应用层协议详解

应用层协议详解
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使用分层的模型
• 协议模型和参考模型
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通信过程
• 协议数据单元和封装
– PDU：一段数据在任意协议层的表示形式称为 协议数据单元 (PDU)。在封装过程中，后续的 每一层都根据使用的协议封装其从上一层接收 的PDU。
– 根据 TCP/IP 协议簇的协议来命名 PDU。
封装 解封装 沿沿 协协 议议 栈栈 向向 下上 传传 送送
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应用程序 – 网络间的接口
• 表示层与会话层
– 表示层的功能：编码、压缩、加密 – 会话层的功能：建立、维持、终结应用程序之间的会
话
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准备应用程序和服务
• 常用的协议
– 传输层使用某种编址方案，称为端口号。端口 号识别应用程序及应用层服务（即源数据和目 的数据）。服务器程序通常使用客户机已知的 预定义端口号。
• 域名系统 (DNS)— TCP/UDP 端口 53 • 超文本传输协议 (HTTP) — TCP 端口 80 • 简单邮件传输协议 (SMTP)— TCP 端口 25 • 邮局协议 (POP)— TCP 端口 110 • Telnet — TCP 端口 23 • 动态主机配置协议 — UDP 端口 67 和端口 68 • 文件传输协议 (FTP感)—谢下载TCP 端口 20 和端口 21 6
• 物理层的标准
– 由以上组织定义的技术包括四个领域的物理层标准： • 介质的物理和电气属性 • 连接器的机械性能（材料、尺寸和引脚输出） • 通过信号表示的比特（编码） • 控制信息信号的定义
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物理层 – 通信信号
• 物理层的基本原理
– 物理层的三个基本功能是：
• 物理组件 • 数据编码 • 信号
建立该连接，用于实际文件传输。
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应用程序协议与实例
• DHCP
– 通过动态主机配置协议 (DHCP) 服务，网络中的设备可以从 DHCP 服务器中获取 IP 地址和其它信息。
– DHCP 服务器负责维护 IP 地址池，并在客户端登录时将临时地址 分配给客户端。
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应用程序协议与实例
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应用程序协议与实例
• WWW服务及HTTP协议
– 当在 Web 浏览器中输入一个 Web地址（或 URL 地址）时， Web 浏览器将通过 HTTP 协议建立与服务器上的 Web 服务之间的连接。 常用的三种消息类型包括 GET、POST 以及 PUT。
– HTTP 服务器通过返回网页的代码对请求做出相应。 – 浏览器解释 HTML 代码并显示网页。
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物理层 – 通信信号
• 物理层的用途
– OSI 物理层通过网络介质传输构成数据链路层帧的比特。 – 物理层的用途是创建电信号、光信号或微波信号，以表示每个帧
中的比特。
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物理层 – 通信信号
• 物理层的标准
– 物理层由工程师开发的硬件组成，其形式为电子电路、介质和连 接器。
– TCP/IP 协议族中的服务和协议是由RFC 中的 Internet 工程任务组(IETF) 定义的。
– 物理层技术是由以下组织定义的： • 国际标准化组织 (ISO) • 电气电子工程师协会 (IEEE) • 美国国家标准学会 (ANSI) • 国际电信联盟 (ITU) • 电子工业联盟/电信工业协会 (EIA/TIA) • 国有电信机构，例如美国联邦通讯委员会 (FCC)。
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物理层 –Байду номын сангаас通信信号
•HTTPS 可以采用身份 验证和加密两种方式保 障客户端和服务器间的 数据传输安全。 •HTTPS 中还指定了应 用层和传输层之间数据 通信的附加规则。
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应用程序协议与实例
• 电子邮件服务及 SMTP/POP协议
– 客户端使用 SMTP 将邮件发送到服务器并使用 POP3接受电子邮件. – 邮件服务器 MTA & MDA
• 邮件传送代理(MTA)进程使用SMTP将电子邮件发送MDA或其它 MTA。
• 邮件分发代理(MDA)进程控制服务器与客户端之间的电子邮 件分发。
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应用程序协议与实例
• FTP
– FTP 用于客户端和服务器之间的文件传输 – 客户端在 TCP 的 21 号端口建
立第一条连接。该连接由客户端 命令和服务器回复组成，用于管 理传输流量； – 第二条连接建立在 TCP 的 20 号端口。每当有文件需要传输时
应用程序协议与实例
• DNS服务及协议
– 人们很难记住IP数字地址。于是，人们创建了 可以将数字地址转换为简单易记名称的域名系 统。
– 用户还可以使用操作系统中名为 nslookup 的 实用程序手动查询域名服务器，来解析给定的 主机名。
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应用程序协议与实例
• DNS服务及协议
– 域名系统采用分级系统创建域名数据库，从而 提供域名解析服务。该层级模型的外观类似一 棵倒置的树，枝叶在下，而树根在上。
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物理层信号和编码：表示比特
• 适用于介质的信号比特 – 通信以二进制数字的形式通过物理介质逐个传输。 – 可以通过更改信号的以下一个或多个特征在介质上表示信号：
• 信号表示方法: – NRZ信号 – 曼彻斯特编码 – 4B/5B
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物理层信号和编码：表示比特
• 数据传输能力
– 使用以下三种方式测量数据传输：
• 数据(Data) - 一般术语，泛指应用层使用的 PDU
• 数据段(Segment) - 传输层 PDU
• 数据包(Packet) - 网络层 PDU
• 帧(Frame) - 网络接入层 PDU
• 比特（bit） - 通过介质实际传输数据时使用的
PDU
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通信过程
• 协议数据单元和封装
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• 带宽：数字带宽可以测量在给定时间内从一个位置流向另一 个位置的信息量。
• 吞吐量：吞吐量是给定时段内通过介质传输的比特的量度。 • 实际吞吐量：实际吞吐量是在给定时间内传输的可用数据的量
• Telnet 服务及协议
– Telnet 是一种客户端/服务器协议，规定了创建和终止 VTY 会话 的规则。
– Telnet 提供使用通过网络连接的计算机访问网络设备的方法，就 如同键盘和显示器直接连接到该设备一样。
安全外壳协议 (SSH) ，提供 了比 Telnet 更为强大的身份 验证功能，并支持会话数据 的加密传输。