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网络应用协议与实践教程


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吴桦 丁伟 夏震 编著
978-7-111-43159-6
35.00
271
2013年09月06日

计算机 > 计算机网络 > 网络协议

2025
简体中文
16

教材
普通高等院校计算机课程规划教材








本书将理论和应用相结合,既给出网络应用的标准协议架构,也给出应用实例。在内容上除了介绍传统的网络应用协议,更注重介绍Internet最新应用,如P2P资源共享协议、及时通讯协议、网络多媒体传输协议等。对网络应用中常见的安全问题给出了解决思路,与偏向理论的网络应用协议教材相比,更具有针对性和实践意义。
本书介绍TCP/IP中的应用层协议及其应用,既包括了历史悠久的域名服务、电子邮件、文件传输,也包括了近年发展较快的P2P应用、即时通信应用、VoIP应用,对应用层中最重要的Web应用,从基本协议、开发技术的发展以及应用发展线索做了较为全面的介绍。要求读者通过实践观察,将理论学习和实际应用相结合,对实际协议进行观察,加深对协议实现的理解。通过本书的学习,读者将掌握网络协议分析的基本方法,为将来从事网络协议开发、网络安全分析奠定基础。
本书特点
理论与应用相结合,既给出了网络应用的标准协议架构,又结合常见应用给出了实验实例。
实践环节对实验环境要求不高,可操作性强。
为方便教师教学,本书配有PPT课件,请需要的教师到华章网站www.hzbook.com下载。
网络技术的发展中,直接面向用户的应用层协议及其应用的发展非常迅速。应用层的协议发展和开发技术是学生走上工作岗位后面临的重要挑战,因此学生对应用层协议的软件开发知识有较强的需求,对新型应用有较浓厚的兴趣。由于课程内容和课时的限制,传统的“计算机网络”课程无法对种类繁多的应用层协议进行系统介绍,更无法覆盖应用层协议的发展现状。本书的目是从传统的应用层协议出发,进一步涵盖最新的网络应用,将协议内容和实际系统相结合进行讲解,培养学生协议分析能力,为学生进行应用层的应用开发以及安全分析奠定基础。
  本书共13 章,内容安排如下:
  第1 章是对网络应用协议的基本介绍,包括TCP/IP 协议族、使用TCP 和UDP 传输协议的不同应用特点、网络应用服务的基本框架等。本章要求读者掌握报文分析软件的基本用法,为后续章节的学习打下基础。
  第2 章介绍了最基本的域名服务,包括域名系统的基本概念、功能,域名系统的组成,以及域名解析的性能优化。
  第3 章介绍了文件传输协议,包括文件传输过程的连接建立过程、指令交互过程。
  第4 章介绍了电子邮件服务,包括电子邮件服务的过程、电子邮件交付协议(SMTP)的交互过程、取回电子邮件协议(POP3 和IMAP4)的交互过程、电子邮件的寻址过程、反垃圾邮件技术和邮件加密软件的使用。
  第5 章介绍了简单网络管理协议,对SNMP 的构成、交互过程进行了详细介绍,并给出了利用免费软件搭建基于SNMP 网络管理系统的过程。此外,本章对高级网管技术进行了介绍。
  第6 章介绍了公钥基础设施(PKI)的功能、基本原理、系统组成、提供的服务,最后介绍了PKI 在网上银行中的应用。
  第7 章介绍了P2P 应用,首先介绍了基本的P2P 应用结构以及应用中的关键技术,然后介绍了若干种常见的P2P 应用,最后介绍了P2P 开发平台JXTA。
  第8 章介绍了即时通信技术,着重介绍了MSN 的结构及其协议过程。
  第9 章介绍了VoIP 应用,介绍了VoIP 的协议族,对主要的信令协议——H.323 和SIP 进行了比较, 对实时传输协议RTP 和RTCP 以及实时流媒体协议RTSP 进行了介绍,还介绍了与VoIP 服务质量相关的RSVP 技术和语音处理技术。
  第10 ~ 13 章是一个完整的部分,对网络应用中用户最多的Web 应用进行了系统的介绍。
  第10 章对Web 技术的发展进行了介绍,介绍了Web 架构的组成、Web 客户端和服务器端的变迁、Web 应用的变迁。
  第11 章介绍了用于Web 服务器和客户端之间交互的HTTP 协议,对HTTP 的请求/ 响应机制、HTTP/1.1 的优化特性进行了详细的介绍。
  第12 章介绍了 Web 开发技术,对主要的开发技术进行了概括介绍,并给出了构建网站的基本过程。
  第13 章介绍了Web 应用面临的安全问题,从客户端安全、传输安全、服务器安全这三个角度阐述了Web 应用面临的安全问题和相应的对策。
  本书理论结合实践,具有较好的可操作性,可帮助读者深入理解网络协议,既可作为高等学校的教材,也可作为网络工程师的参考书。
