第6章 应用层2
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源点服务器 校园网 浏览器 R1 2 Mb/s R2 因特网
校园网的高速缓存 （代理服务器）
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 2 Mb/s R2 因特网
校园网的高速缓存 （代理服务器）
使用高速缓存的情况
• 元信息的引入大大扩充了HTTP协议的功能。
请求一个万维网文档所需的时间
万维网客户 万维网服务器
பைடு நூலகம்
发起 TCP 连接 RTT HTTP 请求报文 RTT 整个文档收到 时间 时间 传输文档的时间
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。
为了使超文本的链接能够高效率地完成， 需要用 HTTP 协议来传送一切必须的信息。 从 层 次 的 角 度 看 ， HTTP 是 面 向 事 务 的 (transaction-oriented)应用层协议，它是万 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。
万维网的工作过程
HTTP的特点
元信息(meta information)。
• 元信息被称为是“关于信息的信息”，元信息允 许服务器提供所发送数据的信息。
例如，HTTP可以提供所发送的对象的语言和类型。收 到数据的浏览器可以根据元信息确定服务器发来的是 什么内容，预料有多少数据，确知是否接收到完整的 数据，以及发送过程中是否有错。
Conditional GET：客户端缓存
目标：如果客户端有未修 client 改的对象则不必重新发送 http request msg If-modified-since: 该对象，节约带宽，提高 <date> 响应速度。 Client：在http request中 http response HTTP/1.0 说明缓存中该数据对象的 304 Not Modified 日期：
校园网的高速缓存 （代理服务器）
Meta的name属性
<meta name=“Generator” content=“”>用以说 明生成工具（如Microsoft FrontPage 4.0）等； <meta name=“KeyWords” content=“”>向搜 索引擎说明你的网页的关键词； <meta name="Description" content="">告诉 搜索引擎你的站点的主要内容； <meta name="Author" content="你的姓名"> 告诉搜索引擎你的站点的制作的作者
浏览器的功能
服务功能
• • • • • • • 打印（将网页从打印机输出） 邮件发送（将网页作为邮件发送） 存成文件（将网页和所携信息分别存储） 查看网页代码（查看代码，学习网页设计） 帮助信息(理解浏览器的应用) 刷新（请求最新的网页内容） 停止（中断网页的下载过程）
HTML语言
HTML：超文本标记语言（Hypertext Markup Language）
• 例如：http://www.szu.edu.cn/index.htm
URL的构成：
• <协议> <主机[端口号]> <路径> <文件名> • 通过URL可以访问因特网上的多种资源。 。
URL的元素的应用流程
浏览器的功能
浏览器可以用的协议（方法）包括：
• • • • • • http:// ftp:// gopher:// telnet:// news:<新闻组> mailto:<邮件地址> （超文本传输协议） （文件传输协议） （菜单式检索） （远程仿真终端协议） （新闻组访问） （邮件访问）
(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。
源点服务器 校园网 浏览器 R1 2 Mb/s R2 因特网
校园网的高速缓存 （代理服务器）
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。
万维网设计目标
WWW最基本的四项设计目标包括：
• • • • 分布式信息系统； 对多重协议提供一个统一通用的接口； 对超媒体支持； 可扩充性，能够支持所有的数据格式。
HTTP之前的其他协议都不能完全实现上述要 求，因而HTTP就应运而生了。
6.4.3 超文本传送协议 HTTP
1. HTTP 的操作过程
源点服务器 校园网 浏览器 R1 2 Mb/s R2 因特网
校园网的高速缓存 （代理服务器）
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 2 Mb/s R2 因特网
HTML语言
HTML是一种语言，但不是“程序设计”语言， HTML的作用是说明如何表现文字、图片，以 及如何建立文件之间的连接。 HTML是各种网页新技术(DHTML、ASP、 PHP、JSP、JAVA Script)的基础。 由于HTML不是程序语言，由其构成的文件不 会因时、因地发生变化，也称为“静态网 静态网 页”。 为了网页能够动态变化，需要在网页中加入 程序，使之成为“动态网页 动态网页”。 动态网页
If-modified-since: <date>
http request msg
If-modified-since: <date>
server
object not modified
Server：如果该数据对象 没有被修改，返回的响应 中不包含该对象：
