TẦNG ỨNG DỤNG - · PDF fileo Một số ứng dụng đòi hỏi độ trễ...

TẦNG ỨNG DỤNG

MAI Xuân Phú

[email protected]

Khoa Công Nghệ Thông Tin

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

Nội dung

Giới thiệu chung tầng Ứng Dụng

Các giao thức, dịch vụ ở tầng Ứng Dụng

o HyperText Transfer Protocol (HTTP)

o File Transfer Protocol (FTP)

o Domain Name System (DNS)

o Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

o Thư điện tử (e-mail), SMTP, POP & IMAP

o P2P

2 MXPhu – Mạng Căn bản – 2. Tầng Ứng Dụng

Nhắc lại về kiến trúc phân tầng

Hệ giao thức TCP/IP


Ứng dụng mạng


Một số thuật ngữ

Tiến trình: chương trình đang chạy trên thiết bị đầu cuối o Trên cùng máy tính, hai tiến trình có thể truyền thông với

nhau qua truyền thông liên tiến trình (HĐH quản lý)

o Các tiến trình chạy trên các máy khác nhau: tuân thủ giao thức tầng ứng dụng

User Agent: phần mềm đóng vai trò giao diện giữa người dùng và mạng o Cài đặt giao thức tầng ứng dụng

o Ví dụ

• Web: trình duyệt (Browser) IE, Firefox, Opera, Chrome,…

• E-mail: mail reader Outlook, Thunderbird,…

• Streaming audio/video: media player


Tầng Ứng Dụng

Tầng cao nhất của mô hình OSI o Giao tiếp trực tiếp với các tiến

trình ứng dụng

o Thi hành những dịch vụ thông thường của các tiến trình đó

Cung cấp các dịch vụ mạng cho các ứng dụng người dùng o Text-based: truy cập từ xa, email,

truyền tập tin, diễn đàn trao đổi,…

o Multimedia: WWW, điện thoại Internet, hội nghị trực tuyến, âm thanh và video theo yêu cầu,…


Trình ứng dụng

và Giao thức tầng ứng dụng

Trình ứng dụng: Các tiến trình phân tán truyền

thông với nhau

o Chạy trên các thiết bị đầu cuối

o Trao đổi thông điệp với nhau

o Ví dụ: email, FTP, Web

Giao thức tầng ứng dụng

o Một phần của trình ứng dụng

o Định nghĩa các quy tắc giao tiếp

o Sử dụng dịch vụ truyền thông do tầng dưới cấp (TCP,

UDP)


Giao thức tầng ứng dụng

API: Application Programming Interface

o Giao diện giữa tầng ứng dụng và giao vận

Socket : Internet API

o Hai tiến trình truyền thông với nhau bằng cách

gửi/nhận dữ liệu vào/từ socket

Socket được định danh bởi:

o Địa chỉ IP của máy (IP Address)

o Số hiệu cổng (Port)

o Kiểu giao thức giao vận (TCP/UDP)

8 Port thông dụng: http://www.iana.org/assignments/port-numbers

MXPhu – Mạng Căn bản – 2. Tầng Ứng Dụng

http://www.iana.org/assignments/port-numbers



Yêu cầu từ tầng giao vận (1)

Mất mát dữ liệu (Data Loss)

o Chấp nhận sự mất mát UDP

o Đòi hỏi 100% dữ liệu truyền tin cậy TCP

Thời gian (Timing)

o Một số ứng dụng đòi hỏi độ trễ thấp (hội thoại, trò

chơi trực tuyến)

Băng thông (Bandwidth)

o Chỉ hoạt động khi thỏa mãn băng thông tối thiểu

o Hoạt động ở bất cứ băng thông nào


Yêu cầu từ tầng giao vận (2)

Ví dụ: yêu cầu của một số ứng dụng cụ thể


Giao thức tầng giao vận cấp (1)

TCP (Transmission Control Protocol)

o Hướng nối: yêu cầu thiết lập kết nối Client-Server

o Truyền dữ liệu tin cậy: xác nhận từ bên nhận

o Điều khiển lưu lượng: không làm lụt bên nhận

o Kiểm soát tắc nghẽn: điều chỉnh tốc độ khi quá tải

o Không hỗ trợ: thời gian, băng thông tối thiểu

UDP (User Datagram Protocol)

o Truyền dữ liệu không tin cậy: không xác nhận từ bên nhận

o Không hỗ trợ: thiết lập kết nối, độ tin cậy, điều khiển lưu

lượng, kiểm soát tắc nghẽn, thời gian, băng thông tối thiểu

Vậy tại sao vẫn sử dụng UDP


Giao thức tầng giao vận cấp (2)

Ví dụ: một số ứng dụng trên internet và giao

thức giao vận tương ứng


Các mô hình ứng dụng

Khách - chủ

Ngang hàng (Peer-to-Peer)

