云主机上搭建邮件服务器

TCP／IP的应用层是体系结构的最高层，应用层为用户提供服务，应用层由若干应用协议构成，每一种应用协议为用户提供一种特定的网络应用服务。

应用层的主要应用协议包括：HTTP超文本传输协议、FTP文件传输协议、Telnet远程登录Telnet、SMTP简单邮件传输协议、SNMP网络管理（简单网络管理协议）、DNS域名解析等。

6.5.1　万维网WWW及HTTP协议

万维网WWW（World Wide Web）又称全球资讯网，简称Web，是一个大规模的、联网的信息资源空间，这个信息资源空间由一个全域“统一资源定位符”URL（Uniform Resource Locator）进行标识，如http：／／www.baidu.com／china／index.htm。实际上URL就是网站地址，俗称“网址”。用户就是通过网站地址找到信息资源所在的Web服务器，通过访问Web服务器获取网站信息资源。

用户访问信息资源时，通过超文本传输协议HTTP（Hypertext Transfer Protocol）将信息从Web服务器送给使用者，而使用者通过点击链接来获得这些信息资源。Web服务使用的主要协议就是超文本传输协议HTTP。

HTTP以客户／服务器方式C／S（Client／Server）工作，客户就是运行在用户主机上的客户软件，在进行通信时成为客户。服务器就是运行在Web服务器上的提供Web服务的软件，它可以同时处理多个远地客户的请求。

提供Web服务的服务器软件（服务器）安装在提供Web服务的硬件服务器上，计算机上的浏览器是客户软件，用户通过浏览器通过HTTP向Web服务器发出访问请求，Web服务器上的服务器软件响应客户的请求，通过HTTP从Web服务器传输超文本到客户浏览器上提供用户信息浏览。

Web使用HTML语言进行Web页面排版标记，使得用户取到的信息完全按照原来设计好的页面格式进行显示。浏览器通过超文本传输协议HTTP，将Web服务器上的网页代码提取出来，并翻译HTML语言在显示器上显示成网页。

WWW服务于1989年由日内瓦的欧洲原子核研究委员会设计，1993年2月，访问网络的客户端程序浏览器，名为Mosaic的第一个浏览器开发成功，1995年，Netscape Navigator浏览器投入使用，目前在Windows平台上应用最为广泛的浏览器是Microsoft公司的Internet Explorer。

（1）统一资源定位符URL

统一资源定位符URL实现Web访问时的资源定位，URL规定了某一特定信息资源在Web中存放地点的统一格式。例如，http：／／www.baidu.com／china／index.htm，它的含义如下：

①http：／／：代表超文本传输协议，通知baidu.com服务器显示Web页，通常不用输入；

②www：代表一个Web（万维网）服务器；

③baidu.com／：这是装有网页的服务器的域名，或站点服务器的名称；

④China／：为该服务器上的子目录，就好像我们的文件夹；

⑤Index.htm：index.htm是文件夹中的一个HTML文件（网页）。

URL的完整格式：协议＋：／／＋主机名（IP地址）＋端口号＋目录路径＋文件名，端口号表示访问不同的应用，可以省略。

Web通过URL（Uniform Resource Locator）统一资源定位，URL就是网址。用户访问Web网站时，在浏览器的地址栏输入网站地址。网站地址指出资源位置，实现资源定位，使得www文档具有唯一的标识。

当你在浏览器的地址框中输入一个URL，浏览器通过URL确定了要浏览的网站地址。此时，浏览器发起TCP连接，向DNS发出解析域名请求，NDS系统解析出相应的IP地址，浏览器通过IP地址找到Web服务器，与Web服务器建立起连接。

完成了建立连接后，浏览器以HTTP报文形式向Web服务器发送HTTP请求，该请求达到服务器端后，服务器以HTTP响应报文形式，返回HTTP响应，将Web页面发送给浏览器。浏览器收到返回的Web页面信息后，显示网页，本次访问结束，拆除本次连接。