HTTP/1.0 304 Not Modified
object modified
http response
HTTP/1.1 200 OK
<data>
浏览器的功能
接收URL输入（超链点击）并发送请求报 文 显示并解释接收到的响应报文 导航功能 服务功能 接受用户对浏览器的设置
浏览器的功能
统一资源定位器URL（Uniform Resource Locator），也称Web地址。是在Web页面 中定义信息资源位置的标准方法。
• 加入了许多被称为链接标签(tag)的特殊字符串的普通文 本文件。
从结构上讲，HTML文件由许多种元素(element)组 成，这些元素用于组织文件的内容和指导文件的输 出格式。绝大多数元素是“容器”，即它有起始标 记和结尾标记。 元素的起始标记叫做起始链接标签(start tag)，元素 结束标记叫做结尾链接标签(end tag)，在起始链接 标签和结尾链接标签中向的部分是元素体。
HTTP的特点 的特点
以Client/Server模型为基础。HTTP支持客 户与服务器之间通信及相互传送数据，一个 服务器可以为分布在世界各地的许多客户服 务。 简易性。HTTP被设计成一个非常简单的协 议，客户机要连接到服务器，只需发送请求 方式和URL路径等少量信息，即可得到服务 器的应答。
HTTP的特点
无状态性。这既是优点也是缺点。
• 由于无须记忆状态使得HTTP累赘少，系统运行 效率高，服务器应答快； • 由于没有状态，协议对事务处理没有记忆能力， 若后续事务处理需要有关前面处理的信息，那么 这些信息必须在协议外面保存； • 缺少状态意味着所需的前序网页信息必须保留和 交换，导致每次连接需要传送较多的信息。
客户
清华大学 院系设置
服务器 链接到URL的超链 www.tsinghua.edu.cn
服务器 程序
浏览器 程序
HTTP
HTTP 使用此 TCP 连接 因特网 建立 TCP 连接 请求文档 HTTP 请求报文 HTTP 响应报文 释放 TCP 连接 响应文档
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 www.tsinghua.edu.cn 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。
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。
HTTP的特点 的特点
灵活性与内容-类型(content-type)标识。 HTTP允许任意类型数据的传送，因此可 以利用HTTP传送任何类型的对象。内容 -类型标识指示了所传输数据的类型。 “无连接”性。这意味着每次连接只处 理一个请求。客户要建立连接需先发出 请求，收到响应，然后断开连接，这实 现起来效率十分高。采用这种"无连接"协 议，在没有请求提出时，服务器就不会 在那里空闲等待。
client
Proxy server
origin server
client
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
校园网 浏览器 R1 这条链路上 的时延很大 2 Mb/s R2 因特网 源点服务器
所有万维网通信量 都经过这条链路
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
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。一个接一个 的请求报文到达服务器后，服务器就可连续发 回响应报文。使用流水线方式时，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。
浏览器的功能
浏览器屏幕可显示的内容包括
• • • • • • 网页正文 超链信息，导航按钮（引导到其他网页） 图像信息（一般为jpg格式的压缩图像） 音频/视频信息（音乐、电影） 动态信息（动态的广告信息） 进行交互功能的表单（如电子邮件用户的注册表格）
浏览器的功能
导航功能
• • • • 向前，向后（翻到曾经显示的前/后一个网页） 打开，搜索（将文件系统中存储的网页文件打开） 历史资料（根据时间检索曾经访问的网页） 插入书签（将重要的网页访问连接存入系统）
Web Caches (proxy server)
目标：满足客户的请求但是不需要重新连接原始的服务器。
• 用户设置浏览器：经过web cache访问web； • 客户端发送所有的http requests给web cache：
请求的对象在web cache中：web cache返回该对象； 否则web cache从原始服务器请求该对象，然后返回给客户端。
http request message: general format
http 响应状态码
200 OK • request succeeded, requested object later in this message 301 Moved Permanently • requested object moved, new location specified later in this message (Location:) 400 Bad Request • request message not understood by server 404 Not Found • requested document not found on this server 505 HTTP Version Not Supported
