1. Mạng máy tính Bộ môn Kỹ thuật máy tính và Mạng
Khoa Công nghệ Thông tin
Đại học Sư phạm Hà Nội

2. Chương 3: Tầng ứng dụng 2.1 Các nguyên tắc của ứng dụng mạng
2.2 Web và HTTP
2.3 FTP
2.4
SMTP, POP3, IMAP
2.5 DNS
2.6 Chia sẻ file P2P
2.7 Lập trình Socket với TCP
2.8 Lập trình Socket với UDP
2.9 Xây dựng một Web server

3. Chương 3: Tầng ứng dụng Mục đích:
Các khía cạnh của các giao thức ứng dụng mạng
Mô hình dịch vụ tầng giao vận
Mô hình Client-Server
Mô hình peer-to-peer
Học về các giao thức phổ biến mức ứng dụng
HTTP
FTP
SMTP / POP3 / IMAP
DNS
Lập trình các ứng dụng mạng
Socket API

4. Một số ứng dụng mạng E-mail Web Instant messaging Remote login
Chia sẻ file P2P
Trò chơi nhiều người sử dụng qua mạng
Điện thoại qua Internet
Hội nghị truyền hình thời gian thực
Tính toán song song

5. Tạo một ứng dụng mạng Viết chương trình
Chạy trên các end systems khác nhau và
Giao tiếp qua mạng
Ví dụ Web: Phần mềm Web server giao tiếp với phần mềm trình duyệt
Không có phần mềm viết cho các thiết bị trong Network Core
Các thiết bị trong Network Core không thực hiện chức năng tại lớp ứng dụng
Thiết kế này để sự phát triển ứng dụng nhanh
application
transport
network
data link
physical

6. Chương 3: Tầng ứng dụng 2.1 Nguyên tắc của các ứng dụng mạng
2.2 Web và HTTP
2.3 FTP
2.4 Electronic Mail
SMTP, POP3, IMAP
2.5 DNS
2.6 Chia sẻ file P2P
2.7 Lập trình Socket với TCP
2.8 Lập trình Socket với UDP
2.9 Xây dựng Web Server

7. Các kiến trúc ứng dụng
Client-Server
Peer-to-peer (P2P)
Hybrid

8. Kiến trúc Client-server
Host ở trạng thái luôn chạy
Địa chỉ IP cố định
Server farm để tăng khả năng phục vụ
Client:
Truyền thông với server
Có thể không kết nối liên tục
Có thể có địa chỉ IP động
Không giao tiếp trực tiếp với nhau

9. Kiến trúc P2P Server không ở trạng thái luôn chạy
Hệ thống cuối tùy ý truyền thông trực tiếp
Các Peer kết nối không liên tục và thay đổi địa chỉ IP
Ví dụ: Gnutella
Khả năng co giãn quy mô cao
Khó quản lý

10. Hybrid Lai giữa P2P và Client-Server Napster Instant Messaging
Truyền file P2P
Tìm kiếm file tập trung:
Các Peer đăng ký nội dung tại server trung tâm
Các Peer gửi yêu cầu server trung tâm xác định vị trí của nội dung
Instant Messaging
Giao tiếp giữa 2 user là P2P
Quản lý tập trung vị trí của user:
User đăng ký địa chỉ IP với server trung tâm khi kết nối
User thông qua server trung tâm để tìm địa chỉ IP của đối tượng cần giao tiếp

11. Truyền thông của các tiến trình
Tiến trình client: tiến trình khởi đầu quá trình truyền thông
Tiến trình server: tiến trình đợi kết nối
Tiến trình: chương trình chạy trong một host.
Trong cùng host, 2 tiến trình giao tiếp sử dụng inter-process communication (Do OS định nghĩa).
Các tiến trình trong các host khác nhau giao tiếp bằng cách trao đổi các message
Chú ý: Các ứng dụng P2P có cả tiến trình client và tiến trình server

12. Socket Tiến trình gửi nhận messages tới/từ socket của nó
TCP với
buffer,
Biến
socket
host hoặc
server
Tiến trình
TCP với
Buffer,
biến
socket
host hoặc
server
Tiến trình gửi nhận messages tới/từ socket của nó
Socket tương tự cửa ra vào
Tiến trình gửi đẩy bản tin ra ngoài cửa
Tiến trình gửi dựa vào hạ tầng giao vận trên phía bên kia của cửa, nó mang message tới socket của tiến trình nhận
Điều khiển bởi
người lập trình
ứng dụng
Internet
Điều khiển
bởi OS
API: (1) Chọn giao thức giao vận; (2) Gán giá trị cho một vài tham số (chi tiết phần sau)

13. Các tiến trình đánh địa chỉ
Đối với một tiến trình nhận messages, nó phải có một định danh
Một host có một địa chỉ IP duy nhất
Câu hỏi: Địa chỉ IP của host mà tiến trình chạy có đáp ứng được việc định danh tiến trình?
Trả lời: Không, nhiều tiến trình có thể chạy trên cùng host
Định danh bao gồm cả địa chỉ IP và địa chỉ cổng gán cho ứng dụng trên host.
Ví dụ: Giá trị cổng của một số ứng dụng:
HTTP server: 80
Mail server: 25
Chi tiết hơn trong phần sau

14. Giao thức lớp ứng dụng Giao thức lớp ứng dụng định nghĩa
Kiểu của bản tin trao đổi, ví dụ bản yêu cầu, bản tin trả lời
Cú pháp của kiểu bản tin: Các trường trong bản tin và mô tả các trường trong bản tin
Ý nghĩa của các trường
Quy tắc các tiến trình gửi/nhận bản tin khi nào và như thế nào
Các giao thức công khai:
Định nghĩa trong các RFC
Cho phép phối hợp hoạt động
Ví dụ: HTTP, SMTP
Các giao thức không công khai:

