2.1应用层协议原理

2.1应用层协议原理

2.1.1网络应用程序体系结构

1. 应用程序体系结构： 规定如何在各种端系统上组织应用程序，有研发者设计。

2. 三种类型：

• 客户机/服务器
• 对等（P2P)
• 客户机/服务器与P2P的混合

(1) 客户机/服务器体系结构

(2) P2P体系结构（peer-to-peer）

(3) 客户机/服务器与P2P的混合

2.1.2 进程通信

1. 进程通信：

• 同一主机中的两个进程间的通信：由操作系统控制。
• 不同主机中进程间的通信：通过网络交换报文进行。（发送进程：产生报文并向网络发送。接受进程：接受报文，并回送报文。）

2. 客户机与服务器进程

• 网络应用程序又成对的进程组成，并通过网络相互发送报文。
• 客户机进程：发起通信的进程
• 服务器进程：等待其他进程联系的进程

3. 套接字

• 套接字定义：同一台主机内应用层与传输层之间的接口。也叫应用程序和网络之间的应用程序接口API，是在网络上建立网络应用程序的可编程接口。
  

• 进程与套接字关系：

说明

4. 进程寻址

• 主机上进程可以有多个。
• 网络中有多个主机，每个主机上有多个进程。

问题：如何识别进程?

• 进程识别信息：表示那台主机上的哪一个进程。源主机上的进程想目的主机上的进程发送报文时，应带有接受进程的识别信息。

• 进程寻址：根据进程识别信息找到相应的进程。（确定主机->确定进程）
  

• 常用的应用程序被指派固定的端口号（port number）也叫做周知端口。如，Web服务进程（HTTP协议）：80。 邮件服务进程（SMTP协议）：25

• 创建一个新的网络应用程序时，必须分配一个新的端口号。不能重复。

2.1.3 应用程序所需要的服务

1. 应用程序间通信： 由传输协议跨越网络将发送进程的报文传输到接收进程的门户。（需要使用传输协议所提供的服务并且传输协议有多种，提供的服务不同。）

• 带宽：数据传输率。
• 带宽敏感的应用：需要特定的带宽才能正常工作。（如，因特网电话）
• 弹性应用：使用的带宽的多或少影响不大。（如电子邮件，文件传输以及Web传输）

2. 典型应用的传输服务要求：
   

2.1.4 因特网传输协议提供的服务

1. 用户数据报协议UDP
2. 传输控制协议TCP

TCP服务

• 面向连接的服务

• 可靠的传输服务

• 拥塞控制 当发送方和接收方之间的网络出现拥塞时，会抑制发送进程的速率。（对整个网络有利）
  

UDP服务（提供最小的服务模式运行）

• 无连接：两个进程通信前没有握手过程
• 不可靠数据传输：不保证报文能够被接受，或收到的报文是乱序到达的。
• 没有拥塞控制机制：发送进程可以以任何速率发送数据
• 不提供时延保障
• 适合实时应用

因特网应用，应用协议与传输协议

2.2.1 HTTP概况

• Web常用术语
  

• 客户机与服务器之间的交互过程
  

2.2.2HTTP连接

建立TCP来连接->交换报文

• TCP连接的三次握手阶段
• 客户机发送一个TCP连接请求报文
• 服务器回送一个TCP确认响应报文
• 客户机向服务器发送一个包含“HTTP请求”和“TCP确认”的报文
  

HTTP请求报文格式

HTTP响应报文格式

• HTTP协议响应的状态码（在服务器到客户机响应报文中的首行）

2.2.4用户与服务器交互：Cookie

工作过程

1. Cookie用途

• 身份认证
• 虚拟购物车
• 推荐广告

2. Cookie缺陷

• 站点可以知道用户许多信息
• 不利于用户隐私保护

2.2.5Web缓存

1. Web缓存器（Web cache）：也叫代理服务器。（能够代表服务器来满足HTTP请求的网络实体）

• 保存最近请求过的对象副本
• 可在客户机或服务器工作，也可在中间系统工作。

2. 起始服务器（origin server）:对象最初存放并始终保持其拷贝的服务器。

3. Web缓存器目标：代替原始服务器满足HTTP请求

4. 工作过程：
   

5. 说明

• Web缓存器既可以是服务器也可以是客户机
• 当它接受浏览器请求时，它是服务器
• 当它向起始服务器发送请求时，它是客户机

2.2.6条件GET方法

2.3 因特网中的电子邮件

1. 因特网电子邮件系统的总体结构

• 用户代理
• 邮件服务器
• 简单的邮件传输协议

用户代理

邮件服务器

SMTP(简单的邮件传输协议)

• 应用层协议
• 使用TCP可靠数据传输
• 包括两部分（客户机端和服务器端）
• 每个邮件服务器上都有SMTP的客户机端和服务器端。

2.3.1 SMTP

1. 过程演示
   

2. 说明

• 客户使用TCP来可靠数据传输报文到服务器端口号25
• TCP握手阶段实现收发双方的邮件地址
  

2.3.2 SMTP与HTTP的比较

共同点

异同点

2.3.4 邮件访问协议

问题引入

用途:从服务器获取邮件
种类

• POP3(第三版的邮局协议) :简单,功能有限.缺点:用户读取邮件后,服务器不再保存邮件
• IMAP(因特网邮件访问协议) :功能强,未发出删除指令前,一直保存在邮件服务器上.
• HTTP(基于Web的电子邮件):

2.4 DNS:因特网的目录服务

1. 标识主机的两种方式

• 主机名:有不定长的字母和数字组成.如www.baidu.com 路由器处理困难
• IP地址: 由4个字节组成,路由器容易处理

2.4.1 DNS提供的服务

• 域名系统DNS(Domain Name System): 进行主机名到IP地址的转换.
• DNS协议运行在UDP之上,使用53号端口.

过程演示

2.5 P2P文件共享

1. 位于网络边缘的PC机(对等方peer)互相之间可以直接获取对象
2. 每个参与的对等方既是内容的消费者也是内容的发布者