应用层协议详解
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• 常用的协议
– 传输层使用某种编址方案，称为端口号。端口 传输层使用某种编址方案，称为端口号。 号识别应用程序及应用层服务（ 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 的数据）。服务器程序通常使用客户机已知的 预定义端口号。 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)— TCP 端口 20 和端口 21
安全外壳协议 (SSH) ，提供 了比 Telnet 更为强大的身份 验证功能， 验证功能，并支持会话数据 的加密传输。 的加密传输。
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 物理层的用途是创建电信号 光信号或微波信号， 电信号、 中的比特。 中的比特。
应用层协议详解
使用分层的模型
• 协议模型和参考模型
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 。在封装过程中， 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。 。
– 当在 Web 浏览器中输入一个 Web地址（或 URL 地址）时， Web Web地址 地址（ 地址） 服务之间的连接。 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。 GET、 PUT。 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。 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。 代码并显示网页。
•HTTPS 可以采用身份 可以采用身份 验证和加密两种方式保 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。 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。 通信的附加规则。
应用程序协议与实例
• 电子邮件服务及 SMTP/POP协议 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. POP3接受电子邮件 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 邮件传送代理(MTA)进程使用SMTP将电子邮件发送MDA (MTA)进程使用SMTP将电子邮件发送MDA或其它 MTA。 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 邮件分发代理(MDA) (MDA)进程控制服务器与客户端之间的电子邮 件分发。 件分发。
通信过程
• 协议数据单元和封装
封装 沿 协 协 议 栈 向 向 上 传 送 下 传 送 栈 议 沿 封装
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 表示层的功能：编码、压缩、 – 会话层的功能：建立、维持、终结应用程序之间的会 会话层的功能：建立、维持、 话
准备应用程序和服务
物理层 – 连接通信
• 无线介质
– 常用适用于无线介质的数据通信标准： 常用适用于无线介质的数据通信标准： – 标准 IEEE 802.11-通常也称为 Wi-Fi 802.11Wi– 标准 IEEE 802.15–通常称为“蓝牙” 802.15–通常称为“蓝牙” – 标准 IEEE 802.16-通常称为 WiMAX 802.16– 全球移动通信系统 (GSM)
• 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 是一种客户端/服务器协议， 的规则。 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 提供使用通过网络连接的计算机访问网络设备的方法， 如同键盘和显示器直接连接到该设备一样。 如同键盘和显示器直接连接到该设备一样。
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 物理层由工程师开发的硬件组成，其形式为电子电路、 接器。 接器。 – TCP/IP 协议族中的服务和协议是由RFC 协议族中的服务和协议是由RFC 工程任务组(IETF) 定义的。 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： 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) 电子工业联盟/ • 国有电信机构，例如美国联邦通讯委员会 (FCC)。 国有电信机构， (FCC)。
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： 使用以下三种方式测量数据传输：
• 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 带宽： 个位置的信息量。 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。 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 实际吞吐量： 它也是网络用户最感兴趣的量度。 度，它也是网络用户最感兴趣的量度。
应用程序协议与实例wk.baidu.com
• DNS服务及协议 服务及协议
– 域名系统采用分级系统创建域名数据库，从而 域名系统采用分级系统创建域名数据库， 提供域名解析服务。 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。 棵倒置的树，枝叶在下，而树根在上。
应用程序协议与实例
• WWW服务及 服务及HTTP协议 服务及 协议
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。 立第一条连接。该连接由客户端 命令和服务器回复组成， 命令和服务器回复组成，用于管 理传输流量； 理传输流量； – 第二条连接建立在 TCP 的 20 号端口。 号端口。每当有文件需要传输时 建立该连接， 建立该连接，用于实际文件传输。