校园网的高速缓存 （代理服务器）
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 2 Mb/s R2 因特网
校园网的高速缓存 （代理服务器）
使用高速缓存的情况
• 元信息的引入大大扩充了HTTP协议的功能。
请求一个万维网文档所需的时间
万维网客户 万维网服务器
பைடு நூலகம்
发起 TCP 连接 RTT HTTP 请求报文 RTT 整个文档收到 时间 时间 传输文档的时间
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。
为了使超文本的链接能够高效率地完成， 需要用 HTTP 协议来传送一切必须的信息。 从 层 次 的 角 度 看 ， HTTP 是 面 向 事 务 的 (transaction-oriented)应用层协议，它是万 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。
万维网的工作过程
HTTP的特点
元信息(meta information)。
• 元信息被称为是“关于信息的信息”，元信息允 许服务器提供所发送数据的信息。
例如，HTTP可以提供所发送的对象的语言和类型。收 到数据的浏览器可以根据元信息确定服务器发来的是 什么内容，预料有多少数据，确知是否接收到完整的 数据，以及发送过程中是否有错。
Conditional GET：客户端缓存
目标：如果客户端有未修 client 改的对象则不必重新发送 http request msg If-modified-since: 该对象，节约带宽，提高 <date> 响应速度。 Client：在http request中 http response HTTP/1.0 说明缓存中该数据对象的 304 Not Modified 日期：
校园网的高速缓存 （代理服务器）
Meta的name属性
<meta name=“Generator” content=“”>用以说 明生成工具（如Microsoft FrontPage 4.0）等； <meta name=“KeyWords” content=“”>向搜 索引擎说明你的网页的关键词； <meta name="Description" content="">告诉 搜索引擎你的站点的主要内容； <meta name="Author" content="你的姓名"> 告诉搜索引擎你的站点的制作的作者
浏览器的功能
服务功能
• • • • • • • 打印（将网页从打印机输出） 邮件发送（将网页作为邮件发送） 存成文件（将网页和所携信息分别存储） 查看网页代码（查看代码，学习网页设计） 帮助信息(理解浏览器的应用) 刷新（请求最新的网页内容） 停止（中断网页的下载过程）
HTML语言
HTML：超文本标记语言（Hypertext Markup Language）
• 例如：http://www.szu.edu.cn/index.htm
URL的构成：
• <协议> <主机[端口号]> <路径> <文件名> • 通过URL可以访问因特网上的多种资源。 。
URL的元素的应用流程
浏览器的功能
浏览器可以用的协议（方法）包括：
• • • • • • http:// ftp:// gopher:// telnet:// news:<新闻组> mailto:<邮件地址> （超文本传输协议） （文件传输协议） （菜单式检索） （远程仿真终端协议） （新闻组访问） （邮件访问）
(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。
源点服务器 校园网 浏览器 R1 2 Mb/s R2 因特网
校园网的高速缓存 （代理服务器）
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。
万维网设计目标
WWW最基本的四项设计目标包括：
• • • • 分布式信息系统； 对多重协议提供一个统一通用的接口； 对超媒体支持； 可扩充性，能够支持所有的数据格式。
HTTP之前的其他协议都不能完全实现上述要 求，因而HTTP就应运而生了。
6.4.3 超文本传送协议 HTTP
1. HTTP 的操作过程
源点服务器 校园网 浏览器 R1 2 Mb/s R2 因特网
校园网的高速缓存 （代理服务器）
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 2 Mb/s R2 因特网
HTML语言
HTML是一种语言，但不是“程序设计”语言， HTML的作用是说明如何表现文字、图片，以 及如何建立文件之间的连接。 HTML是各种网页新技术(DHTML、ASP、 PHP、JSP、JAVA Script)的基础。 由于HTML不是程序语言，由其构成的文件不 会因时、因地发生变化，也称为“静态网 静态网 页”。 为了网页能够动态变化，需要在网页中加入 程序，使之成为“动态网页 动态网页”。 动态网页
If-modified-since: <date>
http request msg
If-modified-since: <date>
server
object not modified
Server：如果该数据对象 没有被修改，返回的响应 中不包含该对象：
HTTP/1.0 304 Not Modified
object modified