  本书由吴桦、丁伟和夏震编著,具体分工为:吴桦编写了第1 章、第3 章、第5 ~ 13 章、附录,夏震编写了第2 章和第4 章,丁伟对全书的大纲拟定和实验给予了指导。本书在编写过程中得到了东南大学孙志辉教授以及南京大学徐洁磐教授的支持和关心,在此表示衷心的感谢。本书对互联网应用现状的调查和相关技术背景的介绍来自互联网,在此对它们的作者一并表示感谢。
  由于作者水平有限,书中难免存在不足之处,敬请读者批评指正,编者的电子邮箱为:hwu@njnet.edu.cn。
    编 者
前言
教学建议
第1 章 网络应用协议…………………………… 1
1. 1 网络协议基本概念 ……………………… 1
1. 2 因特网应用协议介绍 …………………… 2
1. 2. 1 TCP/IP 协议族 ……………………… 2
1. 2. 2 IP …………………………………… 3
1. 2. 3 TCP 与UDP ………………………… 5
1. 2. 4 网络应用层 ………………………… 6
1. 3 网络应用服务基本架构 ………………… 7
1. 3. 1 集中式服务结构 …………………… 7
1. 3. 2 P2P 服务结构 ……………………… 9
1. 4 应用层与传输层接口 ………………… 10
1. 4. 1 套接字 …………………………… 10
1. 4. 2 套接字连接过程 ………………… 12
1. 5 Wireshark 简介 ………………………… 14
1. 6 本章小结 ……………………………… 16
思考与实践 ………………………………… 16
第2 章 域名服务……………………………… 17
2. 1 域名系统的基本概念和功能 ………… 17
2. 1. 1 域名系统的历史 ………………… 17
2. 1. 2 域名系统的基本原理 …………… 18
2. 1. 3 域名系统的组成结构 …………… 18
2. 2 域名空间 ……………………………… 19
2. 2. 1 域名空间的体系结构 …………… 19
2. 2. 2 域、域名、区 …………………… 20
2. 2. 3 区文件和资源记录 ……………… 20
2. 3 域名服务器 …………………………… 23
2. 4 域名解析 ……………………………… 28
2. 4. 1 域名解析相关协议 ……………… 28
2. 4. 2 域名系统查询 …………………… 29
2. 4. 3 域名系统反向查询 ……………… 32
2. 5 区文件的维护 ………………………… 33
2. 6 域名系统性能优化 …………………… 34
2. 7 本章小结 ……………………………… 35
思考与实践 ………………………………… 35
第3 章 文件传输协议………………………… 36
3. 1 引言 …………………………………… 36
3. 2 FTP 的连接和通信 …………………… 36
3. 3 控制连接 ……………………………… 37
3. 3. 1 控制连接的建立 ………………… 37
3. 3. 2 FTP 指令和响应信息 …………… 37
3. 3. 3 FTP 指令和响应序列 …………… 40
3. 4 数据连接 ……………………………… 41
3. 4. 1 数据连接的建立 ………………… 41
3. 4. 2 数据文件传输参数选项 ………… 42
3. 4. 3 常见选项 ………………………… 44
3. 4. 4 文件传输的异常终止 …………… 44
3. 5 FTP 客户端的用户接口 ……………… 44
3. 6 点对点文件传输 ……………………… 46
3. 7 本章小结 ……………………………… 48
思考与实践 ………………………………… 48
第4 章 电子邮件服务………………………… 49
4. 1 引言 …………………………………… 49
4. 2 电子邮件服务过程 …………………… 49
4. 2. 1 邮件系统总体结构 ……………… 49
4. 2. 2 邮件系统组成部分 ……………… 50
4. 2. 3 邮件服务一般过程 ……………… 51
4. 3 电子邮件消息格式 …………………… 51
4. 3. 1 基本格式 ………………………… 51
4. 3. 2 MIME …………………………… 52
4. 4 电子邮件交付协议 …………………… 53
4. 4. 1 SMTP 基本结构 ………………… 54
4. 4. 2 SMTP 交互过程 ………………… 54
4. 4. 3 SMTP 命令和应答 ……………… 56
4. 4. 4 SMTP 认证方式 ………………… 56
4. 5 取回电子邮件的协议 ………………… 57