（2）HTTP报文

HTTP有两类报文，从客户到服务器的请求报文和从服务器到客户的响应报文。这两种报文的一般结构如图6-29所示。

图6-29 HTTP的请求、响应报文

请求报文由请求行、通用首部、请求首部、实体首部及报文实体组成；响应报文由状态行、通用首部、响应首部、实体首部及实体主体组成。

①请求行：请求行指出请求方要求的操作，URL地址以及HTTP的版本；

②通用首部：请求报文和响应报文都有同样的通用首部，主要用于表述TCP连接端点、活动状态等信息；

③请求首部：请求首部主要指出浏览器的一些信息，如浏览器类型、服务器应响应的媒体类型（文本、图像）等；

④响应首部：响应首部指出请求端的地址、请求端使用的软件产品和版本号等内容；

⑤实体首部：实体首部指出URL标识的资源支持那些命令，实体的信息长度、有无使用压缩技术、媒体类型等信息；

⑥报文实体：报文实体存放报文首部定义的信息内容。

（3）HTTP的访问实现

HTTP协议以请求／应答方式实现访问，客户请求Web服务器上的某一页，则Web服务器就以某一页来应答。当Web服务器应答了客户请求后便拆除连接，直到下一个请求发出。

Web的访问方式可以是在浏览器的地址栏输入一个地址，或者是在Web页面上点击一个链接，Web使用链接的方式可以从Internet上的一个站点访问另外一个站点，从而按需获得丰富的信息。

图6-30给出了从一台Web服务器通过链接指向另外一台Web服务器和从一台Web服务器指向另外一台FTP服务的示例。Web服务器使用80号端口，一个Web服务器可以通过超文本链接指向另外一台Web服务器，同时超文本链接也可以指向其他类型的服务器（如FTP服务器）。

图6-30 Web服务器之间及与FTP服务的链接

HTTP协议常用的Web服务器软件有3个，分别是ApacheWeb服务器、网景公司的企业服务器和微软公司的因特网信息服务器Netscape Enterprise Server及IIS。ApacheWeb服务器、网景公司的企业服务器可以在大多数系统平台上运行，而微软公司的IIS仅在Windows平台上运行。

6.5.2　文件传输协议FTP

文件传输用于远端服务器和本地主机之间传输文件，即将文件从远端服务器复制到本地主机（下载）或从本地主机复制到远端服务器（上传）。FTP的主要作用，就是让用户连接上一个远程FTP服务器，察看FTP服务器有哪些文件，然后将文件从FTP服务器下载到本地计算机，或把本地计算机的文件上传到远程FTP服务器去。

FTP协议的工作也是基于客户机／服务器（C／S）模式的，FTP使用2个程序完成文件传输，一个是本地机上的FTP客户软件（FTP Client），它向FTP服务器提出拷贝文件的请求，接收FTP服务器返回的应答。另一个是在FTP服务器上的FTP服务器软件（FTP Server），它响应客户的请求把客户指定的文件从FTP服务器传送到请求的计算机中。早期FTP的客户程序是专门的客户软件，现在的客户软件都使用计算机上的浏览器来完成，构成所谓的B／S模式。

在FTP协议中，客户进程与服务器进程之间使用TCP进行数据传输，但FTP使用两个TCP连接完成文件传输，一个TCP连接用于传输客户和服务器之间的命令和应答，该连接被称为控制连接，另一个TCP连接用于在客户和服务器之间的数据传输，称为数据连接。

FTP是一个交互式会话系统，客户每次调用FTP就与FTP服务器建立了一个会话，会话由控制连接维持，控制连接在整个会话期间一直是打开的，FTP客户端发出的传送请求通过控制连接发送给服务器端的控制进程，但控制连接不用来传送文件，传输文件使用数据连接。

当客户端发起文件传输时，客户端向服务器提出控制连接请求，服务器端响应该请求后，完成控制连接的建立。FTP控制连接的过程如下：在FTP服务器启动后，打开21端口，等待客户的连接请求。当客户端要访问FTP服务时，客户在客户端主机上为自己选择一个端口号，并用这个端口号向FTP服务器的21号端口发起并建立连接。

在完成控制连接后，服务器的控制进程创建数据传送进程并建立数据连接，数据连接建立完成后，服务器与客户端进行数据传输，数据传输完毕后，数据连接立即撤销，但控制连接仍然存在，用户可以继续发出命令，直到所有数据传输完毕，然后用户退出FTP，拆除控制连接。图6-31给出了一个FTP协议的工作模式。