http response
HTTP/1.1 200 OK
<data>
浏览器的功能
接收URL输入（超链点击）并发送请求报 文 显示并解释接收到的响应报文 导航功能 服务功能 接受用户对浏览器的设置
浏览器的功能
统一资源定位器URL（Uniform Resource Locator），也称Web地址。是在Web页面 中定义信息资源位置的标准方法。
• 加入了许多被称为链接标签(tag)的特殊字符串的普通文 本文件。
从结构上讲，HTML文件由许多种元素(element)组 成，这些元素用于组织文件的内容和指导文件的输 出格式。绝大多数元素是“容器”，即它有起始标 记和结尾标记。 元素的起始标记叫做起始链接标签(start tag)，元素 结束标记叫做结尾链接标签(end tag)，在起始链接 标签和结尾链接标签中向的部分是元素体。
HTTP的特点 的特点
以Client/Server模型为基础。HTTP支持客 户与服务器之间通信及相互传送数据，一个 服务器可以为分布在世界各地的许多客户服 务。 简易性。HTTP被设计成一个非常简单的协 议，客户机要连接到服务器，只需发送请求 方式和URL路径等少量信息，即可得到服务 器的应答。
HTTP的特点
无状态性。这既是优点也是缺点。
• 由于无须记忆状态使得HTTP累赘少，系统运行 效率高，服务器应答快； • 由于没有状态，协议对事务处理没有记忆能力， 若后续事务处理需要有关前面处理的信息，那么 这些信息必须在协议外面保存； • 缺少状态意味着所需的前序网页信息必须保留和 交换，导致每次连接需要传送较多的信息。
客户
清华大学 院系设置
服务器 链接到URL的超链 www.tsinghua.edu.cn
服务器 程序
浏览器 程序
HTTP
HTTP 使用此 TCP 连接 因特网 建立 TCP 连接 请求文档 HTTP 请求报文 HTTP 响应报文 释放 TCP 连接 响应文档
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 www.tsinghua.edu.cn 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。
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。
HTTP的特点 的特点
灵活性与内容-类型(content-type)标识。 HTTP允许任意类型数据的传送，因此可 以利用HTTP传送任何类型的对象。内容 -类型标识指示了所传输数据的类型。 “无连接”性。这意味着每次连接只处 理一个请求。客户要建立连接需先发出 请求，收到响应，然后断开连接，这实 现起来效率十分高。采用这种"无连接"协 议，在没有请求提出时，服务器就不会 在那里空闲等待。
client
Proxy server
origin server
client
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
校园网 浏览器 R1 这条链路上 的时延很大 2 Mb/s R2 因特网 源点服务器
所有万维网通信量 都经过这条链路
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
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。一个接一个 的请求报文到达服务器后，服务器就可连续发 回响应报文。使用流水线方式时，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。
浏览器的功能
浏览器屏幕可显示的内容包括
• • • • • • 网页正文 超链信息，导航按钮（引导到其他网页） 图像信息（一般为jpg格式的压缩图像） 音频/视频信息（音乐、电影） 动态信息（动态的广告信息） 进行交互功能的表单（如电子邮件用户的注册表格）
浏览器的功能
导航功能
• • • • 向前，向后（翻到曾经显示的前/后一个网页） 打开，搜索（将文件系统中存储的网页文件打开） 历史资料（根据时间检索曾经访问的网页） 插入书签（将重要的网页访问连接存入系统）
Web Caches (proxy server)
目标：满足客户的请求但是不需要重新连接原始的服务器。
• 用户设置浏览器：经过web cache访问web； • 客户端发送所有的http requests给web cache：
请求的对象在web cache中：web cache返回该对象； 否则web cache从原始服务器请求该对象，然后返回给客户端。
http request message: general format
http 响应状态码
200 OK • request succeeded, requested object later in this message 301 Moved Permanently • requested object moved, new location specified later in this message (Location:) 400 Bad Request • request message not understood by server 404 Not Found • requested document not found on this server 505 HTTP Version Not Supported