4. 5. 1 邮局协议——POP3 ……………… 57
4. 5. 2 Internet 消息访问协议——IMAP4 …………………… 59
4. 6 邮件存储格式 ………………………… 62
4. 7 电子邮件服务器的寻址 ……………… 63
4. 7. 1 邮件地址格式 …………………… 63
4. 7. 2 邮件寻址过程 …………………… 65
4. 7. 3 IPv6 与邮件寻址 ………………… 65
4. 8 反垃圾邮件技术 ……………………… 65
4. 8. 1 反垃圾邮件技术简介 …………… 66
4. 8. 2 发送者策略架构 ………………… 66
4. 8. 3 发送者标识 ……………………… 68
4. 8. 4 域名密钥鉴别邮件 ……………… 68
4. 9 邮件加密软件PGP 的应用 …………… 70
4. 9. 1 OpenPGP 标准 …………………… 70
4. 9. 2 OpenPGP 与电子邮件 …………… 71
4. 9. 3 PGP 邮件加密示例 ……………… 73
4. 10 本章小结 …………………………… 75
思考与实践 ………………………………… 75
第5 章 简单网络管理协议…………………… 76
5. 1 SNMP 网络管理概述 ………………… 76
5. 2 管理信息结构SMI …………………… 78
5. 2. 1 管理对象命名规则 ……………… 78
5. 2. 2 管理对象的数据类型 …………… 79
5. 2. 3 编码 ……………………………… 80
5. 3 管理信息库 …………………………… 82
5. 3. 1 管理信息库简介 ………………… 82
5. 3. 2 访问MIB ………………………… 84
5. 4 简单网络管理协议简介 ……………… 85
5. 4. 1 SNMP 报文 ……………………… 85
5. 4. 2 SNMP 消息 ……………………… 87
5. 4. 3 SNMP 操作实例 ………………… 89
5. 4. 4 SNMP 安全策略 ………………… 90
5. 5 基于SNMP 的网络管理软件MRTG 的应用 ………………………… 91
5. 5. 1 MRTG 的安装 …………………… 92
5. 5. 2 MRTG 的配置 …………………… 92
5. 5. 3 SNMP 代理的配置 ……………… 93
5. 5. 4 MRTG 监控中心的运行 ………… 94
5. 6 高级网管功能 ………………………… 95
5. 7 本章小结 ……………………………… 98
思考与实践 ………………………………… 98
第6 章 公钥基础设施………………………… 99
6. 1 PKI 功能 ……………………………… 99
6. 1. 1 PKI 的目标 ……………………… 99
6. 1. 2 PKI 应用中的基础密码学 ……… 99
6. 2 PKI 组成 ……………………………… 104
6. 3 数字证书 ……………………………… 105
6. 3. 1 数字证书的内容 ………………… 105
6. 3. 2 数字证书的生命周期 …………… 107
6. 4 PKI 的服务 …………………………… 110
6. 4. 1 数据机密性 ……………………… 110
6. 4. 2 数据完整性和数据源鉴别 ……… 110
6. 4. 3 非否认 …………………………… 111
6. 5 PKI 在网上银行的应用 ……………… 111
6. 5. 1 PKI 为网上银行提供的安全服务 … 111
6. 5. 2 不同的网上银行认证手段 ……… 112
6. 5. 3 招商银行PKI 系统介绍 ………… 115
6. 6 本章小结 ……………………………… 115
思考与实践 ………………………………… 115
第7 章 P2P 应用 ……………………………… 116
7. 1 P2P 的基本概念 ……………………… 116
7. 2 P2P 网络拓扑与关键技术 …………… 117
7. 2. 1 集中式P2P 网络 ………………… 117
7. 2. 2 分布式非结构化P2P 网络 ……… 119
7. 2. 3 分布式结构化P2P 网络 ………… 120
7. 2. 4 混合式P2P 网络 ………………… 122
7. 2. 5 P2P 网络中的资源定位技术 …… 122
7. 2. 6 P2P 网络中的多源传输技术 …… 123
7. 3 P2P 应用实例分析 …………………… 123
7. 3. 1 文件分享应用eMule …………… 123
7. 3. 2 基于P2P 的即时通信应用Skype … 126
7. 3. 3 基于P2P 的流媒体应用 ………… 129
