Chương 2 (tiếp). Giao thức tầng ứng dụng (application layer) ĐH CNTT

MMT_Chuong02

9/30/2011

Chương 2 (tiếp).
Giao thức tầng ứng dụng (application layer)
Mạng Máy Tính
Nguyễn Duy
Khoa Mạng Máy Tính và Truyền Thông
Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin

Discussion


Web programming with ASP.



Visual Basic programming.





Object oriented programming.



Event driven programming.



Component driven programming.

TCP Socket programming.


9/30/2011



Simple web server.



2 of 44

1


MMT_Chuong02

9/30/2011

Winsock



9/30/2011

3 of 44

HTTP example
Giả sử người dùng truy cập URL: www.hau1.edu/cs/index.htm
(trang web có text và 10 hình ảnh jpeg)
0. http server tại máy phục vụ
www.hau1.edu.vn chờ yêu cầu
kết nối TCP tại cổng 80.

1a. http client thiết lập liên kết
TCP với http server (process)
tại địa chỉ www.hau1.edu.vn,
cổng 80 (ngầm định với http
server).

1b. http server chấp nhận kết nối
rồi thông báo với client.

2. http client gửi http request
message (bao gồm cả URL) tới
TCP connection socket

time
9/30/2011



3. http server nhận request
message, tạo ra http response
message có chứa các đối tượng
được yêu cầu rồi gửi vào

socket.



4 of 44

2


MMT_Chuong02

9/30/2011

4. http server ngắt liên kết.
5. http client nhận response

time

message có chứa html file, hiển
thị html. Sau đó, phân tích html
file, tìm URL của 10 hình ảnh
jpeg trong tài liệu.

6. Bước 1-5 được lặp lại với từng
hình ảnh.

9/30/2011

5 of 44

Ch2. The Application Layer
2.1. Một số khái niệm và nguyên tắc.
2.2. Web & Hyper Text Transfer Protocol.
2.3. Web design and HTTP, Web programming.
2.4. File Transfer Protocol.
2.5. Electronic Mail Protocols.
2.6. Domain Name System.

9/30/2011





6 of 44

3


MMT_Chuong02

9/30/2011

2.4. FTP - File Transfer Protocol
FTP
FTP
user
client

interface
user
at host

file transfer

remote file
system

local file
system



Truyền/tải tệp (to/from remote host).



Client/server model



FTP
server

 Client:

đưa ra yêu cầu truyền tải.

 Server

= remote host.

FTP: RFC 959
7 of 44



9/30/2011

FTP: control & data connections
TCP control connection
port 21

FTP
client

TCP data connection
port 20



FTP sử dụng TCP.



FTP sử dụng đồng thời 2 liên kết TCP tại 2 cổng:

FTP
server

 TCP control connection,

port 21: trao đổi các thông điệp điều
khiển (commands, responses…).

 TCP data connection,



FTP lưu giữ trạng thái client trong phiên làm việc (state vs.
HTTP is stateless).

9/30/2011



port 20: truyền tải tệp.



8 of 44

4


MMT_Chuong02

9/30/2011

FTP: Quá trình trao đổi/truyền tải
TCP control connection
port 21

client

TCP data connection
port 20

server



FTP server nghe tại cổng 21.



FTP client yêu cầu kết nối với FTP server qua TCP tại cổng 21. Gửi
user & password để đăng nhập.



FTP server chấp nhận, liên kết điều khiển (control connection) được
thiết lập. Quá trình trao đổi có thể bắt đầu.



Khi server nhận được lệnh truyền tệp, nó mở liên kết dữ liệu (data
connection) tới client, tệp được truyền qua liên kết này.



Sau khi truyền xong một tệp, server ngắt liên kết dữ liệu (mỗi liên kết
chỉ sử dụng để truyền một tệp).

9/30/2011



9 of 44

FTP commands, responses
Lệnh (commands), phúc đáp (responses) được truyền dạng ASCII

Sample commands:







sent as ASCII text over control
channel
USER username
PASS password
LIST return list of file in
current directory
RETR filename retrieves
(gets) file

STOR filename stores
(puts) file onto remote host

9/30/2011



Sample return codes







status code and phrase (as in
HTTP)
331 Username OK,
password required
125 data connection
already open;
transfer starting
425 Can’t open data
connection
452 Error writing
file



10 of 44

5


MMT_Chuong02

9/30/2011

FTP clients & servers
FTP
FTP
user
client
interface
user
at host



file transfer

remote file
system

local file
system

Command-based client:



 Windows

FTP command.
 Linux FTP command.


