）、NT（國際組織）、MIL（軍事部門）、COM（商業(yè)機構(gòu)）、NET（網(wǎng)絡中心）、ORG（社會組織、專業(yè)協(xié)會）。2、地理名稱：cn代表中國，us代表美國，ru代表俄羅斯，jp代表日本等。中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心（CNNIC）負責管理我國的頂級域。它將cn域劃分為多個二級域。我國二級域的劃分采用了兩種模式：組織模式與地理模式。CNNIC將我國教育機構(gòu)的二級域（edu域）的管理權(quán)授予中國教育科研網(wǎng)（CERNET）網(wǎng)絡中心。CERNET網(wǎng)絡中心將edu域劃分為多個三級域，將三級域名分配給各個大學與教育機構(gòu)。例如，edu域下的tsinghua代表清華大學，并將tsinghua域的管理權(quán)授予清華大學網(wǎng)絡管理中心。任務2了解域名結(jié)構(gòu)--Internet的域名結(jié)構(gòu)Page

10我國二級域的劃分采用了兩種模式：組織模式與地理模式。（1）組織模式：這類域名共設有六個，分別為：適用于科研機構(gòu)，適用于工、商、金融等企業(yè)，適用于中國的教育機構(gòu)，適用于中國的政府機構(gòu)，適用于提供互聯(lián)網(wǎng)服務的機構(gòu)，適用于非營利性的組織。（2）地理模式：這類域名共34個，適用于我國各省、自治區(qū)、直轄市以及特別行政區(qū)，如代表北京市，代表上海市，代表湖南省等。任務2了解域名結(jié)構(gòu)--Internet的域名結(jié)構(gòu)圖6-1域名的層次結(jié)構(gòu)Internet主機域名的一般格式為：“四級域名．三級域名．二級域名．頂級域名”。任務2了解域名結(jié)構(gòu)--域名解析Page

12域名解析定義：就是域名到IP地址的轉(zhuǎn)換過程。

分類：正向解析（域名到IP地址）和反向解析（IP地址到域名）。解析方式：迭代解析和遞歸解析。解析過程：具體看如下圖示。任務2了解域名結(jié)構(gòu)--域名解析Page

13圖6-2域名解析的工作過程任務2了解域名結(jié)構(gòu)--域名解析Page

14第一，客戶端應用程序提出域名解析請求，并將該請求發(fā)送給本地的域名服務器。第二，當本地的域名服務器收到請求后，先查詢本地的主機緩存，如果有該紀錄項，則本地的域名服務器就直接把查詢的結(jié)果返回。第三，如果本地的主機緩存中沒有該紀錄，則本地域名服務器就直接把請求發(fā)給根域名服務器，然后根域名服務器再返回給本地域名服務器一個所查詢域的主域名服務器的地址。第四，本地服務器再向上一步返回的域名服務器發(fā)送請求，然后接受請求的服務器查詢自己的緩存，如果沒有該紀錄，則返回相關的下級的域名服務器的地址。第五，重復第四，直到找到正確的紀錄。第六，本地域名服務器把返回的結(jié)果保存到緩存，以備下一次使用，同時還將結(jié)果返回給客戶機。任務2了解域名結(jié)構(gòu)--域名解析域名解析的方式分為迭代解析和遞歸解析。迭代解析：每次請求一個服務器，當本地域名服務器不能獲得查詢答案時，就返回下一個域名服務器的名字給客戶端。遞歸解析：即遞歸地一個域名服務器請求下一個服務器，直到最后找到相匹配的地址。二者的區(qū)別在于：前者將復雜性和負擔交給解析器軟件，適用于域名請求較多的環(huán)境；后者將復雜性和負擔交給服務器軟件，適用于域名請求不多的情況。任務3認識電子郵件Page

16電子郵件系統(tǒng)不但可以傳輸各種形式的文本信息，還可以傳輸聲音、圖像、視頻等多種信息，已成為多媒體信息傳輸?shù)闹匾侄沃弧Ｒ喾Q為E-mail，它是網(wǎng)上的郵政系統(tǒng)，是一種以計算機網(wǎng)絡為載體的信息傳輸方式，是計算機用戶用來發(fā)送信件的一組機制。電子郵件具有如下特點：1、方便性2、廣域性3、廉價性和快捷性4、速度快、信息量大5、信息易于再使用等優(yōu)點。6、還可以對郵件進行加密。任務3認識電子郵件--電子郵件系統(tǒng)原理Page

17郵件服務器電子郵箱電子郵件系統(tǒng)的組成郵件服務器郵件服務器（MailServer）是Internet郵件服務系統(tǒng)的核心。一方面，郵件服務器負責接收用戶送來的郵件，二是負責接收由其他郵件服務器發(fā)來的郵件，并根據(jù)收件人地址分發(fā)到相應的電子郵箱中。電子郵箱電子郵件賬戶，它包括用戶名（UserName）與用戶密碼（Password）。用戶的電子郵件地址格式為“用戶名@主機名”。任務3認識電子郵件--電子郵件系統(tǒng)原理Page