7. 4 P2P 开发平台JXTA ………………… 133
7. 5 P2P 应用带来的问题 ………………… 135
7. 6 本章小结 ……………………………… 136
思考与实践 ………………………………… 136
第8 章 即时通信应用………………………… 137
8. 1 即时通信软件介绍 …………………… 137
8. 1. 1 即时通信的历史 ………………… 137
8. 1. 2 常见的即时通信软件 …………… 138
8. 2 MSN …………………………………… 140
8. 2. 1 MSN 概述 ………………………… 140
8. 2. 2 编码 ……………………………… 140
8. 2. 3 MSN 中的名字 …………………… 141
8. 3 MSN 协议 …………………………… 142
8. 3. 1 MSN 消息协议及消息格式 ……… 142
8. 3. 2 MSN 客户端协议及其消息格式 … 143
8. 4 MSN 服务器和连接 ………………… 144
8. 4. 1 MSN 服务器 ……………………… 144
8. 4. 2 MSN 连接 ………………………… 145
8. 5 MSN 主要通信过程 ………………… 145
8. 5. 1 登录认证 ………………………… 145
8. 5. 2 用户状态改变与状态保持 ……… 149
8. 5. 3 消息通信过程 …………………… 151
8. 6 MSN 使用HTTP 代理 ……………… 153
8. 7 即时通信应用的现状与发展 ………… 154
8. 8 本章小结 ……………………………… 155
思考与实践 ………………………………… 155
第9章 VoIP 应用 …………………………… 156
9. 1 VoIP 概述 ……………………………… 156
9. 2 信令技术 ……………………………… 158
9. 3 H.323 协议 …………………………… 158
9. 3. 1 H.323 系统组成 ………………… 158
9. 3. 2 H.323 协议族 …………………… 159
9. 3. 3 H.323 呼叫的建立过程 ………… 162
9. 4 SIP …………………………………… 163
9. 4. 1 SIP 系统组成 …………………… 164
9. 4. 2 SIP 消息 ………………………… 165
9. 4. 3 SIP 呼叫的建立过程 …………… 167
9. 5 H.323 与SIP 比较 …………………… 169
9. 6 实时传输协议RTP 和RTCP ………… 170
9. 6. 1 RTP ……………………………… 170
9. 6. 2 RTCP ……………………………… 172
9. 7 实时流媒体协议RTSP ……………… 173
9. 8 VoIP 服务质量 ………………………… 174
9. 8. 1 VoIP 服务质量需求 ……………… 174
9. 8. 2 资源预留协议RSVP …………… 175
9. 9 语音处理技术 ………………………… 176
9. 10 VoIP 网关 …………………………… 177
9. 11 本章小结 …………………………… 177
思考与实践 ………………………………… 177
第10 章 Web 技术发展介绍 ………………… 178
10. 1 Web 应用发展简史 ………………… 178
10. 1. 1 因特网 ………………………… 178
10. 1. 2 基本因特网协议 ……………… 178
10. 1. 3 W3C …………………………… 179
10. 2 Web 架构的组成 …………………… 181
10. 2. 1 超文本技术 …………………… 181
10. 2. 2 统一资源定位技术 …………… 182
10. 2. 3 超文本传输协议 ……………… 183
10. 3 Web 客户端 ………………………… 183
10. 3. 1 浏览器的历史和变迁 ………… 183
10. 3. 2 客户端技术 …………………… 186
10. 4 Web 服务器 ………………………… 188
10. 4. 1 服务器端实现方案 …………… 189
10. 4. 2 服务器端技术 ………………… 191
10. 5 Web 2.0 ……………………………… 192
10. 5. 1 互动平台 ……………………… 193
10. 5. 2 人成了网络的灵魂 …………… 195
10. 5. 3 丰富的用户体验 ……………… 195
10. 6 本章小结 …………………………… 196
思考与实践 ………………………………… 196
第11 章 超文本传输协议 …………………… 197