15. Các dịch vụ giao vận mà ứng dụng cần
Mất dữ liệu
Một số ứng dụng (ví dụ: audio) có thể chấp nhận một tỷ lệ mất dữ liệu nào đó
Một số ứng dụng khác (ví dụ: Truyền file, telnet) đòi hỏi 100% dữ liệu truyền là tin cậy
Băng thông
Một số ứng dụng (ví dụ: đa phương tiện) yêu cầu lượng băng thông tối thiểu
Một số ứng dụng khác sử dụng theo băng thông chúng nhận được
Thời gian
Một số ứng dụng (ví dụ: điện thoại Internet, trò chơi tương tác) đòi hỏi độ trễ thấp

16. Yêu cầu của ứng dụng giao vận của một số ứng dụng
Truyền file
Web
Real-time audio/video
Stored audio/video
Trò chơi tương tác
Instant messaging
Thời gian
Không
Có, hàng trăm msec
Có, vài secs Có
Mất dữ liệu
Không cho phép
Cho phép
Băng thông
Co giãn
Audio: 5kbps-1Mbps
Video:10kbps-5Mbps
Tương tự trên
Yêu cầu kbps

17. Các dịch vụ các giao thức giao vận
Dịch vụ TCP:
Hướng kết nối: Đòi hỏi quá trình thiết lập giữa tiến trình client và tiến trình server
Truyền tin cậy giữa tiến trình gửi và tiến trình nhận
Điều khiển luồng: Bên gửi sẽ không vượt quá khả năng bên nhận
Điều khiển tắc nghẽn: điều chỉnh bên gửi khi mạng quá tải
Không cung cấp: tính thời gian, đảm bảo băng thông tối thiểu
Dịch vụ UDP:
Truyền dữ liệu không tin cậy giữa tiến trình gửi và tiến trình nhận
Không cung cấp: việc thiết lập kết, truyền tin cậy, điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, tính thời gian, đảm bảo băng thông
Q: Tại sao cần UDP?

18. Các ứng dụng Internet: các giao thức tầng ứng dụng và tầng giao vận
SMTP [RFC 2821]
Telnet [RFC 854]
HTTP [RFC 2616]
FTP [RFC 959]
Không công khai
(vd: RealNetworks)
(vd: Dialpad)
Giao thức
tầng giao vận
TCP
TCP hoặc UDP
UDP
Ứng dụng
Thư điện tử
Truy cập từ xa
Web
Truyền file
Truyền dòng
đa phương tiện
Điện thoại Internet

19. Chương 2: Tầng ứng dụng 2.1 Nguyên tắc của các ứng dụng mạng
2.2 Web và HTTP
2.3 FTP
2.4 Electronic Mail
SMTP, POP3, IMAP
2.5 DNS
2.6 Chia sẻ file P2P
2.7 Lập trình Socket với TCP
2.8 Lập trình Socket với UDP
2.9 Xây dựng Web Server

20. Web và HTTP Trang Web chứa các đối tượng
Đối tượng có thể là file HTML, ảnh JPEG, Java applet, audio,…
Trang Web chứa file HTML, chứa các đối tượng tham chiếu
Mỗi đối tượng được đánh địa chỉ bởi một URL
Ví dụ URL:
host name
path name

21. HTTP HTTP: hypertext transfer protocol Giao thức tầng ứng dụng của Web
Mô hình client/server
client: Trình duyệt yêu cầu, nhận và hiện thị các đối tượng
server: Web server gửi các đối tượng trong trả lời
HTTP 1.0: RFC 1945
HTTP 1.1: RFC 2068
HTTP request
HTTP response
HTTP request
Server
chạy
Apache Web
server
HTTP response

22. HTTP (tiếp) HTTP là không hướng trạng thái Sử dụng TCP:
Client khởi đầu kết nối TCP (tạo socket) tới server, cổng 80
Server chấp nhận kết nối TCP từ client
Các bản tin HTTP (bản tin của giao thức tầng ứng dụng Web) trao đối giứa trình duyệt (HTTP client) và Web server (HTTP server)
Kết nối TCP đóng
HTTP là không hướng trạng thái
Server không duy trì thông tin về các yêu cầu của client trong quá khứ
Các giao thức hướng trạng thái phức tạp hơn giao thức không hướng trạng thái
Quá khứ phải được duy trì
Nếu server/client lỗi, các trạng thái có thể không thống nhất

23. Kết nối HTTP Không kiên trì HTTP
Một đối tượng được gửi qua một kết nối TCP
HTTP/1.0 sử dụng nonpersistent HTTP
Kiên trì HTTP
Nhiều đối tượng có thể gửi qua một kết nối TCP giữa client và server
HTTP/1.1 mặc định sử dụng persistent HTTP

24. Nonpersistent HTTP
(chứa text,
tham chiếu tới 10
ảnh jpeg)
Giả sử người sử dụng nhập vào URL
1a. HTTP client khởi đầu kết nối TCP tới HTTP server (tiến trình) tại cổng 80
1b. HTTP server tại host đợi kết nối TCP tại cổng 80.
Chấp nhận kết nối, thông báo cho client
2. HTTP client gửi bản tin yêu cầu HTTP (chứa URL) vào socket của kết nối TCP. Bản tin chỉ rằng client muốn lấy đối tượng someDepartment/home.index
3. HTTP server nhận bản tin yêu cầu, xây dựng bản tin trả lời chứa đối tượng đã yêu cầu và gửi bản tin vào trong socket của nó
Thời gian

25. Nonpersistent HTTP (cont.)
4. HTTP server đóng kết nối TCP
5. HTTP client nhận trả lời chứa file html, hiện thị nội dung. Phân tích html, tìm 10 đối tượng ảnh jpeg được tham chiếu
time
6. Lặp bước 1-5 cho mỗi đối tượng ảnh jpeg

