计算机网络知识持续构建（二）——应用层

绪

网络应用是计算机网络存在的的理由，所以上至TCP/IP协议栈，下至双绞铜线和光纤，都是为实现网络应用提供各种服务

但是由于良好的分层模型，我们码农在应用层尽情发挥想象力的时候，除了关注应用之间的数据交互外，其他的对我们基本是透明的，大大降低了复杂度

网络应用程序体系结构

应用层常见的程序体系机构有两种

• Client/Server，即客户机/服务器体系结构，该体系结构包含一个始终运行着提供服务的服务器，以及分布在各个用户那里的客户机
• P2P，该体系结构很少依赖服务器，主要利用网络中互相平等的主机提供服务，著名的Skype、BT均便是该体系结构

我们可以做什么？

码农在开发网络应用时只需要关注应用层的协议，更底层的我们一般能够做的只是

1. 选择运输层协议，TCP？UDP？
2. 设定几个运输层的参数，最大缓存、最大报文长度等

关于运输层协议的选择，首先要知道的是两种协议为我们提供了什么服务？

TCP提供了

1. 面向连接的服务，即在数据交互之前要先建立一个虚拟的‘连接’，这个连接是全双工的
2. 可靠数据传输服务，可靠是指能够保证数据有序、完整的传输
3. 拥塞控制服务，这可能对单个应用好处不大，但却能够提供整个互联网的性能
4. 未提供加密服务，如果需要可以使用安全套接字实现SSL

UDP提供了

1. 是一个轻量级的协议，不需要建立连接
2. 不可靠的数据传输服务，不可靠是指不保证数据能付完整、有序的传输
3. 也没有拥塞控制

HTTP

超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol），它是web的核心。使用TCP作为它的支撑运输层协议。是一个无状态协议

HTTP请求报文格式

http_request.png

请求报文第一行是请求行（request line），后续为首部行（header line）

请求行中请求方法一般为POST、GET、PUT、DELETE，协议版本类似HTTP/1.1

HTTP响应报文格式

http_response.png

一些常见的响应码

• 200 ok 请求成功
• 301 moved permanently 请求的对象已经被永久转移了
• 400 bad request 一个通用差错代码，该请求服务器无法理解
• 404 not found 被请求的文档不在服务器
• 500 server error 服务器错误
• 505 http version is not supported 当前http版本不被支持

DNS

DNS（域名系统）的主要作用是提供主机名到IP地址的转换服务，由一个分布式的DNS数据库和查询该数据库的协议组成，基于UDP协议。DNS同时也可以提供负载均衡服务。

DNS分布式、层次数据库

1. 根DNS服务器 因特网上有13个根服务器，其中大部分在北美。实际上每台服务器都是冗余的，为了提供安全性和可靠性
2. 顶级域（TLD）服务器 这些服务器负责顶级域名（com、org、net、edu）和所有国家的顶级域名（uk、fr、ca等）
3. 权威DNS服务器 网络上具有公共可访问主机的组织和公司必须提供公共课访问的DNS记录

P2P

P2P是除了服务器-客户端之外另一种重要的网络体系，是在网络中互相对等的两个终端之间进行通信，常见的应用为文件分发，即著名的BitTorrent协议；另一种是在对等方中组织并搜索信息；第三种是Skype，一个成功的P2P因特网电话应用。

BitTorrent

BT下载的主要原理是充分利用加入分发的各终端的网络上载流量，因为一般情况下，终端的下载流量会远远大于上载。简单来说，就是各终端均匀的下载文件的各个部分，然后再在临近的终端之间互相交换数据，既减轻服务器下载压力，又能提供终端的下载速度，实现了下载的人越多，下载速度越快的“变态”下载