FTP
server



Microsoft FTP Service
…

GUI clients
 Windows

Commander.
 CuteFTP, WS_FTP…
9/30/2011



11 of 44

Ch2. The Application Layer
2.1. Một số khái niệm và nguyên tắc.
2.2. Web & Hyper Text Transfer Protocol.
2.3. Web design and HTTP, Web programming.

2.4. File Transfer Protocol.
2.5. Electronic Mail Protocols.
2.6. Domain Name System.

9/30/2011





12 of 44

6


MMT_Chuong02

9/30/2011

2.5. Electronic Mail
Ba thành phần chính:


User agents (mail clients)





mail

server

Soạn, đọc thư (messages).
Vd: Outlook, Eudora, Netscape
Messenger...







mail
server

user
agent

SMTP

Lưu trữ, xử lý thư.
Vd: Exchange, MDeamon…

SMTP

user
agent

mail
server

Protocols


user
agent

SMTP

Mail servers




user
agent

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP).
Post Office Protocol (POP).
Internet Mail Access Protocol (IMAP).
HTTP.

user
agent

outgoing
message queue

user
agent

user mailbox
13 of 44



9/30/2011

Alice <>  Bob <>
1) Alice sử dụng UA soạn thư, đ/c gửi 4) Mail server của Alice gửi
thư qua liên kết TCP.
tới “to”:
2) Alice’s UA gửi thư đến mail server 5) Mail server của Bob cất thư
nhận được vào hòm thư của
của Alice, bức thư được xếp vào
Bob.
hàng đợi (message queue).
6) Bob dùng UA để lấy thư từ
3) Mail server của Alice mở liên kết
server về rồi đọc thư.
TCP tới mail server của Bob.

1
user
agent

Outlook

9/30/2011

2

mail
server
3

hau1.edu.vn

mail
server
4

5

yahoo.com


6

user
agent

Yahoo! Mail

14 of 44

7

MMT_Chuong02

9/30/2011

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)


Sử dụng liên kết TCP (port 25) để gửi mails:
 Từ

sender’s mail client tới sender’s mail server.
 Từ sender’s mail server tới receiver’s mail server.


Ba pha:
 Bắt tay

(handshaking/greeting).
 Trao đổi messages.
 Kết thúc.


Command/response:
 commands:

ASCII.
 responses: status code & phrase.
9/30/2011

15 of 44

SMTP: sample interaction (C: client; S: server)
S:
C:
S:
C:
S:
C:
S:
C:
S:
C:
C:
C:
S:
C:
S:
9/30/2011



220 yahoo.com
HELO hau1.edu.vn
250 Hello hau1.edu.vn, pleased to meet you
MAIL FROM: <>
250 Sender ok
RCPT TO: <>

250 ... Recipient ok
DATA
354 Enter mail, end with "." on a line by itself
Hi Bob!
Would you like to play tennis this evening?
.
250 Message accepted for delivery
QUIT
221 yahoo.com closing connection


16 of 44

8


MMT_Chuong02

9/30/2011

SMTP: more


SMTP sử dụng persistent connection: một liên kết, nhiều thông điệp.



Thông điệp (kể cả nội dung thư) phải được mã hoá dạng ASCII 7 bit
(US-ASCII).



Đánh dấu kết thúc msg bởi CRLF.CRLF



Một số dữ liệu nhị phân (vd: picture) có thể chứa CRLF.CRLF  cần
mã hoá để đảm bảo không có dữ liệu nào trùng với ký hiệu kết thúc
message (vd: base64).



So sánh với HTTP:


HTTP: pull protocol <> SMTP: push protocol.



Cùng sử dụng ASCII (command/req/resp/status code).



HTTP: mỗi obj chứa trong một msg <> SMTP: cho phép nhiều obj (text,
picture…) trong một msg (multipart msg).
17 of 44



9/30/2011

Mail message format
SMTP: giao thức trao đổi email msg
(exchange msgs).
RFC 822: standard for text message
format:
 Header lines, vd:






blank
line

body

Body



9/30/2011



To:
From:
Subject:
Khác với smtp commands (MAIL FROM,

RCPT TO,…)!

header

The “message”.
ASCII


18 of 44

9


MMT_Chuong02

9/30/2011

MIME (Multipurpose Internet Mail Extension)


RFC 822: text msg, gặp khó khăn với multimedia.