图6-31 FTP协议的工作模式

FTP的数据连接存在主动模式和被动模式两种情况。主动模式是从服务器端到客户端发起的连接，被动模式是从客户端到服务器端发起的连接。主动模式和被动模式的示意如图6-32所示。

图6-32 FTP的主动、被动模式

当FTP被设置为主动模式时，数据连接过程如下：客户在客户端主机上选择一个临时端口号（xxxx）作为数据连接端口号，并打开此端口，客户端向服务器的21端口发送数据连接请求，并将选择的端口号通过控制连接告知服务器，服务器在收到客户端口号通知后，打开本地的数据连接端口20，从20端口向与客户端的xxxx端口发送数据连接请求，建立起数据连接。

当FTP被设置为被动模式时，数据连接过程如下：服务器在服务器端选择一个临时端口号（xxxx）作为数据连接端口号，并打开此端口，服务器向客户端发送数据连接请求，并将选择的端口号（使用Pasv命令）通过控制连接告知客户端，客户端在收到服务器端的端口号通知后，从自己的端口号向服务器端xxxx端口号发送数据连接请求，建立起数据连接。

6.5.3　简单邮件传输协议SMTP

简单邮件传输协议SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）是ARPANET制定的电子邮件标准，现在已经成为因特网的正式电子邮件标准，目前全世界都广泛使用该电子邮件标准。

通常情况下，一封电子邮件发送需要客户代理（邮件客户端程序）、客户端邮件服务器和服务器端邮件服务器3个部分参与，并使用电子邮件协议SMTP和邮局协议POP（Post Office Protocol）来完成邮件的发送、传输与接收，电子邮件系统工作模型如图6-33所示。

图6-33 电子邮件系统工作模型

客户代理是用户与电子邮件系统的接口，是一个运行在客户主机中的邮件客户端程序，其功能是提供用户完成邮件的编写、显示、存盘、删除、排序等处理，并完成将用户邮件从客户主机发送到邮件服务器以及从邮件服务器取回用户邮件的功能。常见的客户代理有Outlook Express等邮件程序。

邮件服务器是电子邮件系统的核心，负责将该电子邮件通过SMTP协议传到目的邮件服务器。即邮件服务器的功能是发送和接收邮件。除此之外，邮件服务器同时还要向发送人报告邮件传送的情况，以及指示收件人有邮件达到。邮件服务器默认侦听25号端口，当用户有发送邮件的请求时，完成用户的邮件发送。

简单邮件传输协议SMTP实现邮件服务器之间的邮件传输。SMTP采用客户机／服务器的工作方式，当邮件在两个邮件服务器之间传输邮件时，负责发送邮件的进程为客户端，负责接收邮件的进程为服务器端，它们在传输层使用TCP协议进行传输。SMTP规定了两个相互通信的SMTP进程之间交换信息的方式，共定义了14条命令和3类应答信息，每条命令由4个字母组成。这些命令完成发送身份标识、识别邮件发起者、识别邮件接收者、传送报文文本、等操作，应答信息完成对接收邮件的肯定、暂时否定、永久否定。

POP（Post Office Protocol）协议负责邮件的下载。POP协议使用客户机／服务器工作方式，在接收邮件的用户主机中运行POP客户程序，而在用户连接的邮件服务器中运行服务器程序。POP服务器具有身份鉴别功能，用户只有在输入的鉴别信息通过验证后才允许对邮件服务器上的邮件进行读取，并可以对邮件进行删除、备份等操作。

当用户发送一封电子邮件时，他不能直接将邮件发送到对方邮件地址指定的服务器上，而是通过客户代理编辑邮件，然后客户代理使用SMTP协议先将邮件发送到自己的客户邮件服务器上，客户邮件服务器得到该邮件后，根据邮件的目的地址（如Zhaocun＠pk.edu.cn），通过DNS解析出这个邮件目的地址的邮件服务器的IP地址，然后通过SMTP协议进行邮件的传送，将邮件传送到给目的邮件服务器，存放在目的邮件服务器上。接收邮件的用户通过目的端的用户代理登录目的端邮件服务器，目的端的客户代理使用POP协议取回用户的邮件。

