Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

Chương 2 (tiếp).
Giao thức tầng ứng dụng (application layer)
Đặng Xuân Hà
F.I.T, HAU1
/>
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.

2

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

2.4. FTP - File Transfer Protocol

user
at host

FTP
FTP
user

client
interface

file transfer

local file
system

„

Truyền/tải tệp (to/from remote host).

„

Client/server model

„

… Client:

đưa ra yêu cầu truyền tải.

… Server

= remote host.

FTP
server
remote file
system


FTP: RFC 959

1-6/2006



Chapter 2. The Application Layer

3

1


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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, port 20: truyền tải tệp.

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

1-6/2006

4

Chapter 2. The Application Layer

FTP: Quá trình trao đổi/truyền tải

TCP control connection
port 21

client

TCP data connection
port 20

server

¾

FTP server nghe tại cổng 21.

¾

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

¾

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

¾

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

¾


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

1-6/2006

Chapter 2. The Application Layer

5

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

Sample commands:
„
„
„
„
„
„

Sample return codes

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

„

1-6/2006



„

„
„

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


Chapter 2. The Application Layer

6

2


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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
… CuteFTP,

Commander.
WS_FTP…
7

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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.

8

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

2.5. Electronic Mail
Ba thành phần chính:
„

…
…

„

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

…

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


Protocols
…
…
…
…

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

1-6/2006



mail
server

SMTP
SMTP

Mail servers
…

„

user
agent


User agents (mail clients)

mail
server

user
agent

Chapter 2. The Application Layer

SMTP
user
agent

user
agent
mail
server

user
agent

user
agent

outgoing
message queue
user mailbox
9


3


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

Alice <> Æ 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

mail
server

mail
server

3

2

Outlook

4

hau1.edu.vn

5

yahoo.com

6

user
agent

Yahoo! Mail

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

10

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
„


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

„

sender’s mail client tới sender’s mail server.
sender’s mail server tới receiver’s mail server.

Ba pha:
… Bắt

tay (handshaking/greeting).
đổi messages.
… Kết thúc.
… Trao

„

Command/response:
… commands:
… responses:

ASCII.
status code & phrase.
Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

11


SMTP: sample interaction (C: client; S: server)
S:
C:
S:
C:
S:
C:
S:
C:
S:
C:
C:
C:
S:
C:
S:

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

1-6/2006



Chapter 2. The Application Layer

12

4


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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 Æ 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).
13

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006


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

To:
From:
Subject:
Khác với smtp commands (MAIL FROM,
RCPT TO,…)!

header

blank
line

body

Body

„

…
…


The “message”.
ASCII
Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

14

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
encoded data
1-6/2006




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
Chapter 2. The Application Layer

15

5


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006


16

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

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

17

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
1-6/2006




Chapter 2. The Application Layer

18

6


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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
19

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

Hiển thị full headers với Y! Mail

2.General Preference
1.Mail Options

3.Messages: Show all…

20

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

Mail access protocol
user
agent


SMTP

SMTP

sender’s mail
server

„
„

access
protocol

user
agent

receiver’s mail
server

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.
(Internet Mail Access Protocol): RFC 1730. TCP port 143.
… HTTP: Hotmail, Yahoo!...
… IMAP

1-6/2006




Chapter 2. The Application Layer

21

7


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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

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

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006


22

POP3 (more) and IMAP
IMAP4

More about POP3
„

„

„

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).

1-6/2006

…

Thư mục tự tạo.

…

Các msgs đã di chuyển.


Chapter 2. The Application Layer

23

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.

1-6/2006



Chapter 2. The Application Layer

24

8


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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 Æ khó nhớ!
Æ Sử dụng tên (host name) song song với IP address.
DNS (RFC 1034, RFC 1035, RFC 2136):
…


Chuyển host name Æ IP address.
25

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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 Æ IP (hostname to IP resolve).
Host aliasing.

„

Mail server aliasing.

„

Load distribution (phân tán tải)

„

… Một

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


… @hau1.edu.vn

Æ mail server address = ?

… 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.
26

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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
…
…
…
…
…

1-6/2006



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

Chapter 2. The Application Layer

27

9



Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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 Å hỏi Root DNS servers.
„ amazon.com Å com DNS servers.
„ www.amazon.com Å amazon.com DNS servers.
28


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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 Æ 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.
Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

29

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 Æ IP cho các hosts
của tổ chức đó (vd: web, mail…).

… DNS
… Có

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

1-6/2006



Chapter 2. The Application Layer

30

10


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006


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
31

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006


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

local name server
dns.eurecom.fr

1

4

3

5

Authorititive
name server
dns.umass.edu


6

requesting host
surf.eurecom.fr

gaia.cs.umass.edu

32

Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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
7

local name server
dns.eurecom.fr

1

8

requesting host

3

intermediate name server
dns.umass.edu

4

5

authoritative name server
dns.cs.umass.edu

surf.eurecom.fr
gaia.cs.umass.edu
1-6/2006




Chapter 2. The Application Layer

33

11


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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?

iterative query:
„
„

2

4

7
local name server
dns.eurecom.fr

1

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

iterated query
3

intermediate name server
dns.umass.edu

5

8

requesting host

6

authoritative name server
dns.cs.umass.edu

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


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

34

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

… />
Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006


35

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

Type=A
= hostname
… value = IP address
… name

„

Type=NS

„

value, type, ttl)

Type=CNAME
… name

= “bí danh” (alias).

www.ibm.com
… value

= tên thật.


servereast.backup2.ibm.com

= domain name
= IP address của „ Type=MX
… name = domain name
authoritative name
server cho domain này
… value = tên của mail server

… name

… value

1-6/2006



Chapter 2. The Application Layer

36

12


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

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.

1-6/2006

Chapter 2. The Application Layer

37

Chapter 2. The Application Layer


38

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

1-6/2006

Summary
Telnet!

√ √ √ √

RTSP?

Terminal Emulation

?

Web programming

TCP Socket Programming


1-6/2006



?

Chapter 2. The Application Layer

39

13


Chapter 2. The Application Layer

1-6/2006

Bài tập
4. Nhận thư điện tử, trả lời câu hỏi: ai gửi, lúc nào, từ
đâu (sử dụng dịch vụ của ISP nào)? Bài nộp dạng
file *.txt
5. Viết mail client cho phép gửi một bức tới nhiều
người nhận + hướng dẫn sử dụng chương trình:
… Định
… Danh

dạng thư?
sách người nhận? (table, record, field).

1-6/2006




Chapter 2. The Application Layer

40

14