MIME: RFC 2045, RFC 2056.



So với RFC 822, MIME thêm vào các header lines để mô
tả nội dung của email msg.

MIME version
method used
to encode data

multimedia data
type, subtype,
parameter declaration

From:
To:
Subject: Picture of yummy crepe.
MIME-Version: 1.0
Content-Transfer-Encoding: base64
Content-Type: image/jpeg
base64 encoded data .....
.........................
......base64 encoded data

encoded data
9/30/2011



19 of 44

MIME: Content types
Content-type: type/subtype; parameters

9/30/2011

20 of 44

10


MMT_Chuong02

9/30/2011

MIME: Encoding types
Content-Transfer-Encoding: Encoding type



9/30/2011

21 of 44

MIME: Multiple objects mail message
From:
To:
Subject: Picture of yummy crepe.
MIME-Version: 1.0
Content-Type: multipart/mixed; boundary=StartOfNextPart
--StartOfNextPart
Content-Transfer-Encoding: quoted-printable

Content-Type: text/plain
Dear Bob,
Please find a picture of a crepe.
--StartOfNextPart
Content-Transfer-Encoding: base64
Content-Type: image/jpeg
base64 encoded data .....
.........................
......base64 encoded data
--StartOfNextPart
9/30/2011





22 of 44

11


MMT_Chuong02

9/30/2011

The received mail message


Server thêm vào dòng header mỗi khi nhận thư:






Received:
Return-path:

Mail có thể được chuyển qua nhiều server khác nhau (forward).
Received: from hamburger.edu by sushi.jp; 12 Oct 98 15:30:01 GMT
Received: from crepes.fr by hamburger.edu; 12 Oct 98 15:27:39 GMT
From:
To:
Subject: Picture of yummy crepe.
MIME-Version: 1.0
Content-Transfer-Encoding: base64
Content-Type: image/jpeg
base64 encoded data .......
........................................
.......base64 encoded data

9/30/2011



23 of 44

Hiển thị full headers với Y! Mail

2.General Preference
1.Mail Options

3.Messages: Show all…

9/30/2011





24 of 44

12


MMT_Chuong02

9/30/2011

Mail access protocol
SMTP

SMTP

access
protocol

user
agent

receiver’s mail

server

sender’s mail
server




user
agent

SMTP: giao thức gửi mail tới server.
Mail access protocol: giao thức nhận mail từ server.
 POP (Post

Office Protocol): RFC 1939. TCP Port 110.
 IMAP (Internet Mail Access Protocol): RFC 1730. TCP port 143.
 HTTP: Hotmail, Yahoo!...
9/30/2011



25 of 44

POP3 protocol
[1] Authorization phase




client commands:
 user: declare username
 pass: password
server responses
 +OK
 -ERR

[2] Transaction phase, client:




list: list message numbers
retr: retrieve message by number
dele: delete

[3] Update phase:


Quit



những thay đổi (dele) được cập nhật

9/30/2011



S:

C:
[1] S:
C:
S:
C:
S:
S:
S:
C:
[2]
S:
S:
C:
C:
S:
S:
C:
C:
[3] S:

+OK POP3 server ready
user bob
+OK
pass hungry
+OK user successfully logged on
list
1 498
2 912
.
retr 1

<message 1 contents>
.
dele 1
retr 2
<message 1 contents>
.
dele 2
quit
+OK POP3 server signing off



26 of 44

13


MMT_Chuong02

9/30/2011

POP3 (more) and IMAP
More about POP3






IMAP4

Chế độ “download and delete”
(xem vd trước):


Msg bị xoá khi thoát.



Không thể nhận msg lần nữa.



Lưu trữ toàn bộ msg tại
server.



Cho phép người dùng tổ chức
lưu trữ trên server (tạo thư
mục, di chuyển msg…)



Lưu trạng thái giữa các phiên
(state):

“Download-and-keep”:


Msg được giữ lại server.



Có thể nhận msg nhiều lần từ
nhiều client.

Không lưu trạng thái giữa các
phiên làm việc (stateless).

9/30/2011



Thư mục tự tạo.



Các msgs đã di chuyển.