Mô hình lai


Mô hình khách – chủ

Khách (Client) o Gửi yêu cầu truy cập đến

máy chủ

o Địa chỉ IP: động hoặc tĩnh

o Nguyên tắc: không liên lạc với máy khách khác

Chủ (Server) o Thường xuyên trực tuyến

o Địa chỉ IP tĩnh (hoặc dùng Dynamic DNS)

o Máy chủ dự phòng

Ví dụ: Web, Mail, …


Mô hình điểm - điểm

Không có máy chủ

trung tâm

Các máy có vai trò

ngang hàng

Hai máy bất kì có thể

liên lạc trực tiếp

Địa chỉ IP: động hoặc

tĩnh

Ví dụ: Gnutella


Mô hình lai

Máy chủ trung tâm

o Quản lý người dùng

o Thông tin tìm kiếm,…

Các máy khách giao

tiếp trực tiếp với nhau

Ví dụ: Skype

o Server: quản lý đăng

nhập

o Client kết nối trực tiếp

với nhau


Một số giao thức, ứng dụng

Web và HTTP (HyperText Transfer Protocol)

Truyền tập tin và FTP (File Transfer Protocol)

Domain Name System (DNS)

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

Thư điện tử (e-mail) và SMTP, POP & IMAP

P2P


Web và giao thức HTTP

WWW: World Wide Web o Mạng lưới toàn cầu

o Trao đổi tài liệu siêu văn bản HTML (HyperText Markup Language) trên Internet

HTTP: HyperText Transfer Protocol o Giao thức truyền siêu văn

bản

o Giao thức tầng ứng dụng cho ứng dụng web

o Mô hình: Client – Server


Hoạt động của HTTP

Server mở một TCP socket chờ tại cổng 80

(default)

Client khởi tạo một liên kết TCP tới server

Server chấp nhận yêu cầu kết nối

Trao đổi thông điệp HTTP (giao thức ứng dụng)

o HTTP Request

o HTTP Response

Đóng kết nối TCP


Các liên kết HTTP

HTTP không duy trì

o Chỉ 1 đối tượng web được gửi qua liên kết TCP

o Sử dụng mặc định HTTP/1.0 (RFC 1945)

HTTP có duy trì

o Nhiều đối tượng có thể gửi qua một liên kết TCP

o Sử dụng mặc định HTTP/1.1 (RFC 2068)


Hoạt động của HTTP/1.0


Hoạt động của HTTP/1.1


Hoạt động của HTTP/1.1 với Pipeline


HTTP Request (1)

Định dạng dưới mã ASCII


HTTP Request (2)


HTTP Request (3)

Các phương thức trong thông điệp yêu cầu


HTTP Response (1)


HTTP Response (2)

Mã trạng thái trả lời


Example 1

MXPhu – Mạng Căn bản – 2. Tầng Ứng Dụng 29

This example retrieves a document. We use the GET method to

retrieve an image with the path /usr/bin/image1. The request line

shows the method (GET), the URL, and the HTTP version (1.1).

The header has two lines that show that the client can accept

images in the GIF or JPEG format. The request does not have a

body.

The response message contains the status line

and four lines of header. The header lines define the date, server,

MIME version, and length of the document. The body of the

document follows the header.

Example 1


Example 2


In this example, the client wants to send data to the server. We

use the POST method. The request line shows the method

(POST), URL, and HTTP version (1.1). There are four lines of

headers. The request body contains the input information.

The response message contains the status line and four lines of

headers. The created document, which is a CGI document, is

included as the body.

Example 2


Bộ đệm - Caching

“Cache”: bộ nhớ đệm

Xét trường hợp như trong

ảnh: nhiều máy từ 1 tổ

chức cùng truy cập đến 1

địa chỉ

Giải pháp?


Sử dụng bộ đệm web proxy


Web Caches (1)

Proxy: vừa là client, vừa là server

Sử dụng bởi các ISP nhỏ, các tổ chức trường

học, công ty…

Ưu điểm

o Giảm lưu lượng web trên internet

o Giảm thời gian đáp ứng

Khuyết điểm

o Thắt cổ chai

o Thông tin lỗi thời


Web Caches (2)

Xét 1 số trường hợp của proxy

o Cache hit

o Cache miss

o Proxy quá tải

o Trang web động


Phương thức GET có điều kiện


Ứng dụng truyền tập tin

Mô hình: Client – Server

Trao đổi file giữa các máy

Giao thức FTP (File Transfer Protocol, RFC 959)

Phương thức vận chuyển: TCP

o Cổng 21: lệnh FTP

o Cổng 20: dữ liệu


FTP

Ví dụ một số lệnh và mã trả lời


FTP

Ví dụ

Command line


Dịch vụ thư điện tử (1)

Simple Mail Transport Protocol (SMTP)

Internet Message Access Protocol (IMAP)

Post Office Protocol (POP)

41

user agent

mail server

mail server user

agent

1

2 3 4 5 6


Dịch vụ thư điện tử (2)