26. Mô hình thời gian trả lời
RTT: thời gian để gửi một gói tin từ client tới server và trở lại
Thời gian trả lời:
1 RTT để khởi tạo kết nối TCP
1 RTT cho yêu cầu HTTP và nhận byte đầu tiên của trả lời HTTP
Thời gian truyền file
total = 2RTT+transmit time
transmit time
Khởi đầu
kết nối TCP
RTT
file
yêu cầu
đã nhận
thời gian

27. Persistent HTTP Nonpersistent HTTP: Yêu cầu 2 RTT cho 1 đối tượng
Hệ điều hành phải cấp phát tài nguyên cho mỗi kết nối TCP
Trình duyệt phải mở song song nhiều kết nối TCP để lấy đối tượng tham chiếu
Persistent HTTP
Server tạm dừng kết nối sau khi gửi trả lời
Các bản tin HTTP sau đó giữa cùng client/server được gửi qua kết nối

28. Bản tin yêu cầu HTTP Hai kiểu bản tin HTTP: yêu cầu, trả lời
ASCII
Request line
(lệnh GET, POST,
HEAD )
GET /somedir/page.html HTTP/1.1
Host:
User-agent: Mozilla/4.0
Connection: close
Accept-language:fr
(CR, LF)
header
line

29. Bản tin yêu cầu HTTP

30. Kiểu Method HTTP/1.0 GET POST HEAD HTTP/1.1 GET, POST, HEAD PUT DELETE
Hỏi server bỏ đối tượng đã yêu cầu ra khỏi trả lời
HTTP/1.1
GET, POST, HEAD
PUT
đưa file trong phần body lên đường dẫn chỉ trong URL
DELETE
xóa file trong trường URL

31. Bản tin trả lời HTTP status line (protocol status code status phrase)
HTTP/ OK
Connection close
Date: Thu, 06 Aug :00:15 GMT
Server: Apache/1.3.0 (Unix)
Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 …...
Content-Length: 6821
Content-Type: text/html
dữ liệu
header
line
dữ liệu, ví dụ:
file HTML đã
yêu cầu

32. Mã trạng thái của trả lời HTTP
Trong dòng đầu tiên của trả lời server->client
Ví dụ:
200 OK
Yêu cầu thực hiện thành công, đối tượng trong bản tin
301 Moved Permanently
Đối tượng yêu cầu đã di chuyển vị trí, ví trí mới được chỉ ra trong bản tin (Location:)
400 Bad Request
Server không hiểu bản tin yêu cầu
404 Not Found
Không tìm thấy đối tượng yêu cầu
505 HTTP Version Not Supported

33. Thực hành 1. Telnet tới một Web server: 2. Gõ lệnh GET
telnet cis.poly.edu 80
Mở kết nối TCP tới cổng 80 tại cis.poly.edu.
Nội dung gõ được gửi tới cổng 80 tại
cis.poly.edu
2. Gõ lệnh GET
GET /~ross/ HTTP/1.1
Host: cis.poly.edu
3. Xem bản tin trả lời gửi bởi HTTP server

34. Web cache (proxy server)
Mục đích: thực hiện yêu cầu của client không phải yêu cầu tới server ban đầu
Người dùng thiết lập qua trình duyệt
Trình duyệt gửi mọi yêu cầu HTTP qua Cache
Đối tượng trong cache: sẽ được trả về
Nếu không: Yêu cầu được chuyển tới server ban đầu
server
ban đầu
Proxy
server
HTTP request
HTTP request
client
HTTP response
HTTP response
HTTP request
HTTP response
client
server
ban đầu

35. Web cache Cache hoạt động như cả client và server
Thông thường, được cài đặt bởi ISP
Lợi ích của Web cache
Giảm thời gian trả lời
Giảm lưu lượng trên đường truyền truy cập

36. Web cache Cache hoạt động như cả client và server
Thông thường cache được cài đặt bởi ISP (trường đại học, công ty, nhà cung cấp dịch vụ cho gia đình)
Tại sao dùng Web cache?
Giảm thời gian trả lời cho yêu cầu của client.
Giảm lưu lượng trên đường truy cập của tổ chức.

37. Ví dụ caching Giả sử Kết quả
Các server
ban đầu
Giả sử
Kích thước của đối tượng trung bình = 100,000 bits ~ 960 kbs
Tốc độ yêu cầu trung bình từ trình duyệt của tới server ban đầu = 15 giây
Trễ từ router của tổ chức tới server ban đầu và trở lại = 2 giây
Kết quả
Sự sử dụng trong LAN = 15%
Sự sử dụng trong đường truyền truy cập = 100%
Total delay = Internet delay + access delay + LAN delay
= 2 giây + phút + millisecond
public
Internet
Đường truyền truy cập
1.5 Mbps
Mạng của
tổ chức
10 Mbps LAN
Institutional
Cache

38. Ví dụ caching (tiếp) Giải pháp có thể Kết quả
Server
ban đầu
Giải pháp có thể
Tăng băng thông của đường truyền truy cập: 10 Mbps
Kết quả
Sự sử dụng LAN = 15%
Sử dụng đường truyền truy cập = 15%
Total delay = Internet delay + access delay + LAN delay
= 2 sec + msecs + msecs
public
Internet
Đường truyền
truy cập10 Mbps
Mạng của
tổ chức
10 Mbps LAN
institutional
cache

39. Ví dụ caching (tiếp) Cài đặt cache Kết quả Hỗ trợ hit rate .4
Server
ban đầu
Cài đặt cache
Hỗ trợ hit rate .4
Kết quả
40% yêu cầu sẽ đáp ứng gần như ngay lập tức
60% yêu cầu đáp ứng bởi server ban đầu
Sự sử dụng đường truyền truy cập giảm tới 60%, kết quả độ trễ không đáng kể (10 msec)
total avg delay = Internet delay + access delay + LAN delay = .6*(2.01) secs + milliseconds < 1.4 secs
public
Internet
Đường truyền
truy cập 1.5 Mbps
Mạng của
tổ chức
10 Mbps LAN
institutional
cache

