《计算机网络:自顶向下方法》学习笔记（二）：应用层

应用层协议原理

开发网络应用的关键是写出能够 运作在不同端系统 和通过网络 彼此通信 的程序。

为什么只在端系统开发程序呢？因为路由器及交换机等网络核心设备并没有应用层，只负责传输数据，我们没必要也不能基于它们开发程序。

1. 网络应用程序体系架构(Network Application Architectures)

应用程序体系架构(application architectures)不同于网络体系结构(network architecture)。网络体系结构是固定的5层或7层，并为应用程序提供特定的服务集合，比如物理层仅负责传输数据比特流；而应用程序体系结构则规定了在端系统应用层上如何组织应用程序，当前主流的应用程序体系结构为：客户-服务器体系结构(client-server architecture)和对等体系结构(peer-to-peer architecture)。

• 客户-服务器体系架构(C/S)
  在C/S架构中，有一个总是打开的主机，即服务器(server)，它接受来自其他主机的服务请求，相应的发起服务请求的主机被称为客户机(clients)。客户需要服务时总是需要访问服务器，意味着客户互相不直接通信，而且服务器拥有一个固定而周知的IP地址以供访问。常见使用C/S架构的应用有Web、FTP、Telnet和电子邮件。
  
• 对等体系结构(P2P)
  在P2P架构中，主机之间可以直接通信，很少或不依赖于服务器，这些主机被称为对等方(peer)。P2P架构中的服务器和客户的关系是动态变化的，发起服务请求的对等方被称为客户，而其他提供服务的对等方被称为服务器。在P2P应用层网络中，每个对等方都对网络产生工作负载，但同时增加服务容量。常见使用P2P架构的应用有文件共享（例如BitTorrent）、协助下载（例如迅雷）、因特网电话（例如Skype）。

2. 进程通信(Processes Communicating)

主机间进行通信的主体是进程(process) 而非应用程序。在主机内部，进程有管道、消息队列及信号量等通信方式，而主机之间的进程采用跨越计算机网络的 报文(message) 相互通信。相应，发起通信的进程被标记为客户进程，在会话开始时等待联系的进程被称为服务器进程。类似于主机的IP地址，每个进程持有一个端口号(port number) 以相互区分。

套接字(socket)： socket在计算机网络中主要包括两个概念，一个是端的概念，即套接字socket＝(IP地址：端口号)，数据在传输过程中不仅需要IP地址找到目的主机，而且需要端口号找到目的进程，因为真正使用数据的是进程；一个是层的概念，即应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的API接口函数供应用层调用以实现进程在网络中通信。

为什么应用层和传输层之间不直接传输数据，而要单独设置套接字(socket)层作为媒介？
套接字(socket)主要有3个参数：通信的目的IP地址、使用的传输层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。应用层通过传输层进行数据通信时，多个应用程序进程可能需要通过同一个TCP/IP协议端口传输数据，使用套接字就可以根据参数找到目的主机和进程及使用的协议，并把数据传输的并发控制交给套接字函数实现。

3. 应用层协议(Application-Layer Protocols)

An application-layer protocol defines how an application’s processes, running on different end systems, pass messages to each other. In particular, an application-layer protocol defines:

• The types of messages exchanged, for example, request messages and response messages
• The syntax of the various message types, such as the fields in the
  message and how the fields are delineated
• The semantics of the fields, that is, the meaning of the information
  in the fields
• Rules for determining when and how a process sends messages and
  responds to messages

WEB和HTTP

1. HTTP概述(Overview of HTTP)

万维网(World Wide Web, WWW)简称Web是存储在Internet计算机中、数量巨大的文档的集合。每个文档都是客户机需求的“资源”，并且由一个全域“统一资源定位符”(Uniform Resource Locator,URL)标识。Web使用了客户-服务器(C/S)应用体系架构，客户通过点击URL发出HTTP请求报文获取资源，服务器返回HTTP响应报文将资源传送给客户机。

超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol, HTTP)是Web的应用层协议，它在客户端程序和服务器程序上得到实现。HTTP是Web网络的核心，因为它定义报文结构以及报文交换的方法。

2. HTTP报文格式(HTTP Message Format)

3. HTTP报文交换(HTTP Exchange Messages)