18圖6-3電子郵件的傳遞過程任務3認識電子郵件--電子郵件的相關協(xié)議Page

19SMTP是電子郵件系統(tǒng)中的一個重要協(xié)議，它負責將郵件從一個“郵局”傳送給另一個“郵局”。它使用的TCP端口號為25。POP3協(xié)議將郵件下載到用戶所在的主機。POP3本身采用客戶/服務器模式，它使用的TCP端口號110。簡單郵件傳輸協(xié)議郵局協(xié)議第三個版本IMAP現(xiàn)在較新的版本是4，即IMAP4，它同樣采用客戶/服務器模式。它使用的TCP端口號為143。MIME是目前互聯(lián)網(wǎng)電子郵件普遍遵循的郵件技術規(guī)范。在MIME的支持下，圖像、聲音、動畫等二進制文件都可方便的通過電子郵件來進行傳遞，極大地豐富了電子郵件的功能。因特網(wǎng)報文存取協(xié)議電子郵件系統(tǒng)擴展電子郵件的相關協(xié)議任務4認識文件傳輸Page

20在Internet中，文件傳輸服務提供了任意兩臺計算機之間相互傳輸文件的機制，它是廣大用戶獲得豐富的Internet資源的重要方法之一。它是在網(wǎng)絡通訊協(xié)議FTP（FileTransferProtocol）的支持下進行的。文件傳輸是實現(xiàn)網(wǎng)絡上的計算機之間拷貝文件的簡便方法。文件傳輸?shù)幕靖拍睿何募鬏攨f(xié)議（FileTransferProtocol，F(xiàn)TP）是文件傳輸協(xié)議的簡稱。用于internet上的控制文件的雙向傳輸。FTP是Internet上使用最早、也是目前使用最廣泛的文件傳輸協(xié)議，既允許從遠程計算機上獲取文件，也允許將本地計算機的文件拷貝到遠程主機。任務4認識文件傳輸--文件傳輸原理Page

21圖6-4FTP客戶/服務器模型將文件從FTP服務器傳輸?shù)娇蛻魴C的過程稱為下載，將文件從客戶機傳輸?shù)紽TP服務器的過程稱為上傳。FTP的傳輸有兩種方式：ASCII傳輸模式和二進制數(shù)據(jù)傳輸模式。（1）ASCII傳輸方式（2）二進制傳輸模式：在二進制傳輸中，保存文件的位序，以便原始和拷貝的是逐位一一對應的。任務4認識文件傳輸--FTP的工作方式Page

22FTP支持兩種模式，一種方式叫做Standard（也就是PORT方式，主動方式），一種是Passive（也就是PASV，被動方式）。Standard模式FTP的客戶端發(fā)送PORT命令到FTP服務器。Passive模式FTP的客戶端發(fā)送PASV命令到FTP服務器。任務5了解遠程登錄Page

23程登錄（Remote-login）是Internet提供的最基本的信息服務之一，它是在網(wǎng)絡通訊協(xié)議Telnet的支持下，能夠把本地用戶所使用的計算機變成遠程主機系統(tǒng)的一個終端。TELNET是位于OSI模型的第七層應用層上的協(xié)議，是一個通過創(chuàng)建虛擬終端提供連接到遠程主機仿真的TCP/IP協(xié)議。Telnet提供了三種基本服務：（1）Telnet定義了一個網(wǎng)絡虛擬終端為遠端的系統(tǒng)提供一個標準接口?？蛻魴C程序不必詳細了解遠端的系統(tǒng)，他們只需要構(gòu)造使用標準接口的程序；（2）Telnet包括有一個允許客戶及和服務器協(xié)商選項的機制，而且它還提供一組標準選項；（3）Telnet對稱處理連接的兩端，即Telnet不強迫客戶機從鍵盤輸入，也不強迫客戶機在屏幕上顯示輸出。任務5了解遠程登錄Page

24圖6-6TELNET客戶端與服務器的交互過程Telnet的工作原理Telnet通過TCP提供傳輸服務，端口號是23，是典型的客戶機/服務器模式。當你用Telnet登錄進入遠程計算機系統(tǒng)時，你事實上啟動了兩個程序，一個叫Telnet客戶程序，它運行在你的本地機上，另一個叫Telnet服務器程序，它運行在你要登錄的遠程計算機上。任務6認識萬維網(wǎng)Page

25WWW的含義是環(huán)球信息網(wǎng)(WorldWideWeb)，又稱萬維網(wǎng)，是一個基于超級文本（Hypertext）方式的信息查詢工具，是由歐洲柱子物理研究中心（CERN）研制的。WWW將位于全世界上Internet網(wǎng)上不同網(wǎng)址的相關數(shù)據(jù)信息有機地組織在一起，通過瀏覽器（Browser）提供一種友好的查詢界面。圖6-8超文本方式工作原理圖任務6認識萬維網(wǎng)Page