40. If-modified-since: <date>
GET có điều kiện
Cache
Server
Mục đích: không gửi đối tượng nếu cache có phiên bản cập nhật
Cache: chỉ định ngày của bản sao chép trong cache trong yêu cầu HTTP
If-modified-since: <date>
Server: Trả lời không chứa đối tượng nếu bản sao chép trong cache cập nhật:
HTTP/ Not Modified
Bản tin yêu cầu HTTP If-modified-since: <date>
Đối tượng
không bị
thay đổi
Bản tin trả lời HTTP
HTTP/1.0
304 Not Modified
Bản tin yêu cầu HTTP
If-modified-since: <date>
Đối tượng
đã thay đổi
Bản tin trả lời HTTP
HTTP/ OK
<data>

41. Chương 3: Tầng ứng dụng 2.1 Nguyên tắc của các ứng dụng mạng
2.2 Web và HTTP
2.3 FTP
2.4 Electronic Mail
SMTP, POP3, IMAP
2.5 DNS
2.6 Chia sẻ file P2P
2.7 Lập trình Socket với TCP
2.8 Lập trình Socket với UDP
2.9 Xây dựng Web Server

42. FTP: File Transfer Protocol
Giao diện người sử dụng FTP
FTP
client
Truyền file
FTP
server
user
tại host
Hệ thống file cục bộ
Hệ thống file từ ở xa
Truyền file tới/từ host ở xa
Mô hình client/server
client: Phía khởi đầu việc truyền (tới hoặc từ host ở xa)
server: host ở xa
ftp: RFC 959
ftp server: port 21

43. FTP: Kết nối dữ liệu và điều khiển riêng biệt
client
server
Kết nối điều khiển TCP cổng 21
Kết nối dữ liệu TCP
cổng 20
FTP client liên lạc với FTP server tại cổng 21, chỉ định dùng TCP làm giao thức giao vận
Client giành ủy quyền qua kết nối điều khiển
Client xem thư mục từ xa bằng cách gửi lệnh qua kết nối điều khiển
Khi server nhận một lệnh truyền file, server mở một kết nối dữ liệu TCP tới client
Sau khi truyền file, server đóng kết nối.
Server mở một kết nối dữ liệu TCP thứ hai để truyền một file khác.
Kết nối điều khiển: truyền theo đường riêng
FTP server duy trì trạng thái: thư mục hiện tại, ủy quyền trước đó

44. Lệnh và trả lời của FTP Ví dụ một số lệnh: Ví dụ một số mã trả về
Gửi văn bản mã ASCII qua kênh điều khiển
USER username
PASS password
LIST trả về một danh sách các file trong thưc mục hiện tại
RETR filename lấy file
STOR filename đưa file lên remote host
Ví dụ một số mã trả về
Status code và status phrase (như HTTP)
331 Username OK, đòi hỏi mật khẩu
125 kết nối dữ liệu đã mở; bắt đầu truyền
425 Không thể mở kết nối dữ liệu
452 Lỗi ghi file

45. Chương 2: Tầng ứng dụng 2.1 Nguyên tắc của các ứng dụng mạng
2.2 Web và HTTP
2.3 FTP
2.4 Electronic Mail
SMTP, POP3, IMAP
2.5 DNS
2.6 Chia sẻ file P2P
2.7 Lập trình Socket với TCP
2.8 Lập trình Socket với UDP
2.9 Xây dựng Web Server

46. Electronic Mail Ba thành phần chính: SMTP SMTP SMTP User agent
User mailbox
Hàng đợi
bản tin gửi đi
user
agent
Ba thành phần chính:
User agent
Mail server
Simple mail transfer protocol: SMTP
User Agent
Còn gọi là Mail Reader
Soạn, sửa, đọc bản tin mail
Ví dụ: Eudora, Outlook, Netscape Messenger
Các bản tin gửi tới và gửi đi đã chứa trên server
mail
server
user
agent
SMTP
mail
server
user
agent
SMTP
mail
server
SMTP
user
agent
user
agent
user
agent

47. Electronic Mail: Mail server
user
agent
Mail Server
mailbox chứa các bản tin thư điện tử gửi đến cho người sử dụng
message queue của các bản tin thư điện tử gửi đi
SMTP protocol giữa các mail server để gửi các bản tin thư điện tử
client: mail server gửi
“server”: mail server nhận
mail
server
user
agent
SMTP
mail
server
user
agent
SMTP
mail
server
SMTP
user
agent
user
agent
user
agent

48. Electronic Mail: SMTP [RFC 2821]
Sử dụng TCP để truyền tin cậy các bản tin thư điện tử từ client tới server, cổng 25
Gửi trực tiếp: server gửi tới server nhận
Ba pha của việc truyền
Bắt tay
Truyền các bản tin
Kết thúc
Sự tương tác Lệnh/Trả lời
Lệnh: văn bản mã ASCII
Trả lời: status code và status phrase
Các bản tin phải dùng mã ASCII 7-bit

49. Kịch bản: Alice gửi bản tin cho Bob
1) Alice dùng UA để soạn bản tin và gửi cho
2) UA của Alice gửi bản tin tới mail server của cô ta; bản tin đặt trong message queue
3) Phía client của SMTP mở kết nối TCP với mail server của Bob
4) SMTP client gửi bản tin của Alice qua kết nối TCP
5) Mail server của Bob chuyển bản tin vào mailbox của Bob
6) Bob chạy user agent để đọc bản tin
mail
server
mail
server 1
user
agent
user
agent 2 3 6 4 5

