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计网笔记-应用层

应用层分为两部分：应用程序，应用层协议

应用层

为用户提供Web访问，电子邮件，文件传输等功能的服务

应用层协议

应用层的不同协议提供了不同的服务
而这些协议定义了：

  1. 交换的报文类型，如请求报文，相应报文
  2. 报文类型的语法，报文中有许许多多的字段，即如何描述这些字段
  3. 字段的语义，每一个字段都有其相应的诠释
  4. 何时，如何进行报文的交换
HTTP：超文本传输协议

HTTP是Web的核心，其定义了报文的结构和报文交换的方式等
而Web网页是由对象（HTML文件，JEPG图片，视频等都是对象）组合而成
每个对象都有其URL（统一资源定位符）
URL又由主机名和路径名组成

image.png

发起对URL的请求后，DNS（域名系统）会将主机名转换成IP地址
然后通过IP地址建立TCP连接
连接完成后，请求对应页面以获取响应

持续响应和非持续响应

Web网页中包含若干对象
若每次请求对象后，就随之关闭TCP连接，等到再次检索到对象的请求时，又建立一个新的TCP连接，就称之为非持续响应
而所有请求和响应都经过相同的TCP连接进行交互，则称之为持续响应

非持续响应缺点

  1. 每次请求都要建立一个新的TCP连接，会为客户端和服务端造成资源负担（需为TCP连接扽配缓存区和变量）
  2. 若请求的Web网页有非常多的对象，每次请求一个对象都要一个新的TCP连接，那么其时延会异常的长（建立TCP连接需要三次握手）
HTTP报文格式

  1. 请求报文


    image.png

    Request line 中包含方法字段，URL字段，HTTP版本字段-->eg:GET item/世界/24458 HTTP/1.1
    Header line 中包含User-agent，Connection，Host等字段
    Entity body 中包含了对应方法字段所携带的信息

  2. 响应报文


    image.png

    响应报文的结构与请求报文相似
    只是由Status替换掉了Request罢了
    Status由HTTP版本字段， 状态码，状态信息组成-->eg:HTTP/1.1 200 OK

Cookie

HTTP服务器是无状态的，它不会因为你1S前请求过Web就忽略你下一秒请求相同内容的操作
Cookie能将用户进行标识，从而保留用户的一些信息。
eg：在购物网站上进行登陆，这样你的用户信息就会被保存，隔一段时间再次登陆网站，你就不必重新输入账户密码进行登陆。


图片来自网络
Web缓存

通过将Web请求过的网页缓存到本地，达到快速加载的目的

工作流程

  1. 浏览器创建Web缓存的TCP连接，随后向其中发送HTTP请求
  2. 在Web缓存中进行检索，若本地缓存中已经含有该请求对象响应的副本，则向浏览器回传该响应
  3. 若无该对象的副本，则建立到目标Host的TCP连接，并发起HTTP请求
    收到请求后，缓存到Web缓存器中，即向其发送响应报文
  4. Web缓存器接收到响应后，本地拷贝一份，然后才回传报文给浏览器

如何保持Web缓存中的副本是最新版本
浏览器发起请求到Web缓存时，Web会先向目标Host进行条件Get请求：
即在GET中的Header line 加上If-modified-since：date属性
根据Host的响应报文中是否包含请求对象，即可知道是否是最新版本

SMTP

SMTP的报文仅能用ASCII码进行表示
因为在当时：技术限制和不需要传递大文件

HTTP SMTP
获取数据方式 pull（抓取数据） push(推送数据)
编码 x 需转化为ASCII码
持续/非持续 √ 持续

邮件报文传递操作

image.png
  1. 用户1使用邮件代理程序发送邮件到用户2中（根据邮件地址）
  2. 用户1的代理将报文传递给他所在的服务器，然后服务器找到用户2所在服务器，并建立TCP连接
  3. 传递报文到用户2所在服务器中
  4. 用户2的服务器将报文转发到其邮箱中
  5. 用户2可在空闲时查看该报文所带来的信息

DNS 域名系统

我们可以通过主机名和IP标识主机，但是主机名有长有短，不方便表示，故DNS为此提供了转换服务

  1. 主机名 -> IP
  2. 主机别名 -> 主机名
  3. 域名 -> 主机名
  4. 主机别名 -> 邮件主机名
TYPE A NS CHAME MX
name host 域名 host别名 host别名
value IP host host 邮件host

host：www.baidu.com
域名：.baidu.com

别名举例

别名的目的是方便网民识别

host：relay1.west-coast.enterprise.com
host别名：www.enterprise.com

邮件别名举例
host别名：foo.com
邮件host：mail.bar.foo.com

DNS结构
image.png
  1. 根DNS服务器：提供TLD服务器的IP地址
  2. 顶级域DNS服务器（TLD）：顶级域：com，net，cn等，提供权威DNS服务器IP地址
  3. 权威DNS服务器：baidu.com，google.com等

DNS缓存
我们知道点击URL后，会将主机名解析为IP地址

  1. 发起请求的主机首先会到本地的DNS服务器去找对应主机名的IP地址
  2. 本地DNS转发至根DNS
  3. 根DNS根据其顶级域找到对应的TLD DNS
  4. TLD DNS再向权威DNS查询
  5. 通过权威DNS得知IP后，会将IP和Host对应缓存在权威DNS中，然后回传给本地DNS
  6. 下次查询该Host的IP地址时，就能快速索引到响应的IP了

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