物理层 – 连接通信
• 以太网介质
• 无线介质
物理层 – 连接通信
• 铜介质
– 同轴电缆 – 双绞线
• 非屏蔽双绞线 • 屏蔽双绞线
非屏蔽双绞线
屏蔽双绞线
物理层 – 连接通信
• 光纤介质的线缆设计
– 用激光或发光二极管 (LED) 产生的光脉冲来表示介质上的数据。 产生的光脉冲来表示介质上的数据。 – 电子半导体设备（称为光电二极管）检测光脉冲并将其转换为可 电子半导体设备（称为光电二极管） 重现为数据帧的电压。 重现为数据帧的电压。
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： 物理层的三个基本功能是：
• 物理组件 • 数据编码 • 信号
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。 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： 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: 信号表示方法: – NRZ信号 NRZ信号 – 曼彻斯特编码 – 4B/5B
某些厂商的设备支持 端口MDIX自协商 端口 自协商
• • • • • 数据(Data) - 一般术语，泛指应用层使用的 PDU 一般术语， 数据 数据段(Segment) - 传输层 PDU 数据段 数据包(Packet) - 网络层 PDU 数据包 帧(Frame) - 网络接入层 PDU 比特（ ） 比特（bit） - 通过介质实际传输数据时使用的 PDU
物理层 – 连接通信
• 介质连接器
物理层 – 双绞线的制作与使用
• MDI和MDIX接口 和 接口
– MDI接口：路由器以太网口，PC网卡接口等 MDI接口 路由器以太网口，PC网卡接口等 接口： – MDIX接口：交换机接口，HUB接口，网桥接口等 MDIX接口 交换机接口，HUB接口 接口： 接口， – 同种类型接口使用交叉电缆，异种类型接口使用直通电缆 同种类型接口使用交叉电缆，
物理层 – 通信信号
• 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： 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） 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） 通过信号表示的比特（编码） • 控制信息信号的定义
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， 地址和其它信息。 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 地址池， 分配给客户端。 分配给客户端。
应用程序协议与实例
应用程序协议与实例
• DNS服务及协议 服务及协议
– 人们很难记住 数字地址。于是，人们创建了 人们很难记住IP数字地址 于是， 数字地址。 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， 实用程序手动查询域名服务器，来解析给定的 主机名。 主机名。
– 传输层使用某种编址方案，称为端口号。端口 传输层使用某种编址方案，称为端口号。 号识别应用程序及应用层服务（ 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 的数据）。服务器程序通常使用客户机已知的 预定义端口号。 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)— TCP 端口 20 和端口 21
安全外壳协议 (SSH) ，提供 了比 Telnet 更为强大的身份 验证功能， 验证功能，并支持会话数据 的加密传输。 的加密传输。
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 物理层的用途是创建电信号 光信号或微波信号， 电信号、 中的比特。 中的比特。
应用层协议详解
使用分层的模型
• 协议模型和参考模型
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 。在封装过程中， 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。 。
– 当在 Web 浏览器中输入一个 Web地址（或 URL 地址）时， Web Web地址 地址（ 地址） 服务之间的连接。 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。 GET、 PUT。 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。 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。 代码并显示网页。
•HTTPS 可以采用身份 可以采用身份 验证和加密两种方式保 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。 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。 通信的附加规则。
应用程序协议与实例
• 电子邮件服务及 SMTP/POP协议 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. POP3接受电子邮件 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 邮件传送代理(MTA)进程使用SMTP将电子邮件发送MDA (MTA)进程使用SMTP将电子邮件发送MDA或其它 MTA。 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 邮件分发代理(MDA) (MDA)进程控制服务器与客户端之间的电子邮 件分发。 件分发。
通信过程
• 协议数据单元和封装
封装 沿 协 协 议 栈 向 向 上 传 送 下 传 送 栈 议 沿 封装
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 表示层的功能：编码、压缩、 – 会话层的功能：建立、维持、终结应用程序之间的会 会话层的功能：建立、维持、 话