27 of 44

Ch2. The Application Layer
2.1. Một số khái niệm và nguyên tắc.
2.2. Web & Hyper Text Transfer Protocol.
2.3. Web design and HTTP, Web programming.
2.4. File Transfer Protocol.
2.5. Electronic Mail Protocols.

2.6. Domain Name System.

9/30/2011





28 of 44

14


MMT_Chuong02

9/30/2011

2.6. DNS (Domain Name System)
Mr Binh

HTTP (Internet Explorer)

www.hau1.edu.vn

From: Đ.V.Bình
To: Phòng ĐT

Phòng
ĐT
=> H.101

203.162.8.82

DNS client

Ms Nam




www.hau1.edu.vn
=> 203.162.8.82

DNS servers

Địa chỉ IP (32 bit) được sử dụng để xác định một nút trong mạng
TCP/IP: 203.162.8.82  khó nhớ!
 Sử dụng tên (host name) song song với IP address.
DNS (RFC 1034, RFC 1035, RFC 2136):


Chuyển host name  IP address.


9/30/2011

29 of 44

DNS services




DNS không tương tác trực tiếp với users mà cung cấp
các dịch vụ cho các chương trình khác (HTTP, FTP…)
thuộc tầng ứng dụng:
Host name  IP (hostname to IP resolve).
Host aliasing.
 Một máy



tính có tên chính thức và có thể có bí danh (alias).

Mail server aliasing.
 @hau1.edu.vn



 mail server address = ?

Load distribution (phân tán tải)
 Một dịch

vụ web (cnn.com, yahoo.com…) có thể được cung cấp
tại nhiều server có IP khác nhau để phân tán tải do lượng người
sử dụng cao.

9/30/2011

30 of 44

15


MMT_Chuong02

9/30/2011

Internet domain name space

vn





Domain name (tên miền):





Miền = tập hợp các nút mạng có cùng
một nút cha trong sơ đồ trên.
Vd:

hau1.edu.vn; yahoo.com; yale.edu.
Sub-domain: cs.yale.edu;

Host name: www.hau1.edu.vn;
mail.hau1.edu.vn






vn: Vietnam.
edu: education.
hau1: Hanoi Agricultural University.
www: máy chủ world wide web.
mail: máy chủ mail.
31 of 44



9/30/2011

Domain name servers
Root DNS Servers

com DNS servers
yahoo.com
DNS servers

amazon.com

DNS servers

org DNS servers
pbs.org
DNS servers

edu DNS servers
poly.edu
umass.edu
DNS servers DNS servers

Vd: client muốn biết IP của www.amazon.com thì:
 Tìm địa chỉ của com DNS servers  hỏi Root DNS servers.
 amazon.com  com DNS servers.
 www.amazon.com  amazon.com DNS servers.
9/30/2011





32 of 44

16


MMT_Chuong02

9/30/2011

DNS: Root name servers
a Verisign, Dulles, VA
c Cogent, Herndon, VA (also Los
Angeles)
d U Maryland College Park, MD
g US DoD Vienna, VA
h ARL Aberdeen, MD

k RIPE London (also Amsterdam,
Frankfurt)
i Autonomica, Stockholm (plus 3
other locations)

j Verisign, ( 11 locations)

m WIDE Tokyo

e NASA Mt View, CA
f Internet Software C. Palo Alto,

13 root name
servers
worldwide

CA (and 17 other locations)

b USC-ISI Marina del Rey, CA
l ICANN Los Angeles, CA





Khi local name server không thể chuyển host name  IP, gửi yêu cầu tới root srv.
root name server:
 Liên lạc với authoritative name server nếu chưa thể ánh xạ đ/c ngay.
 Lấy kết quả ánh xạ gửi về từ authoritative name server.
 Trả kết quả về cho local name server.


9/30/2011

33 of 44

TLD and Authoritative Servers


Top-level domain (TLD) servers: chịu trách nhiệm về các
miền com, org, net, edu… và uk, fr, ca, jp…
 Network

Solutions: quản lý com TLD servers.

 Educause:



quản lý edu TLD servers.

Authoritative DNS servers:
 Mỗi host

trong mạng muốn được biết đến phải được khai báo với
một authoritiative DNS server.
servers của các tổ chức ánh xạ hostname  IP cho các hosts
của tổ chức đó (vd: web, mail…).

 DNS
 Có

9/30/2011



thể được quản lý bởi các tổ chức hay nhà cung cấp dịch vụ.



