2、应用层

应用层

1.网络应用体系结构

• CS（客户机/服务器结构）
• P2P（点对点结构）
• Hybird（混合结构）

网络应用之Web应用 World Wide Web

网页（Web Page）

• 网页对象：HTML文件、JPEG图片、视频文件、动态脚本等
• 基本HTML文件：包含对其他对象引用的链接
• 网页寻址：URL（Uniform Resoure Location）：统一资源定位器
• URL的基本格式：Scheme://host:port/path（协议://主机:端口/路径）

HTTP协议(HyperText Transfer Protocol超文本传输协议)

C/S结构

• 客户(Browser)：请求、接收、展示Web对象
• 服务器(Web Server):响应客户请求，发送对象 Apache最常用

Http版本

• 1.0：RFC1945
• 1.1：RFC2068

HTTP为应用层协议，传输层协议使用TCP

过程如下：

• 服务器在80端口等待客户请求；
• 浏览器发起到服务器的TCP连接（创建套接字SOCKET）
• 服务器接收来自浏览器的TCP连接
• 浏览器与服务器交换消息
• 关闭TCP连接

HTTP连接的两种类型：非持久性（1.0版本）与持久性（1.1版本）

• 非持久性：一个TCP连接只允许传输一个对象，传输完要重新连接
• 持久性：每次连接允许传输多个对象，传输时间短

HTTP协议格式:请求与响应

请求消息(Request)与响应消息(Response)

Cookies技术

需要cookies的原因：HTTP协议无状态，但网页需要记住用户某些状态如记住密码、购物车信息之类

Web缓存/代理服务器技术

• 功能：实现在不访问服务器前提下满足客户端的HTTP请求
• 优点：

缩短客户请求的相应时间
减少机构/组织的流量
在大范围内实现有效的内容分发

因此缓存服务器要与广域网上的真正服务器实时更新
Last Modified即最近更新的日期

2.4 Email应用

SMTP邮件传输协议

2.5 DNS应用(Domain Name System)

-作用：解决Internet上主机/路由器的识别问题

• 功能：ip地址与域名的映射

DNS：域名解析系统

• 多层命名服务器构成的分布式数据库
• 应用层协议：完成名字的解析

DNS服务

• 域名向IP地址的翻译
• 主机别名
• 邮件服务器别名
• 负载均衡：如Web服务器 一个域名映射多个服务器IP地址

分布式层次式数据库

2.1.png

域名查询方式

• 迭代查询

2.2.png

• 递归查询

2.3.png

DNS协议格式：

查询（query）和回复（reply）

2.6 P2P传输：BT(BitTorrent协议)

• 下载时，BT客户端首先解析.torrent文件得到Tracker地址，然后连接Tracker服务器。Tracker服务器回应下载者的请求，提供下载者其他下载者（包括发布者）的IP。下载者再连接其他下载者，根据.torrent文件，两者分别对方告知自己已经有的块，然后交换对方没有的数据。此时不需要其他服务器参与，分散了单个线路上的数据流量，因此减轻了服务器负担。

P2P系统的索引的作用：

文件共享：

1. 利用索引动态跟踪结点所共享文件的位置
2. 结点告诉索引它拥有哪些文件
3. 结点搜索索引获知能够得到哪些文件

即时消息：

1. 索引将用户名映射到位置
2. 当用户开启IM应用时，通知索引它的位置
3. 结点检索索引，确定用户的IP地址

P2P系统索引结构

1. 集中式索引：结点都向中央服务器查找
2. 洪泛式索引：结点向与它有TCP连接的其他结点查询，其他结点向其他的继续转发查询，找到后用反向路径定位
3. 层次式覆盖网络：集中式和洪泛式的结合，一群结点与超级结点连接，超级结点互相连接

2.7 Socket套接字编程

基本流程

2.4.png

客户端软件设计

1.解析服务器的地址

由于客户使用域名（www.baidu.com）或点分式十进制IP地址（123.58.180.121）访问服务器，而IP协议需要的是32位二进制的IP地址，所以需要将域名或十进制IP地址转换为32位二进制IP地址

• 函数inet_addr()实现点分十进制到32位二进制IP转换
• 函数gethostbyname()实现域名到32位二进制IP转换

2.解析服务器端口号

客户端使用服务名（如HTTP）标识服务器端口，因此将服务名转换为熟知端口号

• 函数getservbyname()实现服务器到端口号的转换

3.解析协议号

客户端使用协议名指定协议，因此需要将协议名转换为协议号

• 函数getprotobyname()实现协议名到协议号的转换

服务器软件设计

四种类型

1. 循环无连接 (单线程UDP)
2. 循环面向连接 (单线程TCP)
3. 并发无连接 (多线程UDP)
4. 并发面向连接 (多线程TCP)