一封电子邮件由信封和内容两部分组成。信封上主要是邮件地址，TCP规定电子邮件地址的格式为：收信人邮箱名＠邮件服务器的主机域名。例如，对于Zhaocun＠pk.edu.cn的邮件地址，pk.edu.cn是邮件服务器的主机域名，表达了该邮件服务器是北京大学的邮件服务器；Zhaocun是收信人邮箱名，表达了该收信人的用户名为Zhaocun。邮件的内容就是发信人编写的信件内容。

SMTP在进行邮件传送时，需要经过建立连接、邮件传输、拆除连接三个阶段。

客户代理将邮件传送给发送方邮件服务器后，发送方邮件服务器将邮件存入邮件服务器的缓冲队列中等待发送，发送邮件服务器的SMTP客户进程发现队列中有待发送邮件时，就向接收方邮件服务器的SMTP进程发起TCP连接请求，当TCP连接请求完成，建立起TCP连接后，运行在发送方的SMTP客户进程就向目的端的SMTP服务器进程发送邮件，发送完毕后，SMTP拆除该TCP连接。

6.5.4　域名系统DNS

在TCP／IP网络中，每台主机都被分配了一个IP地址，网络中的各主机间的通信通过IP地址进行寻址，源主机通过目的主机的IP地址找到目的主机，目的主机根据源主机的IP地址向源主机返回信息。

在Internet中，大量的网络服务器提供各种网络应用业务，用户通过访问这些网络服务器获取网络服务。如访问网站获取网络资讯、访问邮件服务器收发电子邮件。但是由于IP地址采用32位二进制数表示，难于记忆，也难于理解，当用户要访问一个网站或一台邮件服务器时，要用户记住这台网站服务器或邮件服务器的IP地址，是极其困难的事情。

为了向用户提供更为直观的主机标识，因特网的网络信息中心InterNIC（Internet Network Information Center）设计了一套域名系统DNS（Domain Name System）。在域名系统中，主机使用主机域名进行标识，主机域名通过容易记忆和理解的名字进行表示，同时DNS建立了主机域名与IP地址间的对应关系，用户访问服务主机时，不需要记忆服务主机的IP地址，只需记忆主机域名，由域名系统解析主机域名自动获取IP地址，实现对服务主机的访问，解决了IP地址难于记忆，也难于理解，不方便使用的问题，使用户能够更方便地访问互联网。

例如，在域名系统中，大家熟知的百度网站的主机域名为www.baidu.com，其服务主机的IP地址为119.75.220.12，用32位二进制数来表达为（01110111.01001011.11011100.00001100）。显然，采用主机域名便于记忆，容易理解，使用方便，而用二进制表达的百度网站的IP地址是难于记忆和理解的。

（1）域名的分配

域名按统一的国际标准进行命名，由于美国在互联网上的主导地位，所以全世界域名的标准以及分配由美国互联网名称与数字地址分配机构IACANN（Internet Corporationfor Assigned Namesand Number）进行制定和分配。

域名的命名采取层次结构形式，由根域、顶级域、二级域、子域、主机几个层次构成。其结构组成一个倒转的树，称为域名树。树的顶端为根域，根域的下一级称为顶级域，顶级域可以进一步划分为若干子域，如二级域、三级域等，最下面的叶节点就是主机。各级域的关系如图6-34所示。

顶级域分为三种类别：

①反向解析域arpa：反向解析域用于进行从IP地址到域名的解析；（从域名到IP地址的解析称为正向解析）。

②普通域：普通域包含7个3字符长的域，即gov、mil、edu、int、com、net、org。其中gov、mil仅限于美国，edu限于教育机构，int限于国际组织，com限于商业类，net限于网络营运商，org限于非盈利性组织。

③国家域：包含所有2字符长的域，例如，cn表示中国，hk表示香港，jp表示日本，uk表示英国。

图6-34 各级域的关系

域名的每个子域代表着一定的意义，按照域名的分配规则，域名就非常容易记忆和理解。如清华大学的主页域名为：www.tsinghua.edu.cn，其中的cn表示中国，edu表示教育系统，tsinghua表示清华大学，www表示Web服务，所以，www.tsinghua.edu.cn表示的就是中国教育系统的清华大学的Web服务器（网站）域名。同理，www.pku.edu.cn表示的是中国教育系统的北京大学的Web服务器（网站）域名。