34 of 44

17


MMT_Chuong02

9/30/2011

Local name server


Thuộc quản lý của ISP (ISP, company, university…).



Khi một host muốn biết IP của một host nào đó, trước tiên,
nó “hỏi” local name server.



Không nhất thiết phải nằm trong kiến trúc DNS servers
(độc lập).



“Gần” máy tính của người sử dụng nhất nên thường được
“hỏi thăm” đầu tiên mỗi khi có truy vấn DNS.



Xem Windows Local DNS: ipconfig

9/30/2011

35 of 44



DNS example 1
Tình huống:
host surf.eurecom.fr cần đ/c
IP của gaia.cs.umass.edu

1. Liên lạc với local DNS
server: dns.eurecom.fr
2. dns.eurecom.fr liên lạc với
root name server (nếu cần)
3. root name server liên lạc với
authoritative name server:
dns.umass.edu (nếu cần)

root name server

2

4
5

local name server
dns.eurecom.fr

1

3

Authorititive
name server
dns.umass.edu

6

requesting host

gaia.cs.umass.edu

surf.eurecom.fr
9/30/2011





36 of 44

18


MMT_Chuong02

9/30/2011

DNS example 2
Root name server có thể:




Không biết authoritative
name server (ans).
Biết intermediate name
server (ins)
 Từ ins

có thể tìm ra ans

root name server
6

2
3

7

intermediate name server
dns.umass.edu

local name server
dns.eurecom.fr

1

4

8

5

authoritative name server
dns.cs.umass.edu

requesting host
surf.eurecom.fr
gaia.cs.umass.edu

9/30/2011

37 of 44



DNS example 3
root name server

recursive query:




A hỏi B, B hỏi C, C hỏi
D,… rồi trả lời ngược lại.
Server được hỏi chịu tải
nặng gấp đôi?

3
4
7
local name server

iterative query:




DNS server được hỏi gợi

ý hỏi một server khác.
“I don’t know this name,
but ask this server”

iterated query

2

dns.eurecom.fr

1

8

intermediate name server
dns.umass.edu

5

6

authoritative name server
dns.cs.umass.edu

requesting host
surf.eurecom.fr
gaia.cs.umass.edu

9/30/2011

38 of 44

19


MMT_Chuong02

9/30/2011

DNS: caching & updating


Mỗi khi DNS server nhận được yêu cầu tra cứu IP,
IP mà nó tìm được sẽ được lưu lại phục vụ cho
những lần tra cứu tiếp theo.
 Timeout:

thời gian hết hạn (sau một khoảng thời gian,
bản ghi cache tương ứng bị xoá).
 TLD servers thường được cache tại local name servers.


Cơ chế cập nhật/thông báo được đưa ra bởi IETF:
 RFC

2136

 />
39 of 44



9/30/2011

DNS records
DNS: distributed db storing resource records (RR)
RR format: (name,


Type=A
 name =

hostname
 value = IP address


Type=NS



value, type, ttl)

Type=CNAME
 name =

“bí danh” (alias).

www.ibm.com
 value =

tên thật.

servereast.backup2.ibm.com
domain name
 value = IP address của  Type=MX
 name = domain name
authoritative name
server cho domain này
 value = tên của mail server
 name =

9/30/2011





40 of 44

20


MMT_Chuong02

9/30/2011

DNS protocol, messages
DNS Protocol: Query/reply messages có cùng format.





Msg header (12 bytes)
Identification: số 16 bit reply
msg sử dụng cùng id với req
msg.
Flags: nhiều bit, mỗi bit có một
ý nghĩa:





Query (0) hay reply (1)
Authoritative DNS.
recursion desired: client mong
muốn DNS server tra cứu đệ quy.
recursion available: server hỗ trợ
tra cứu đệ quy.

9/30/2011



41 of 44

42 of 44

DNS messages

Name, type fields
for a query
RRs in reponse
to query
records for
authoritative servers
additional “helpful”
info that may be used

9/30/2011



21


MMT_Chuong02

9/30/2011

Summary
Telnet!

√ √ √ √

RTSP?

Terminal Emulation

?
Web programming

?

TCP Socket Programming

9/30/2011



43 of 44

Bài tập tự làm và thảo luận
Tìm hiểu các câu lệnh cơ bản của FTP, SMTP,
POP3.
 Viết mail client đơn giản.


9/30/2011

44 of 44

22