准备应用程序和服务
物理层 – 连接通信
• 无线介质
– 常用适用于无线介质的数据通信标准： 常用适用于无线介质的数据通信标准： – 标准 IEEE 802.11-通常也称为 Wi-Fi 802.11Wi– 标准 IEEE 802.15–通常称为“蓝牙” 802.15–通常称为“蓝牙” – 标准 IEEE 802.16-通常称为 WiMAX 802.16– 全球移动通信系统 (GSM)
• 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 是一种客户端/服务器协议， 的规则。 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 提供使用通过网络连接的计算机访问网络设备的方法， 如同键盘和显示器直接连接到该设备一样。 如同键盘和显示器直接连接到该设备一样。
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 物理层由工程师开发的硬件组成，其形式为电子电路、 接器。 接器。 – TCP/IP 协议族中的服务和协议是由RFC 协议族中的服务和协议是由RFC 工程任务组(IETF) 定义的。 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： 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) 电子工业联盟/ • 国有电信机构，例如美国联邦通讯委员会 (FCC)。 国有电信机构， (FCC)。
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： 使用以下三种方式测量数据传输：
• 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 带宽： 个位置的信息量。 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。 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 实际吞吐量： 它也是网络用户最感兴趣的量度。 度，它也是网络用户最感兴趣的量度。
应用程序协议与实例wk.baidu.com
• DNS服务及协议 服务及协议
– 域名系统采用分级系统创建域名数据库，从而 域名系统采用分级系统创建域名数据库， 提供域名解析服务。 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。 棵倒置的树，枝叶在下，而树根在上。
应用程序协议与实例
• WWW服务及 服务及HTTP协议 服务及 协议
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。 立第一条连接。该连接由客户端 命令和服务器回复组成， 命令和服务器回复组成，用于管 理传输流量； 理传输流量； – 第二条连接建立在 TCP 的 20 号端口。 号端口。每当有文件需要传输时 建立该连接， 建立该连接，用于实际文件传输。
物理层 – 连接通信
• 以太网介质
• 无线介质
物理层 – 连接通信
• 铜介质
– 同轴电缆 – 双绞线
• 非屏蔽双绞线 • 屏蔽双绞线
非屏蔽双绞线
屏蔽双绞线
物理层 – 连接通信
• 光纤介质的线缆设计
– 用激光或发光二极管 (LED) 产生的光脉冲来表示介质上的数据。 产生的光脉冲来表示介质上的数据。 – 电子半导体设备（称为光电二极管）检测光脉冲并将其转换为可 电子半导体设备（称为光电二极管） 重现为数据帧的电压。 重现为数据帧的电压。
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： 物理层的三个基本功能是：
• 物理组件 • 数据编码 • 信号
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。 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： 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: 信号表示方法: – NRZ信号 NRZ信号 – 曼彻斯特编码 – 4B/5B
某些厂商的设备支持 端口MDIX自协商 端口 自协商
• • • • • 数据(Data) - 一般术语，泛指应用层使用的 PDU 一般术语， 数据 数据段(Segment) - 传输层 PDU 数据段 数据包(Packet) - 网络层 PDU 数据包 帧(Frame) - 网络接入层 PDU 比特（ ） 比特（bit） - 通过介质实际传输数据时使用的 PDU
物理层 – 连接通信
• 介质连接器
物理层 – 双绞线的制作与使用
• MDI和MDIX接口 和 接口
– MDI接口：路由器以太网口，PC网卡接口等 MDI接口 路由器以太网口，PC网卡接口等 接口： – MDIX接口：交换机接口，HUB接口，网桥接口等 MDIX接口 交换机接口，HUB接口 接口： 接口， – 同种类型接口使用交叉电缆，异种类型接口使用直通电缆 同种类型接口使用交叉电缆，
物理层 – 通信信号
• 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： 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） 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） 通过信号表示的比特（编码） • 控制信息信号的定义
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， 地址和其它信息。 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 地址池， 分配给客户端。 分配给客户端。
应用程序协议与实例
应用程序协议与实例
• DNS服务及协议 服务及协议
– 人们很难记住 数字地址。于是，人们创建了 人们很难记住IP数字地址 于是， 数字地址。 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， 实用程序手动查询域名服务器，来解析给定的 主机名。 主机名。