26如何來找到想要看的主頁呢？這時，就需要使用統(tǒng)一資源定位器（UniformResourceLocators，URL）。統(tǒng)一資源定位符URL是用來表示從因特網(wǎng)上得到的資源位置和訪問這些資源的方法。URL給資源的位置提供一種抽象的識別方法，并用這種方法給資源定位。只要能夠?qū)Y源定位，系統(tǒng)就可以對資源進行各種操作，如存取、更新等。標準的URL由三部分組成：服務器類型、主機名、路徑及文件名。例如清華大學的WWW服務器的URL為/index.html。其中，“http:”指要使用HTTP協(xié)議，指要訪問的服務器的主機名，“index.html”指要訪問主頁的路徑與文件名。任務6認識萬維網(wǎng)Page

27圖6-9URL請求與應答示意圖HTTP協(xié)議的主要特點如下：（1）支持客戶/服務器模式（2）簡單快速（3）靈活（4）無連接（5）無狀態(tài)任務7網(wǎng)絡應用新模式及現(xiàn)代通信技術物聯(lián)網(wǎng)技術基礎物聯(lián)網(wǎng)的定義：（TheInternetofThings，IOT），顧名思義，就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，可以將各種信息的傳感設備和互聯(lián)網(wǎng)進行巧妙地結(jié)合起來形成一個以網(wǎng)絡系統(tǒng)來傳輸控制的技術。物聯(lián)網(wǎng)的一般定義是：通過射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)的中國式定義：物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(wǎng)絡。Page

28任務7網(wǎng)絡應用新模式及現(xiàn)代通信技術物聯(lián)網(wǎng)中的“物”的涵義要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍：（1）要有相應信息的接收器；（2）要有數(shù)據(jù)傳輸通路；（3）要有一定的存儲功能；（4）要有CPU；（5）要有專門的應用程序；（6）要有數(shù)據(jù)發(fā)送器；（7）遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；（8）在世界網(wǎng)絡中有可被識別的唯一編號；（9）要有操作系統(tǒng)。Page

29任務7網(wǎng)絡應用新模式及現(xiàn)代通信技術物聯(lián)網(wǎng)的分類和物聯(lián)網(wǎng)技術的特點物聯(lián)網(wǎng)的分類：

（1）私有物聯(lián)網(wǎng)：（2）公有物聯(lián)網(wǎng)：（3）社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)：（4）混合物聯(lián)網(wǎng)：物聯(lián)網(wǎng)技術的特點：

（1）全面的感知：（2）可靠的傳輸：（3）智能化處理：Page

30任務7網(wǎng)絡應用新模式及現(xiàn)代通信技術物聯(lián)網(wǎng)的各個應用領域1、智能交通2、數(shù)字圖書館3、定位導航4、現(xiàn)代物流云技術基礎云計算（CloudComputing）是網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統(tǒng)計算機技術和網(wǎng)絡技術發(fā)展融合的產(chǎn)物。云計算是一種商業(yè)計算模型。它將計算任務分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和信息服務。Page

31任務7網(wǎng)絡應用新模式及現(xiàn)代通信技術云計算是一種新的服務模式。按服務類型云計算的分類大致可分為：（1）將基礎設施作為服務（InfrastructureasaService,IaaS）（2）將應用平臺作為服務（PlatformasaService,PaaS）（3）將應用軟件作為服務（SoftwareasaService，PaaS）目前公眾認可的云計算的服務模式有三種——IaaS、PaaS、SaaS。IaaS(Infrastructure-as-a-Service)：基礎設施即服務。PaaS(Platform-as-a-Service)：平臺即服務。SaaS(Software-as-a-Service)：軟件即服務。Page

32任務7網(wǎng)絡應用新模式及現(xiàn)代通信技術云計算的關鍵技術（1）虛擬化技術（2）分布式存儲技術（3）海量資源高度管理技術（4）自動化現(xiàn)代通信新技術移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、社交網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)、云計算是未來10年最重要的、最值得關注的五大IT技術。Page

33任務7網(wǎng)絡應用新模式及現(xiàn)代通信技術移動互聯(lián)網(wǎng)（1）定義：移動互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)與移動通信各自獨立發(fā)展后互相融合的新興市場，目前呈現(xiàn)出互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品移動化強于移動產(chǎn)品互聯(lián)網(wǎng)化的趨勢。從技術層面的定義，以寬帶IP為技術核心，可以同時提供語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務的開放式基礎電信網(wǎng)絡。（2）特點：有實時性、隱私性、便攜性、準確性、可定位、終端移動性、業(yè)務使用的私密性、終端和網(wǎng)絡的局限性、業(yè)務與終端及網(wǎng)絡的強關聯(lián)性等特點。（3）當前技術：有手機App技術、移動支付、WAP(WirelessApplicationProtocol)無線應用協(xié)議、二維碼、手機導航（MobileNavigation）、手機位置服務（LocationBasedServices，LBS）等。Page

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