【6.计算机网络--应用层】完结

1. 应用层概述

应用层是计算机网络体系结构中最顶层，是设计和建立计算机网络的最终目的，也是计算机网络中发展最快地部分。

① 应用层对应用程序的通信提供服务，应用层协议定义：

• 应用进程交换的报文类型，请求还是响应？
• 各种报文类型的语法，如报文中的各个字段以及其详细描述
• 字段的语义，即包含在字段中的信息的含义
• 进程何时、如何发送报文，以及对报文进行响应的规则。

② 应用层功能：

1. 文件传输、访问和管理
2. 电子邮件
3. 虚拟终端
4. 查询服务和远程作业登录

2. 客户/服务器方式（C/S）和对等方式（P2P）

开发一种新的网络应用首先要考虑地问题是：网络应用程序在各种端系统上的组织方式和它们之间的关系。

目前流行的为以下两种方式：
①客户/服务器方式（C/S）

②对等方式（P2P）

3. 动态主机配置协议DHCP

在IP网络中，每个连接Internet的设备都需要分配唯一的IP地址。
DHCP使网络管理员能从中心结点监控和分配IP地址。当某台计算机移到网络中的其它位置时，能自动收到新的IP地址。DHCP实现的自动化分配IP地址不仅降低了配置和部署设备的时间，同时也降低了发生配置错误的可能性。

4. 域名系统DNS

1. 域名系统DNS是因特网使用的命名系统，用来把便于人们记忆的具有特定含义的主机名(例如www.baidu.com) ,转换为便于机器处理的IP地址。（实现域名向IP地址的转换）
2. 因特网采用层次树状结构的域名结构，域名服务器可以划分为以下四种不同的类型:

3. 域名和IP地址的映射关系必须保存在域名服务器中，供所有其他应用查询。显然不能将所有信息都储存在一台域名服务器中。 因此DNS使用分布在各地的域名服务器来实现域名到IP地址的转换。
4. 为了提高DNS的查询效率, 并减轻根域名服务器的负荷和减少因特网上的DNS查询报文数量,在域名服务器和主机中广泛地使用了高速缓存。
5. DNS报文使用运输层的UDP协议进行封装， 运输层端口号为53。
6. 域名解析的过程使用两种域名查询方式:
   

5. 文件传送协议FTP

将某台计算机中的文件通过网络传送到可能相距很远的另一台计算机中，是一项基本的网络应用，即文件传送。文件按传送协议FTP是因特网上使用最广泛的文件传送协议。

1. FTP特点：

• FTP提供交互式访问，允许客户指明文件的类型与格式（如指明 ASCII码），并允许文件具有存取权限（如访问文件的用户必须经过授权，并输入有效的口令）。
• FTP屏蔽了各计算机系统的细节，因而适用于在异构网络中任意计算机之间传送文件。

2. FTP用途：

• 计算机之间传输文件，尤其是用于批量传输文件。
• 让网站的设计者将构成网站内容的大量文件批量上传到他们的Web服务器。

3. 工作原理
   TP客户和服务器要建立两个并行的TCP连接：

• 控制连接：在整个会话期间一直保持打开，用于传送FTP相关控制命令。
• 数据连接：用于文件传输，在每次文件传输时才建立，传输结束就关闭。
  
  默认情况下，FTP使用21 端口进行控制连接，20号 端口进行数据连接。但是，是否使用TCP20端口建立数据连接与传输模式有关，主动方式使用TCP 20端口，被动方式由服务区和客户端自行协商决定（端口>1024）

6. 电子邮件

电子邮件系统采用客户/服务器方式。三个主要组成构件：用户代理，邮件服务器，以及电子邮件所需的协议。

• 用户代理：用户与电子邮件系统的接口，又称为电子邮件客户端软件。
• 邮件服务器：电子邮件系统的基础设施。因特网上所有的ISP都有邮件服务器，其功能是发送和接收邮件，同时还要负责维护用户的邮箱。
• 协议包括邮件发送协议（例如SMTP） 和邮件读取协议（例如POP3)

6.1 邮件的发送SMTP

常用的邮件发送协议是简单邮件传送协议SMTP，该协议规定了两个相互通信的SMTP进程之间应如何交换信息

• 基于TCP连接，端口号为25;
• 用户代理向邮件服务器发送邮件以及邮件服务器之间的邮件发送。
• SMTP协议只能传送ASCLL码文本数据，不能传送可执行文件或其他二进制对象。SMTP不能满足传送多媒体邮件（例如带有图片、音频的数据）的需要。
  

6.2 邮件的读取

常用的邮件读取协议有以下两个：

• 邮局协议POP (Post Ofice Protocol)，POP3是其第三个版本，是因特网正式标准。
  非常简单、功能有限的邮件读取协议。用户只能以下载并删除方式或下载并保留方式从邮件服务器下载邮件到用户方计算机。不允许用户在邮件服务器上管理自己的邮件。（例如创建文件夹，对邮件进行分类管理等）
• 因特网邮件访问协议IMAP (nternet Message Access Protocol)，IMAP4是其第四个版本，目前还只是因特网建议标准。功能比POP3强大的邮件读取协议。用户在自己的计算机上就可以操控邮件服务器中的邮箱，就像在本地操控一样，因此IMAP是一个联机协议。
• POP3和IMAP4都采用基于TCP连接的客户/服务器方式。POP3使用熟知端口110，IMAP4使用熟知端口143。

7. 万维网WWW

7.1. 万维网WWW 并非某种特殊的计算机网络。它是一种大规模的、联机式的信心储存所，是运行在因特网上的一个分布式应用。

万维网使用统一资源定位符URL来指明因特网上任何种类“资源”的位置。

URL的一般形式由以下四个部分：
<协议>://<主机>:<端口>//<路径>
http://www.abc.cn:80/ggtz/3423.html

7.2. 超文本传输协议HTTP

HTTP定义了浏览器（即万维网客户进程）怎样向万维网请求万维网文档，以及万维网服务器怎样把万维网文档传送给浏览器。

请求报文

响应报文

7.3. 使用Cookie在服务器上记录用户信息

Cookie提供一种机制使得万维网服务器能够“记住”用户，而无需用户主动提供用户标识信息，也就是说，Cookie是一种对无状态的HTTP进行状态化的技术。

7.4. 万维网缓存与代理服务器

• 在万维网中还可以使用缓存机制以提高万维网的效率。
• 万维网缓存又称为Web缓存(Web Cache），可位于客户机，也可位于中间系统上，位于中间系统上的Web缓存又称为代理服务器 (Proxy Server)
• Web缓存把最近的一些请求和响应暂存在本地磁盘中。当新请求到达时，若发现这个请求与暂时存放的请求相同，就返回暂存的响应，而不需要按URL的地址再次去因特网访问该资源。