（2）地址解析过程

DNS的功能是完成域名解析，DNS的域名解析由DNS服务器来实现，DNS服务器通过建立主机域名和IP地址的关系数据库来实现域名解析。当NDS客户需要NDS服务时，客户端提出域名解析请求，并将该请求转发给DNS服务器，DNS服务器收到该请求后，到自己的数据库中去查找，查找到该域名对应的IP地址后，DNS服务器将查询的结果返回给客户端。

以上解析要能实现的前提是该DNS服务器中存有该域名和对应IP地址的记录，如果该DNS服务器中没有存有该域名和对应IP地址的记录，则解析不能实现。而在因特网中，提供各种网络服务的服务器成千上万，不可能将因特网上的所有主机域名与IP地址的映射记录都存在一台DNS服务器上，所以因特网上的DNS是按照域名层次关系由许多台DNS服务器组成Internet的域名系统，按照层次结构来进行解析。即所有的DNS服务器是按照类别、级别分布在网络上，根据DNS的层次结构进行域名解析。

按照DNS域名层次结构，域名服务器有三种类型：本地域名服务器、区域域名服务器和根域名服务器。在DNS系统中，上一级域名授权机构具有对下一级域名授权机构的管理权限。

本地域名服务器是用户所在网络所配置的域名服务器，负责完成本网络内主机域名的解析，例如公司、大学都可以在公司网络或校园网内拥有一台或多台自行管理的本地域名服务器，负责解析本公司或学校内部个应用服务器的域名解析。

区域域名服务器是完成一个或多个区域域名解析工作的域名服务器，是本地域名服务器的上一级的域名服务器，负责该管辖区的所有本地域，为解析的域名找到本地域名服务器。区域域名服务器可以有多级，各级服从上下级关系。

根域名服务器是域名的最高一级，根域名服务器负责管理顶级域，本身并不对域名进行解析，但它知道相关域名服务器的地址，根域服务器负责为解析的域名找到相关域名服务器。

（3）递归和迭代查询

DNS的域名解析具有递归和迭代查询两种方式。递归查询：如果DNS服务器不能直接回应解析请求，它将代替客户端向上一级DNS服务器请求解析，直到查询到该主机的解析结果，返回给客户端。即本地域名服务器在接受了客户端的请求后，本地域名服务器将代替客户端来找到解析结果，而在本地域名服务器查找的过程中，客户端只是等待，直到本地域名服务器将最终查询结果返回给客户端。迭代查询：如果DNS服务器不能直接回应解析请求，会向客户端返回一个可能知道结果的域名服务器地址，由客户端继续向新的域名服务器发送查询请求，直到最终查询到具有该域名的服务器，由该服务器向客户端返回查询结果。

（4）递归查询域名解析实例

域名解析的具体过程如下：

第一步：客户机提出域名解析请求，并将该请求发送给本地的域名服务器。

第二步：当本地的域名服务器收到请求后，先查询本地域名服务器的缓存，如果有该纪录项，则本地的域名服务器就直接把查询的结果返回。

第三步：如果本地的缓存中没有该纪录，则本地域名服务器就直接把请求发给根域名服务器，根DNS服务器收到请求后会判断这个域名是谁来授权管理，并返回一个负责该域名子域的DNS服务器地址给本地域名服务器。

第四步：本地服务器使用返回的域名服务器地址向该域名服务器再发送解析请求，然后接受请求的域名服务器查询自己的缓存，如果没有该纪录，则返回相关的下级的域名服务器的地址。

第五步：重复第四步，直到找到正确的纪录。

第六步：本地域名服务器把返回的结果保存到缓存，以备下一次使用，同时还将结果返回给客户机。

下面举例说明一个域名解析的具体过程。假设我们的客户机想要访问站点：www.163.com，该域名解析的过程如图6-35所示。

图6-35 访问www.163.com的域名解析过程

第一步：客户端提出域名解析请求，并将该请求发或转发给本地域名服务器。

第二步：本地域名服务器收到请求后就去查询自己的数据库，如果有该域名的记录，则会将查询的结果返回给客户端。如果本地域名服务器在本地没有搜索到相应的记录，则把请求转发到根域名服务器；

