计网--应用层

网络应用模型

客户/服务器模型

有个总是打开的主机，称为服务器

• 服务器处于接收请求的状态

• 客户机发出服务请求，等待接收结果

• 服务器收到请求后，分析请求，进行处理，得到结果发送给客户机

客户是服务请求方，服务器是服务提供方

常见应用：Web，文件传输协议（FTP），远程登录和电子邮件

• 管理方便
• 客户机间不直接通信
• 可扩展性不佳

P2P

整个网络中的传输内容不再被保存在中心服务器上，每个节点都同时有下载，上传的功能。每个节点既作为客户访问其他节点的资源，也作为服务器提供资源给其他节点访问。

• 减轻服务器压力
• 可扩展性好
• 网络健壮性好
• 多个客户机间可以直接共享文档

缺点：需要给其他节点提供服务，占内存多，影响整机速度。

DNS（域名系统）

采用客户/服务器模型，协议运行在UDP上，使用 53 号端口

分为三部分：层次域名空间，域名服务器和解析器

层次域名空间

每个域名都由标号序列组成，各标号之间用 . 隔开。级别最低的域名写左边，最高的写右边

域名服务器

域名系统是分布式数据库系统

域名到IP地址的解析是由运行在域名服务器上的程序完成的

根域名服务器

本地服务器对一个域名若无法自己解析，首先就求助于根域名服务器

总共有 13 个根域名服务器

用来管辖顶级域，不直接转 IP ，而是告诉本地域名服务器下一步到哪个顶级域名服务器进行查询

顶级域名服务器

管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名，收到请求返回的结果可能是 IP 也可能是下一步要查询的域名服务器 IP 地址

授权域名服务器

每台主机都必须在授权域名服务器处登记，授权域名服务器总能将其管辖的主机名转换为该主机的 IP 地址

本地域名服务器

主机发出 DNS 查询时，首先发给本地域名服务器

域名解析过程

正向解析：域名 -> IP

反向解析：IP -> 域名

• 递归查询
  • 一个帮一个问，最后返回结果
  • 这种使根域名服务器负载过大，通常不用
• 递归与迭代相结合
  • 本地域名服务器帮主机问
  • 本地服务器问后面的，后面告诉他去哪问，本地服务器自己去问

域名服务器中广泛使用高速缓存

文件传输协议（FTP）

使用的最广泛的文件传输协议，允许客户指明文件的类型与格式，允许文件具有存取权限

• 以用户权限管理的方式提供用户对远程 FTP 服务器上的文件管理能力

使用 TCP

FTP服务进程分为

• 一个主进程：负责接收新增的请求
• 若干从属进程：负责处理单个请求

使用两个 TCP 连接

• 控制连接，端口号 21
  • 服务器监听 21 号端口，等待客户连接。用于传输控制信息（开始，结束，终止等），会话期间一直保持打开
• 数据连接，端口号 20
  • 接收到客户连接请求，建立数据连接
  • 主动：通过 20 号端口与客户开放的端口（随机）连接
  • 被动：服务器随机开放端口，告知客户端，等客户端来连接

若要修改服务器上文件，需要先将文件传送到本地主机，改完，把副本发回原服务器

电子邮件

电子邮件系统三个主要构件：用户代理，邮件服务器，使用的协议（SMTP,POP3 等）

用户代理

用户与电子邮件系统的接口，就是一个客户端软件

邮件服务器

发送和接收邮件，还能向发件人报告邮件发送情况

要能做客户端和服务器（发给别的服务器，从其他服务器接收）

邮件发送和读取协议

发送协议：用于用户代理向服务器发或者服务器之间发

• SMTP，用的是 push 的通信方式

读取协议：用户代理从服务器读

• POP3，用的是 pull 的通信方式

SMTP

简单邮件传输协议，控制两个相互通信的 SMTP 进程交换信息，用客户 / 服务器方式，使用 TCP 连接，端口号 25

• 连接建立

  • SMTP 客户用 25 号端口与接收方 SMTP 服务器建立 TCP 连接

  • 连接建立后，接收方发送服务就绪

  • SMTP客户向 SMTP 服务器发 HELO 命令，附上发送方主机名

  • SMTP 不使用中间的邮件服务器，不论相隔多远，总是在发送方和接收方这两个邮件服务器之间直接建立连接

• 邮件传送：先弄清接收方系统是否已做好接收邮件的准备，然后再发送数据

• 连接释放：发完后，客户发送 quit 命令

POP

邮局协议

使用客户 / 服务器的工作方式，使用 TCP，端口 110。

用户代理运行 POP 客户程序，服务器运行 POP 服务器程序

可选择下载并保留 或者 下载并删除 两种方式、

万维网（WWW）

分布式，联机式的信息存储空间，每个资源都由一个 URL 标识

万维网内核由三部分组成

• 统一资源定位符 URL：负责标识万维网上的各种文档，URL中不区分大小写
• 超文本传输协议 HTTP：应用层协议，使用 TCP 连接进行可靠的数据传输
• 超文本标记语言 HTML

以客户 / 服务器方式工作

• Web 用户使用浏览器与Web服务器建立连接，发送浏览请求
• Web 服务器把 URL 转换为文件路径，返回信息给 Web 浏览器
• 通信完成，关闭网络

HTTP

是面向事物的应用层协议

有两类报文：请求报文和响应报文

流程：

• 浏览器分析链接指向 URL
• DNS请求得 IP
• 建立 TCP 连接
• 发出 HTTP 请求
• HTTP 响应
• 释放 TCP 连接
• 浏览器解释文件，显示页面

HTTP 本身是无连接（短连接），无状态的，使服务器更容易支持大量并发的 HTTP 请求

• 可以用 Cookie + 数据库的方式来跟踪用户活动

HTTP可以使用非持久连接和持久连接

• 非持久：每个网页元素对象（网页中的图像等）的传输都要单独建立一个 TCP 连接，这使得万维网服务器负担很重
• 持久：服务器在发送响应后，仍保持这条连接，后续仍可在这个连接上请求信息
  • 非流水线：客户在收到前一个响应后才能发出下一个请求，浪费服务器资源
  • 流水线：每遇到一个对象引用就立即发出一个请求

报文结构

有请求报文和响应报文

都由三个部分组成

• 开始行：用于区分是请求报文还是响应报文

  • 请求报文中称为请求行
    • 方法，URL，HTTP版本，换行
  • 响应报文中称为状态行
    • HTTP 版本，状态码，短语（比如 404 not found），换行

• 首部行：用来说明浏览器，服务器，报文主体的一些信息。每行是 首部字段 + 值 + 换行。可以有几行，也可以没有。结束后，空一行，和后面的一个部分分开。

• 实体主体