50. Ví dụ tương tác SMTP S: 220 hamburger.edu C: HELO crepes.fr
S: 250 Hello crepes.fr, pleased to meet you
C: MAIL FROM:
S: 250 Sender ok
C: RCPT TO:
S: Recipient ok
C: DATA
S: 354 Enter mail, end with "." on a line by itself
C: Do you like ketchup?
C: How about pickles?
C: .
S: 250 Message accepted for delivery
C: QUIT
S: 221 hamburger.edu closing connection

51. SMTP: Một số thông tin khác
SMTP sử dụng persistent connections
SMTP yêu cầu bản tin (header & body) dùng mã ASCII 7-bit
SMTP server sử dụng CRLF.CRLF để xác định kết thúc bản tin
So sánh với HTTP:
HTTP: pull
SMTP: push
Cả hai có tương tác Lệnh/Trả lời dạng mã ASCII, status code
HTTP: mỗi đối tượng được đóng gói trong chính bản tin trả lời
SMTP: nhiều đối tượng được gửi trong bản tin có nhiều phần

52. Định dạng bản tin header body
SMTP: giao thức để trao đổi các bản tin thư điện tử
RFC 822: chuẩn định dạng bản tin dạng văn bản
Header lines, ví dụ
To:
From:
Subject:
khác Lệnh SMTP
body
bản tin, ký tự ASCII
header
dòng
trống
body

53. Định dạng bản tin: Các mở rộng đa phương tiện
MIME: Multimedia Mail Extension, RFC 2045, 2046
Thêm các dòng trong header của bản tin khai báo kiểu nội dung MIME
From:
To:
Subject: Picture of yummy crepe.
MIME-Version: 1.0
Content-Transfer-Encoding: base64
Content-Type: image/jpeg
dữ liệu mã hóa kiểu base
......dữ liệu mã hóa kiểu base64
MIME version
method sử dụng
để mã hóa dữ liệu
kiểu dữ liệu
đa phương tiện,
kiểu con,
khai báo tham số
dữ liệu đã mã hóa

54. Thực hành tương tác SMTP
telnet servername 25
Xem trả lời 220 từ server
Gõ vào các lệnh HELO, MAIL FROM, RCPT TO, DATA, QUIT để gửi thư điện tử không sử dụng client (reader)

55. Các giao thức truy cập thư điện tử
SMTP
SMTP
giao thức
truy cập
user
agent
user
agent
mail server
của bên gửi
mail server
của bên nhận
SMTP: chuyển/lưu trữ thư tới server của bên nhận
Giao thức truy cập thư: lấy thư từ server
POP: Post Office Protocol [RFC 1939]
Ủy quyền (agent <-->server) và tải thư
IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730]
Nhiều tính năng hơn (phức tạp hơn)
Thao tác trên các bản tin lưu trên server
HTTP: Hotmail , Yahoo! Mail, …

56. Giao thức POP3 Pha ủy quyền C: list Pha giao dịch, client:
S: +OK POP3 server ready
C: user bob
S: +OK
C: pass hungry
S: +OK người sử dụng
đăng nhập thành công
Pha ủy quyền
Lệnh của client:
user: khai báo tên người dùng
pass: mật khẩu
Trả lời của server
+OK
-ERR
Pha giao dịch, client:
list: liệt kê các số bản tin
retr: lấy bản tin dựa vào số
dele: xóa
quit
C: list
S: 1 498
S: 2 912
S: .
C: retr 1
S: <message 1 contents>
C: dele 1
C: retr 2
C: dele 2
C: quit
S: +OK POP3 server chấm dứt
phiên làm việc

57. POP3 và IMAP Thông tin thêm về POP3 IMAP
Ví dụ trước sử dụng chế độ “tải và xóa”
Bob không thể đọc lại các thư điện tử nếu bob chuyển sang client khác
Chế độ “Tải và giữ” sao chép các bản tin trên các client khác nhau
POP3 không lưu trạng thái giữa các phiên
IMAP
Giữ tất cả các bản tin tại một chỗ: server
Cho phép người sử dụng tổ chức các bản tin vào các thư mục
IMAP giữ trạng thái người sử dụng qua các phiên:
Tên của các thư mục và ánh xạ giữa các định danh của bản tin và tên thư mục

58. Chương 3: Tầng ứng dụng 2.1 Nguyên tắc của các ứng dụng mạng
2.2 Web và HTTP
2.3 FTP
2.4 Electronic Mail
SMTP, POP3, IMAP
2.5 DNS
2.6 Chia sẻ file P2P
2.7 Lập trình Socket với TCP
2.8 Lập trình Socket với UDP
2.9 Xây dựng Web Server

59. DNS: Domain Name System
Con người: có nhiều định danh:
CMT, tên, hộ chiếu
Host, router trên Internet:
Địa chỉ IP (32 bít) để đánh địa chỉ các đơn vị dữ liệu gửi đi
Tên, ví dụ: sử dụng bởi con người
Câu hỏi: Ánh xạ giữa địa chỉ IP và tên ?
Hệ thống tên miền (DNS):
Cơ sở dữ liệu phân tán được thực hiện phân cấp bởi nhiều name server
Giao thức tầng ứng dụng để host, router, name server giao tiếp dịch giữa địa chỉ và tên
Chú ý: Chức năng cơ bản của Internet, thực hiện bởi giao thức ứng dụng
Sự phức tạp tại network edge

60. DNS Tại sao không dùng DNS tập chung ? Các dịch vụ DNS
Một điểm lỗi
Khối lượng lưu lượng
Cơ sở dữ liệu tập chung xa
Bảo trì
Không co giãn!
Các dịch vụ DNS
Dịch tên host sang địa chỉ IP
Bí danh cho Host
Canonical name và alias names
Bí danh cho Mail server
Phân tải
Web server: Một tập các địa chỉ IP cho một canonical name