第三步：根域名服务器收到该请求后，通过查询根域服务器得到该域名属于.com域名，应该由.com域名服务器进行解析，将.com域名服务器地址返回本地域名服务器。

第四步：本地域名服务器向.com域名服务器提出请求，负责163.com域名解析的域名服务器收到此请求后，发现自己的数据库中没有该域名的记录，自己仍然不能完成解析，但是.com域名服务器知道能够解析该域名的163.com的域名服务器的地址，于是将163.com的域名服务器地址返给本地域名服务器。（本例中，下一级DNS服务器地址就是负责管理163.com的DNS）

第五步：当本地域名服务器收到这个地址后，本地域名服务器向负责管理163.com的域名服务器发出请求，负责管理163.com的域名服务器从自己的缓冲区中查询到www.163.com的IP地址是1.1.1.1，将该地址返回给本地域名服务器，本地服务器将该地址送给客户主机，同时将这条记录写入自己的数据库，以备后用。

在客户主机提出DNS解析请求后，在整个解析过程中，客户端一直处理等待状态，他不需要做任何事，直到解析结果返回。为了减少查询的时间开销，客户主机都建立一个高速缓存，存放最近使用过的域名和对应的IP地址，当主机有一个解析请求时，主机先到自己的高速缓存中进行查询，只有在自己的高速缓存找不到该域名时，才向本地域名服务器发出解析请求报文。

（5）反向查询

在DNS查询中，由域名查询IP地址为正向查询，大部分情况下的DNS查询都是正向查询。与正向查询相对应的是反向查询。它允许客户端根据已知的IP地址查询对应的域名。为了实现反向查询，DNS定义了反向解析域arpa。在反向查询中，其实也是将IP地址作为一种特殊的域名对待完成查询的。

6.5.5　远程登录协议Telnet

远程登录是因特网最早提供的基本服务之一，远程登录实现从一台本地主机登录到远程的另外一台主机，使用远程主机的软硬件资源。

Telnet采用客户机／服务器工作方式，用户使用Telnet协议，通过TCP／IP协议的23端口提供服务。Telnet将用户的键盘命令送到远程计算机上，要求远程主机执行命令，将远程主机输出的信息显示送到远端客户机上。Telnet服务器要求客户提供用户名和密码，以合法身份登录远程的主机系统。

登录过程分为以下三步：

①本地主机上的Telnet客户程序使用TCP协议与远端的主机建立TCP连接；

②客户程序从用户终端接收键盘输入，并将其通过TCP连接传送给远端主机；

③客户程序接收远端主机的返回内容，将内容显示在本地终端显示器上。

Telnet在与远端的主机进行通信时，是把自己仿真成远程主机的终端去访问远端的主机。由于网络上存在多种结构的计算机终端，为了实现不同结构的计算机终端都能实现Telnet服务，Telnet协议采取了虚拟终端NVT（Network Virtual Terminal）的方式。

虚拟终端方式将各种不同的计算机终端都转换为一个标准的终端，即将各种不同计算机终端键盘输入的内容都转换为一种标准的虚拟终端字符集格式—NVT Ascll格式，通过网络进行传输，达到对方后，再从NTV格式转换成对方的格式。使远程主机能够识别、处理和现实。采用虚拟终端的Telnet工作原理示意如图6-36所示。

图6-36 采用虚拟终端的Telnet工作原理示意

Telnet客户端向远程主机发起通信时的工作过程分为4个步骤：

①本地主机与远程主机建立连接，这个连接实际上是建立一个TCP连接。

②客户端截获本地主机上输入的命令或字符，以NVT Ascll格式传送到远端主机。该过程实际上是从本地主机向远端主机发送一个IP数据报。

③将远程主机输出的NVT Ascll格式的数据转化为本地所接受的格式送回本地主机，包括输入命令回显和执行结果。

④最后，本地主机对远程主机进行连接释放，拆除建立的连接。同样该拆除连接是拆除TCP连接。