计算机网络学习笔记（II）——应用层（二）

2.4、Email

电子邮件（Email）

主要由三个部分组成：

• 用户代理
• 邮件服务器
• 简单邮件传输协议：SMTP

用户代理（邮件阅读器）：

• 撰写、编辑和阅读邮件
• 输入和输出邮件保存在服务器上

EMail：邮件服务器

• 邮件中管理和维护发送给用户的邮件
• 输出报文队列保持发送邮件报文
• 邮件服务器之间的SMTP协议：发送email报文
  • 客户：发送方邮件服务器
  • 服务器：接收端邮件服务器

EMail： SMTP[RFC 2821]

• 使用TCP在客户端和服务器之间传送报文，端口号为25
• 直接传输：从发送方服务器到接收方服务器
• 传输的3个阶段：握手、传输报文、关闭
• 命令/响应交互：命令：ASCII文本、响应：状态码和状态信息
• 报文必须为7位ASCII码

SMTP总结与HTTP比较：

• SMTP使用持久连接
• SMTP要求报文（首部和主体）必须为7位ASCII编码
• SMTP服务器使用CRLF.CRLF决定报文的尾部
• HTTP是拉（PULL）SMTP是推（PUSH）
• 二者都是ASCII形式的命令、响应交互、状态码
• HTTP：每个对象都封装在各自的响应报文中，SMTP：多个对象包含在一个报文中

邮件报文格式

SMTP：交换Email报文的协议RFC822

文本报文格式：

• 首部行：TO、From、Subject
• 主体：报文只能是ASCII码字符
• MIME：多媒体邮件扩展RFC 2045，2056
• 在报文首部用额外的行申明MIME内容类型

邮件访问协议

**POP3：**全名为“Post Office Protocol - Version 3”，即“邮局协议版本3”。是TCP/IP协议族中的一员，由RFC1939 定义。本协议主要用于支持使用客户端远程管理在服务器上的电子邮件。提供了SSL加密的POP3协议被称为POP3S

**IMAP（Internet Message Access Protocol）：**一种邮件获取协议。它的主要作用是邮件客户端可以通过这种协议从邮件服务器上获取邮件的信息，下载邮件等

2.5、DNS

DNS（域名管理系统）：是互联网使用的命名系统，用来便于人们使用的机器名字转换为IP地址。

DNS的总体思路和目标

• DNS的主要思路
  • 分层的、基于域的命名机制
  • 若干分布式的数据库完成名字到IP地址转换
  • 运行在UDP之上端口号为53的应用服务
  • 核心的Internet功能，但以应用层协议实现
• DNS主要的目的
  • 实现主机名—IP地址的转换
  • 主机别名到规范名字的转换
  • 邮件服务器别名到邮件服务器的正规名字的转换
  • 负载均衡：Load Distribution

DNS名字空间

DNS域名结构

• DNS采用层次树状结构的命名方法

  • Internet根被划为几百个顶级域名（top lever domains）
    • 通用的（generic）：.com；.edu；.gov; .int; .mil; .net; .org; .firm; .hsop; .web; .arts; .rec;
    • 国家的（countries）：.cn; .us; .nl; .jp等

• 域名(Domain Name)

  从本域往上，直到树根、域的域名：可以用于表示一个域、主机的域名：一个域上的一个主机

• 域名的管理

  • 一个域管理其下的子域
  • 创建一个新的域，必须征的它所属域的同意
  • 域与物理网络无关：域遵从组织界限，而不是物理网络、域划分是逻辑的，而不是物理的

域名服务器

区：一个服务器所负责管辖的（或有权限）范围，每个区应设置响应的权限域名服务器，用来保存该区中的所有主机域名到IP地址的映射

• 根域名服务器：根域名服务器是最高层次的域名服务器，也是最重要的域名服务器
• 顶级域名服务器（TLD服务器）：负责顶级域名（如com、org、net、edu和gov）和所有国家级的顶级域名（如cn等），顶级域名服务器负责管理在该服务器注册的所有二级域名。
• **权限域名服务器：**负责一个区的域名服务器
• **本地域名服务器：**一个ISP提供者，或者一个大学，都拥有一个本地域名服务器

域名解析的过程：

第一：主机向本地域名服务器的查询一般都采用递归查询。

第二：本地域名服务器向根服务器的查询通常采用迭代查询

DNS协议和报文

**DNS协议：**查询和响应报文的报文格式相同

**报文首部：**标识符（ID）：16位、flags：查询应答、希望递归、递归可用、应答权威

2.6、P2P的应用

纯P2P架构

• 没有（或极少）一直运行的服务器
• 任意端系统都可以直接通信
• 利用peer的服务能力
• 例如：文件分发（BitTorrent）、流媒体（KanKan）、VoIP（Skype)

文件分发：C/S和P2P

问题: 从一台服务器分发文件（大小F）到N个peer需要多少时间？

• C/S模式：

• P2P模式：

查询洪泛：Gnutella

• 全分布式：没有中心服务器
• 开放文件共享协议
• 许多Gnutella客户端实现了Gnutella协议

Gnutella协议：

• 在已有的TCP连接上发送查询报文
• 对等方转发查询报文
• 以反方向返回查询命中报文

KaZaA：查询

• 每个文件有一个散列标识码和一个描述符
• 客户端向其组长发送关键字查询
• 组长用匹配进行响应：对每个匹配：元数据、散列标识码和IP地址
• 如果组长将查询转发给其他组长，其他组长也以匹配进行响应
• 客户端选择要下载的文件
  • 向拥有文件的对等方发送一个带散列标识码的
    HTTP请求
• Kazaa小技巧
  • 请求排队 ：限制并行上载的数量、 确保每个被传输的文件从上载节点接收一定量的带宽
  • 激励优先权： 鼓励用户上载文件、加强系统的扩展性
  • 并行下载：从多个对等方下载同一个文件的不同部分、 HTTP的字节范围首部、更快地检索一个文件