61. Cơ sở dữ liệu phân cấp và phân tán
Root DNS Servers
com DNS servers
org DNS servers
edu DNS servers
poly.edu
DNS servers
umass.edu
yahoo.com
amazon.com
pbs.org
Client muốn biết địa chỉ IP của
Client yêu cầu root server để tìm com DNS server
Client yêu cầu com DNS server để xác định amazon.com DNS server
Client yêu cầu amazon.com DNS server để lấy địa chỉ IP cho

62. DNS: Root name server
Local name server không trả lời được thì nó sẽ liên lạc với Root name server
Root name server:
Liên lạc với authoritative name server nếu nó không biết ánh xạ tên
Lấy ánh xạ
Trả ánh xạ về cho local name server
b USC-ISI Marina del Rey, CA
l ICANN Los Angeles, CA
e NASA Mt View, CA
f Internet Software C. Palo Alto, CA (and 17 other locations)
i Autonomica, Stockholm (plus 3 other locations)
k RIPE London (also Amsterdam, Frankfurt)
m WIDE Tokyo
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
j Verisign, ( 11 locations)
13 root name server trên toàn thế giới

63. TLD và Authoritative Server
Top-level domain (TLD) server: có vai trò đối với com, org, net, edu,… và tất cả các miền quốc gia mức trên cùng uk, fr, ca, jp,…
Authoritative DNS server: DNS server của các tổ chức cung cấp ánh xạ authoritative hostname thành địa chỉ IP cho server của tổ chức (ví dụ Web và ).
Có thể duy trì bởi tổ chức hoặc nhà cung cấp dịch vụ

64. Local Name Server Không hoàn toàn thuộc vào phân cấp
Mỗi ISP (residential ISP, công ty, tổ chức) có
Còn gọi là “default name server”
Khi một host tạo truy vấn DNS, truy vấn được gửi tới Local DNS server của nó
Hoạt động như một proxy, chuyển tiếp query vào trong phân cấp.

65. authoritative DNS server
Ví dụ
Root DNS server 2
Host tại cis.poly.edu muốn biết địa chỉ IP của gaia.cs.umass.edu 3
TLD DNS server 4 5
Local DNS server
dns.poly.edu 7 6 1 8
authoritative DNS server
dns.cs.umass.edu
host gửi yêu cầu
cis.poly.edu
gaia.cs.umass.edu

66. authoritative DNS server
Truy vấn đệ quy
requesting host
cis.poly.edu
gaia.cs.umass.edu
root DNS server
local DNS server
dns.poly.edu 1 2 4 5 6
authoritative DNS server
dns.cs.umass.edu 7 8
TLD DNS server 3
Truy vấn đệ quy:
Giao toàn bộ việc tìm tên cho name server liên lạc
Tải lớn?
Truy vấn lặp:
Server liên lạc trả về tên của server cần liên lạc tiếp
“Tôi không biết nhưng anh muốn biết thì đi hỏi server này”

67. DNS: lưu giữ tạm và cập nhật bản ghi
Name server nào đó học các ánh xạ, server sẽ lưu giữ tạm các ánh xạ đó
Các khe lưu trữ tạm quá hạn (biến mất) sau một khoảng thời gian
Các TLD server thông thường lưu trữ tạm trong các local name servers
Vì thế, root name server không phải hỏi thường xuyên
Cơ chế cập nhật/thông báo định nghĩa bởi IETF
RFC 2136

68. Định dạng RR: (name, value, type, ttl)
Bản ghi DNS
DNS: Cơ sở dữ liệu phân tán chứa các bản ghi tài nguyên (Resource record - RR)
Định dạng RR: (name, value, type, ttl)
Type=A
name là hostname
value là địa chỉ IP
Type=CNAME
name là tên bí danh cho một số tên thật (cannonical name)
thật ra là
servereast.backup2.ibm.com
value là tên thật
Type=NS
name là domain (ví dụ foo.com)
value là địa chỉ của authoritative name server cho domain đó
Type=MX
value là tên thật của mail server liên kết với name (bí danh của hostname)
(foo.com, mail.bar.foo.com, MX)

69. Giao thức DNS, bản tin
Giao thức DNS: Bản tin truy vấn và trả lời có chung một định dạng bản tin
Header của bản tin
identification: 16 bit, định cho truy vấn, trả lời sử dụng cùng giá trị
flags:
Truy vấn hay trả lời
Mong muốn đệ quy
Có khả năng đệ quy
Trả lời là ủy quyền

70. Giao thức DNS, bản tin Các trường Name, type cho một Truy vấn
Các bản ghi trong trả lời
Các bản ghi cho
authoritative server
Các bản ghi cung cấp
thông tin khác

71. Chèn thêm bản ghi vào DNS
Ví dụ: Tạo “Network Utopia”
Đăng ký tên networkuptopia.com tại registrar (ví dụ: nhà cung cấp giải pháp mạng)
Cần cung cấp cho registrar tên và địa chỉ IP của authoritative name server của mạng (primary và secondary)
Registrar chèn thêm hai RR vào trong com TLD server:
(networkutopia.com, dns1.networkutopia.com, NS)
(dns1.networkutopia.com, , A)
Thêm vào authoritative server bản ghi kiểu A cho và bản ghi kiểu MX cho networkutopia.com
Người khác xác định địa chỉ IP của Web site này như thế nào?

72. Chương 2: Tầng ứng dụng 2.1 Nguyên tắc của các ứng dụng mạng
2.2 Web và HTTP
2.3 FTP
2.4 Electronic Mail
SMTP, POP3, IMAP
2.5 DNS
2.6 Chia sẻ file P2P
2.7 Lập trình Socket với TCP
2.8 Lập trình Socket với UDP
2.9 Xây dựng Web Server

73. Chia sẻ file P2P Alice chọn một peer, Bob
File được sao chép từ máy của Bob tới máy của Alice: HTTP
Trong khi Alice đang tải, người sử dụng khác lấy dữ liệu đã có trên máy Alice
Peer của Alice vừa là Web client vừa là Web server.
Mọi peer là server = quy mô lớn!
Ví dụ
Alice chạy ứng dụng P2P client
Kết nối tới Internet và nhận một địa chỉ IP mới
Tìm “Hey Jude”
Ứng dụng các peer khác có bản sao chép của Hey Jude không.