MUA (Mail User Agent) o Lấy thư từ, máy chủ, gửi thư đến máy chủ

o e.g. Outlook, Thunderbird…

MTA (Mail Transfer Agent) o Chứa hộp thư đến của người dùng (mail box)

o Hàng đợi để gửi thư đi

o e.g. Sendmail, MS Exchange…

Giao thức: o Chuyển thư: STMP - Simple Mail Transfer Protocol

o Nhận thư • POP – Post Office Protocol

• IMAP – Internet Mail Access Protocol


Giao thức SMTP

RFC 2821

TCP, port 25: Chuyển thư

o Từ client đến server

o Giữa các server với nhau

Tương tác yêu cầu trả lời

o Yêu cầu: Lệnh vi mã ASCII

o Trả lời: mã trạng thái và dữ liệu

43

user agent

sender’s mail server

user agent

SMTP SMTP access protocol

receiver’s mail server MXPhu – Mạng Căn bản – 2. Tầng Ứng Dụng

Khuôn dạng thư điện tử

SMTP: Giao thức để truyền thư

RFC 822: định nghĩa khuôn dạng

Phần đầu o To:

o From:

o Subject:

Phần thân o Mã hóa dưới dạng mã

ASCII

44

header

body

blank line


Định dạng thư điện tử:

Mở rộng đa phương tiện

MIME: multimedia mail extension, RFC 2045, 2056

Thêm một dòng trong phân đầu chỉ rõ khuôn dạng dữ

liệu gửi đi

45

From: [email protected]

To: [email protected]

Subject: Picture of yummy crepe.

MIME-Version: 1.0

Content-Transfer-Encoding: base64

Content-Type: image/jpeg

base64 encoded data .....

.........................

......base64 encoded data

multimedia data type, subtype,

parameter declaration

method used to encode data

MIME version

encoded data


Các giao thức nhận thư

POP: Post Office Protocol [RFC 1939] o Đăng nhập và lấy hết thư về

o Port: 110 (POP 3)

IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730] o Phức tạp hơn POP

o Cho phép lưu trữ và xử lý thư trên máy chủ

o Port: 143

HTTP: HyperText Transfer Protocol o Sử dụng Web browser như một MUA

o MUA và MTA giao tiếp thông qua HTTP

o Ví dụ: Hotmail, Yahoo! Mail, Gmail…


POP3 protocol

47

authorization phase client commands:

o user: declare username

o pass: password

server responses

o +OK

o -ERR

transaction phase, client:

list: list message numbers

retr: retrieve message by number

dele: delete

quit

C: list

S: 1 498

S: 2 912

S: .

C: retr 1

S: <message 1 contents>

S: .

C: dele 1

C: retr 2

S: <message 1 contents>

S: .

C: dele 2

C: quit

S: +OK POP3 server signing off

S: +OK POP3 server ready

C: user bob

S: +OK

C: pass hungry

S: +OK user successfully logged on


Hệ thống tên miền

Domain Name System – DNS

o Danh bạ phân bố phân tầng và toàn cục

o Dịch từ tên máy hoặc tên miền sang địa chỉ IP


Giao thức cấu hình máy chủ động

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)


Chia sẻ ngang hàng P2P

Centralized directory: original Napster

Gnutella

KaZaA

BitTorrent


P2P: centralized directory

51

centralized directory server

peers

Alice

Bob

1

1

1

1 2

3

original “Napster” design

1) when peer connects, it

informs central server:

o IP address

o content

2) Alice queries for “Hey

Jude”

3) Alice requests file from

Bob

Source: Jim Kurose, Keith Ross, Computer networking: A top down approach, Featuring the Internet, 3rd edition MXPhu – Mạng Căn bản – 2. Tầng Ứng Dụng

Query flooding: Gnutella

52

Query

QueryHit

Query

QueryHit

Query message sent over existing TCP connections peers forward Query message QueryHit sent over reverse path Scalability: limited scope flooding


Exploiting heterogeneity: KaZaA

53

ordinary peer

group-leader peer

neighoring relationships

in overlay network

Each peer is either a

group leader or assigned

to a group leader.

o TCP connection between

peer and its group leader.

o TCP connections between

some pairs of group

leaders.

Group leader tracks the

content in all its children.


BitTorrent


Tài liệu tham khảo

Andrew S. Tanenbaum, “Computer Networks”,

5th edition: chapter 7

Nader F. Mir, “Computer and Communication

Networks”: chapter 9

Jim Kurose & Keith Ross, “Computer

Networking: A Top-Down Approach”, 5th edition:

chapter 2


Thảo luận

Câu hỏi?

Ý kiến?

Đề xuất?


TẦNG ỨNG DỤNG - · PDF fileo Một số ứng dụng đòi hỏi độ trễ...

Documents

Transcript of TẦNG ỨNG DỤNG - · PDF fileo Một số ứng dụng đòi hỏi độ trễ...