【计算机网络】应用层

1、应用层

• 功能：确定进程之间通信的性质以满足用户的需要
• 直接为用户的应用进程提供服务
• 应用层协议：HTTP、SMTP、FTP等

2、域名系统DNS

因特网使用的命名系统，用来把便于人们使用的域名转换为IP地址

• 应用层软件经常直接使用域名系统DNS，计算机用户只是间接而不是直接使用域名系统
• 互联网采用层次结构的命名树作为主机的名字，并使用分布式的域名系统DNS
• 名字到IP地址的解析由若干个域名服务器程序完成
  域名服务器程序在专设的结点上运行，运行该程序的机器称为域名服务器

3、域名服务器种类

3.1 根域名服务器

• 最高层次的域名服务器，也是最重要的域名服务器。
• 所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址

3.2 顶级域名服务器

• 负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名
• 收到DNS查询

3.3 权限域名服务器

• 负责一个区的域名服务器
• 如果一个权限域名服务器不能给出最后的查询回答时，就会告诉查询请求的DNS客户，下一步应当找哪个权限域名服务器

3.4 本地域名服务器（默认域名服务器）

• 对域名系统非常重要
• 当一个主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文就会发送给本地域名服务器

4、域名查询

4.1 方式

• 递归查询
• 迭代查询

4.2 解析过程

• 主机向本地域名服务器的查询方式一般是递归查询
  
• 本地域名服务器向根域名服务器查询通常采用迭代查询方式
  

5、文件传送协议 FTP

5.1 基本概念

互联网上使用得最广泛得文件传送协议
提供交互式访问，允许客户指明文件的类型和格式，并允许文件具有存取权限
屏蔽了各计算机得细节，因而适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件
FTP进程服务器进程由两大部分组成

• 一个主进程（负责接受新的请求）

• • 打开熟知端口（端口号：21），使客户进程能够连接上
• • 等待客户进程发出连接请求
• • 启动从属进程来处理客户进程发来的请求。从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止，但从属进程在运行期间根据需要还可能创建其他一些子进程
    回到等待状态，继续接受其他客户进程发来的请求。主进程于从属进程的处理使并发地进行

• 若干个从属进程
  ｜ 负责处理单个请求

5.2 连接机制

（使用TCP可靠得运输服务）（客户服务器方式）（两个连接）

控制连接（服务器端口：21）

• 在整个会话期间一直保持打开，FTP客户发出的请求通过控制连接发送给服务端的控制进程，但控制连接不用来传送文件

数据连接（服务器端口：20）

• 实际用于传输文件的
• 服务器端的控制进程在接收到FTP客户发送来的文件传输请求后就创建“数据传送进程”和“数据连接”，用来连接客户端和服务器端的数据传送进程
• 数据传送进程实际完成文件的传送，在传送完毕后关闭“数据传送连接”并结束运行

两个TCP连接

6、万维网

6.1 基本概念

• 万维网并非某种特殊的计算机网络
• 是一个大规模、联机式的信息储藏所
• 访问方式：“链接”

6.2 统一资源定位符URL

格式：<协议>://<主机>:<端口>/<路径>
｜ 协议默认为：http，端口、路径可以省略
协议

• ftp——文件传送协议FTP
• http——超文本传送协议HTTP
• News——USENET新闻

6.3 超文本传送协议HTTP连接方式（TCP连接）

    HTTP/1.0 协议（非持续连接）
        无状态的
        无连接的
        每请求一个文档就要有两倍RTT开销
        客户和服务器每一次建立新的TCP连接都要分配缓存和变量

    HTTP/1.1 协议（持续链接）
        非流水线方式
            客户收到前一个响应后次啊能发出下一个请求
            缺点：TCP连接空闲状态

        流水线方式
            客户在收到响应报文之前就能够接着发送新的请求报文
            连续的多个请求报文到达服务器之后，服务器就可以连续的发回响应报文
            下载效率高

    HTTP/2 协议
        服务器可以并行回应（使用同一个TCP连接）
        允许客户复用TCP连接进行多个请求
        把所有的报文都划分为许多较小的二进制编码的帧，并采用了新的压缩算法，不发送重复的首部字段，大大减小了首部的开销，提高了传输效率
        向后兼容

访问响应时间

7、电子邮件系统

7.1 构成

最主要的组成构件

用户代理 UA

• 用户和电子邮件系统的接口，使电子邮件客户端软件
• 功能
  ~ 撰写
  ~ 显示
  ~ 处理（发送、接收、转发、存盘、打印、分类、删除等）

邮件服务器

• 电子邮件系统的核心构件

• 功能
  ~ 发送和接收邮件
  ~ 向发信人报告邮件传送的情况（已交付、被拒绝、丢失）

• 使用两个不同的协议
  ~ SMTP协议用于发送邮件
  ~ 邮局协议POP用于用户代理UA接收邮件
  

7.2 协议

简单邮件协议SMTP

• 客户服务器模式
• 发送邮件的SMTP进程就是SMTP客户
• 负责接收邮件的SMTP进程就是SMTP服务器

通用因特网邮件扩充
因特网报文存取协议

7.3 SMTP通信过程（三个阶段）

连接建立

• 连接是在发送主机的SMTP客户和接收主机的SMTP服务器之间建立的。SMTP不适用中间的邮件服务器

邮件传送
连接释放

• 邮件发送完毕后，SMTP应释放TCP连接

8、动态主机配置协议DHCP

• DHCP协议的工作过程：
  
  
• DHCP服务器被动打开UDP端口67，等待客户端发来的报文
• DHCP客户从UDP端口68发送DHCP发现报文
• 凡受到DHCP发现报文的DHCP服务器都发出DHCP提供报文，因此在DHCP客户可能收到多个DHCP提供报文
• DHCP客户从几个DHCP服务器中选择其中的一个，并向所选择的DHCP服务器发送DHCP请求报文
• 被选择的DHCP服务器发送确认报文，进入已绑定状态，并可开始使用得到的临时IP地址了
• DHCP客户现在要根据服务器提供的租用期T设置两个计时器T1和T2，它们的超时时间分别是0.5T和0.875T。当超时时间到就要请求更新租用期。
• 租用期过了一半(T1时间到)，DHCP发送请求报文要求更新租用期
• DHCP服务器若同意，则发回确认报文。DHCP客户得到了新的租用期，重新设置计时器。
• DHCP服务器若不同意，则发回否认报文。这时DHCP客户立即停止使用原来的IP地址，而必须重新申请IP地址
• 若DHCP服务器不响应步骤6的请求报文，则在租用期过了87.5%时，DHCP客户必须重新发送请求报文，继续后面的步骤
• DHCP客户可随时提前终止服务器所提供的租用期，这时只需向DHCP服务器发送释放报文即可