74. P2P: thư mục trung tâm Thiết kế của “Napster” ban đầu
Server thư mục
trung tâm
peers
Alice
Bob 1 2 3
Thiết kế của “Napster” ban đầu
1) Khi peer kết nối, nó thông báo server trung tâm:
Địa chỉ IP
Nội dung
2) Alice yêu cầu “Hey Jude”
3) Alice yêu cầu file từ Bob

75. P2P: Vấn đề của thư mục trung tâm
Một điểm chịu lỗi
Hiệu năng
Xâm phạm bản quyền
Truyền file là không tập trung,
xác định vị trí nội dung là không tập chung

76. Chương 3: Tầng ứng dụng 2.1 Nguyên tắc của các ứng dụng mạng
2.2 Web và HTTP
2.3 FTP
2.4 Electronic Mail
SMTP, POP3, IMAP
2.5 DNS
2.6 Chia sẻ file P2P
2.7 Lập trình Socket với TCP
2.8 Lập trình Socket với UDP
2.9 Xây dựng Web Server

77. Lập trình Socket với TCP
Client phải liên lạc với server
Tiến trình server phải đang chạy
Server phải mở socket (cửa) để client liên lạc
Client liên lạc với server bằng cách:
Tạo client-local TCP socket
Gán địa chỉ IP, cổng của tiến trình server
Khi client tạo socket: client TCP giành kết nối tới server TCP
Khi nhận được sự liên lạc của client, server TCP tạo một socket mới cho tiến trình server để giao tiếp với client
Cho phép server nói chuyện với nhiều client
Giá trị source port dùng để phân biệt các client (chi tiết hơn trong chương sau)
TCP cung cấp dịch vụ truyền
tin cậy các byte giữa client và server
Góc nhìn ứng dụng

78. Ví dụ: C client (TCP) /* client.c */ void main(int argc, char *argv[]){
struct sockaddr_in sad; /* cấu trúc chứa 1 địa chỉ IP */
int clientSocket; /* mô tả socket */
struct hostent *ptrh; /* con trỏ tới một entry trong host table */
char Sentence[128];
char modifiedSentence[128];
host = argv[1]; port = atoi(argv[2]);
clientSocket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
memset((char *)&sad,0,sizeof(sad)); /* xóa cấu trúc sockaddr */
sad.sin_family = AF_INET; /* thiết lập family Internet */
sad.sin_port = htons((u_short)port);
ptrh = gethostbyname(host); /* Chuyển tên host thành địa chỉ IP */
memcpy(&sad.sin_addr, ptrh->h_addr, ptrh->h_length); connect(clientSocket, (struct sockaddr *)&sad, sizeof(sad));
Tạo client socket,
Kết nối tới server

79. Ví dụ: C client (TCP) (tiếp)
input stream
từ user
gets(Sentence);
n=write(clientSocket, Sentence, strlen(Sentence)+1);
n=read(clientSocket, modifiedSentence, sizeof(modifiedSentence));
printf(“TỪ SERVER: %s\n”, modifiedSentence);
close(clientSocket); }
Gửi tới server
Đọc từ server
Đóng
kết nối

80. Ví dụ: C server (TCP) /* server.c */ void main(int argc, char *argv[]){
struct sockaddr_in sad; /* cấu trúc chứa một địa chỉ IP */
struct sockaddr_in cad;
int welcomeSocket, connectionSocket; /* mô tả socket */
struct hostent *ptrh; /* con trỏ tới một entry trong host table */
char clientSentence[128];
char capitalizedSentence[128];
port = atoi(argv[1]);
welcomeSocket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
memset((char *)&sad,0,sizeof(sad)); /* xóa cấu trúc sockaddr */
sad.sin_family = AF_INET; /* thiết lập family Internet */
sad.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* thiết lập địa chỉ IP address */
sad.sin_port = htons((u_short)port);/* thiết lập giá trị cổng */
bind(welcomeSocket, (struct sockaddr *)&sad, sizeof(sad));
Tạo một socket chờ tại một cổng
&
Gắn với một địa chỉ cục bộ

81. Ví dụ: C server (TCP) (tiếp)
/* Chỉ định số client lớn nhất được xếp hàng */
listen(welcomeSocket, 10)
while(1) {
connectionSocket=accept(welcomeSocket, (struct sockaddr *)&cad, &alen);
n=read(connectionSocket, clientSentence, sizeof(clientSentence));
/* Chuyển clientSentence thành chữ hoa, chứa kết quả trong capitalizedSentence*/
n=write(connectionSocket, capitalizedSentence, strlen(capitalizedSentence)+1);
close(connectionSocket); }
Đợi client liên lạc
Đưa kết quả ra socket
Kết thúc vòng lặp While,
Quay trở lại và đợi một kết nối client khác

82. Chương 3: Tầng ứng dụng 2.1 Nguyên tắc của các ứng dụng mạng
2.2 Web và HTTP
2.3 FTP
2.4 Electronic Mail
SMTP, POP3, IMAP
2.5 DNS
2.6 Chia sẻ file P2P
2.7 Lập trình Socket với TCP
2.8 Lập trình Socket với UDP
2.9 Xây dựng Web Server

83. Lập trình Socket với UDP
UDP: Không kết nối giữa client và server
Không bắt tay
Bên gửi chỉ ra địa chỉ IP và cổng của bên nhận cho mỗi gói tin
Server phải tìm địa chỉ IP, cổng của bên gửi trong gói tin đã nhận
UDP: dữ liệu đã truyền có thể nhận không theo thứ tự hoặc bị mất
Góc nhìn ứng dụng
UDP cung cấp
dịch vụ truyền không tin cậy
một nhóm các byte (“datagrams”)
giữa client và server