11. 1 HTTP 介绍 …………………………… 197
11. 1. 1 HTTP 的版本 …………………… 197
11. 1. 2 URI 与URL …………………… 198
11. 1. 3 HTTP 基本运行方式 …………… 199
11. 2 请求信息 …………………………… 200
11. 2. 1 请求信息格式…………………… 200
11. 2. 2 请求信息实例…………………… 205
11. 2. 3 请求信息实例总结……………… 207
11. 3 响应信息 …………………………… 208
11. 3. 1 响应信息格式…………………… 208
11. 3. 2 响应信息实例…………………… 210
11. 4 HTTP/1.1 特性 ……………………… 210
11. 4. 1 持久连接和分块传输…………… 210
11. 4. 2 内容协商………………………… 213
11. 4. 3 缓存机制………………………… 213
11. 4. 4 HTTP 状态保持 ………………… 215
11. 5 浏览网页引发的传输过程实例 …… 217
11. 6 本章小结 …………………………… 218
思考与实践 ………………………………… 218
第12 章 Web 开发技术 ……………………… 219
12. 1 Web 技术起源与发展 ……………… 219
12. 2 HTML ………………………………… 220
12. 2. 1 HTML 文档的概念 …………… 220
12. 2. 2 创建HTML 文档的方法 ……… 221
12. 2. 3 HTML 文档的常用标记 ……… 221
12. 3 DIV + CSS …………………………… 224
12. 3. 1 传统HTML 的缺点 …………… 224
12. 3. 2 DIV 和CSS 的概念 …………… 224
12. 3. 3 DIV + CSS 的原理 ……………… 225
12. 4 JavaScript …………………………… 226
12. 4. 1 JavaScript 的使用方法 ………… 227
12. 4. 2 JavaScript 基本语法 …………… 228
12. 4. 3 浏览器对象模型 ……………… 232
12. 4. 4 Document 对象 ………………… 234
12.5 HTML 5 ……………………………… 235
12. 5. 1 canvas …………………………… 235
12. 5. 2 CSS 3 …………………………… 235
12. 5. 3 离线及本地存储 ……………… 236
12. 5. 4 WebSocket ……………………… 236
12. 5. 5 语义性 ………………………… 236
12. 5. 6 特征检测 ……………………… 237
12. 5. 7 地理位置定位 ………………… 237
12. 6 Web 服务器端技术 ………………… 238
12. 7 构建网站 …………………………… 240
12. 7. 1 申请域名和租用空间 ………… 240
12. 7. 2 网站的建设 …………………… 240
12.8 本章小结 ……………………………… 241
思考与实践 ………………………………… 241
第13 章 Web 应用的安全问题 ……………… 242
13. 1 Web 应用的安全隐患 ……………… 242
13. 2 客户端安全 ………………………… 243
13. 2. 1 Cookie 威胁 …………………… 243
13. 2. 2 ActiveX 的安全性 ……………… 244
13. 2. 3 脚本攻击 ……………………… 246
13. 2. 4 Web 欺骗 ……………………… 246
13. 3 传输安全 …………………………… 247
13. 3. 1 中间人攻击和重放攻击 ……… 247
13. 3. 2 SSL/TLS ………………………… 248
13. 4 服务器安全 ………………………… 252
13. 4. 1 Web 平台安全 ………………… 252
13. 4. 2 Web 认证安全 ………………… 253
13. 4. 3 SQL 注入攻击 ………………… 254
13. 5 拒绝服务攻击 ……………………… 255
13. 6 本章小结 …………………………… 257
思考与实践 ………………………………… 257
附录 实验建议………………………………… 258
参考文献………………………………………… 260
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