84. Server (đang chạy trên hostid)
Tương tác giữa client socket
và server socket: UDP
Server (đang chạy trên hostid)
Tạo socket,
clientSocket =
DatagramSocket()
Client
Tạo, địa chỉ (hostid, port=x,
Gửi yêu cầu datagram sử dụng clientSocket
Tạo socket,
Cổng=x, đối với
gói tin đến:
serverSocket =
DatagramSocket()
Đọc yêu cầu từ
serverSocket
Đóng
clientSocket
Đọc trả lời từ
clientSocket
Ghi trả lời ra
serverSocket
chỉ định địa chỉ host của client
và giá trị cổng

85. Không kết nối tới server
Ví dụ: C client (UDP)
/* client.c */
void main(int argc, char *argv[]) {
struct sockaddr_in sad; /* cấu trúc chứa một địa chỉ IP */
int clientSocket; /* mô tả socket */
struct hostent *ptrh; /* con trỏ tới một entry trong host table */
char Sentence[128];
char modifiedSentence[128];
host = argv[1]; port = atoi(argv[2]);
clientSocket = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
/* xác định địa chỉ của server */
memset((char *)&sad,0,sizeof(sad)); /* xóa cấu trúc sockaddr */
sad.sin_family = AF_INET; /* thiết lập family Internet */
sad.sin_port = htons((u_short)port);
ptrh = gethostbyname(host); /* Chuyển tên host thành địa chỉ IP */
memcpy(&sad.sin_addr, ptrh->h_addr, ptrh->h_length);
Tạo client socket,
Không kết nối tới server

86. Ví dụ: C client (UDP) (tiếp)
input stream
từ user
gets(Sentence);
addr_len =sizeof(struct sockaddr);
n=sendto(clientSocket, Sentence, strlen(Sentence)+1,
(struct sockaddr *) &sad, addr_len);
n=recvfrom(clientSocket, modifiedSentence, sizeof(modifiedSentence).
(struct sockaddr *) &sad, &addr_len);
printf(“TỪ SERVER: %s\n”,modifiedSentence);
close(clientSocket); }
Gửi
tới server
Đọc
từ server
Đóng
kết nối

87. Gắn với một địa chỉ cục bộ
Ví dụ: C server (UDP)
/* server.c */
void main(int argc, char *argv[]) {
struct sockaddr_in sad; /* cấu trúc chứa một địa chỉ IP */
struct sockaddr_in cad;
int serverSocket; /* mô tả socket */
struct hostent *ptrh; /* con trỏ tới một entry trong host table */
char clientSentence[128];
char capitalizedSentence[128];
port = atoi(argv[1]);
serverSocket = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
memset((char *)&sad,0,sizeof(sad)); /* xóa cấu trúc sockaddr */
sad.sin_family = AF_INET; /* thiết lập family Internet */
sad.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* thiết lập địa chỉ IP cục bộ */
sad.sin_port = htons((u_short)port);/* thiết lập giá trị cổng */
bind(serverSocket, (struct sockaddr *)&sad, sizeof(sad));
Tạo socket chờ ở cổng
&
Gắn với một địa chỉ cục bộ

88. Nhận bản tin từ các client
Ví dụ: C server (UDP) (tiếp)
while(1) {
n=recvfrom(serverSocket, clientSentence, sizeof(clientSentence), 0
(struct sockaddr *) &cad, &addr_len );
/* chuyển clientSentence thành chữ hoa, chứa kết quả trong capitalizedSentence*/
n=sendto(connectionSocket, capitalizedSentence, strlen(capitalizedSentence)+1,0
(struct sockaddr *) &cad, &addr_len);
close(connectionSocket); }
Nhận bản tin từ các client
Ghi kết quả ra socket
Kết thúc vòng lặp While,
quay trở lại và đợi kết nối client khác

89. Chương 3: Tầng ứng dụng 2.1 Nguyên tắc của các ứng dụng mạng
2.2 Web và HTTP
2.3 FTP
2.4 Electronic Mail
SMTP, POP3, IMAP
2.5 DNS
2.6 Chia sẻ file P2P
2.7 Lập trình Socket với TCP
2.8 Lập trình Socket với UDP
2.9 Xây dựng Web Server

90. Xây dựng một Web server đơn giản
Điều khiển một yêu cầu HTTP
Chấp nhận yêu cầu
Phân tích header
Giành file đã yêu cầu từ hệ thống file của server
Tạo bản tin trả lời HTTP:
header lines + file
Gửi trả lời cho client
Sau khi tạo server, có thể yêu cầu file sử dụng một trình duyệt (ví dụ IE explorer)

91. Chương 3: Tổng kết Nội dung đã học: Ứng dụng mạng
Các giao thức cụ thể:
HTTP
FTP
SMTP, POP, IMAP
DNS
Lập trình socket
Các kiến trúc ứng dụng
Client-Server
P2P
Hybrid
Các yêu cầu ứng dụng:
Tính tin cậy, băng thông, độ trễ
Mô hình dịch vụ giao vận của Internet
Tin cậy, hướng kết nối
Không tin cậy, datagrams: UDP

92. Chương 3: Tổng kết Quan trọng: đã học về các giao thức
Trao đổi bản tin yêu cầu/bản tin trả lời:
Client yêu cầu thông tin hoặc dịch vụ
Server gửi dữ liệu trả lời, mã trạng thái
Định dạng bản tin:
Header: Các trường mang thông tin về Data
Data: thông tin truyền thông
Bản tin dữ liệu và bản tin điều khiển
in-band, out-of-band
Tập chung (centralized) và không tập chung (decentralized)
Không hướng trạng thái (stateless) và hướng trạng thái (stateful)
Truyền bản tin kiểu tin cậy (reliable) và không tin cậy (unreliable)
Sự phức tạp tại network edge