计算机网络---应用层概述

（一）应用层概述

基本定义：

       应用层（Application layer）是OSI模型的第七层。应用层直接和应用程序接口并提供常见的网络应用服务。应用层也向表示层发出请求。应用层是开放系统的最高层,是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时,完成一系列业务处理所需的服务.其服务元素分为两类:公共应用服务元素CASE和特定应用服务元素SASE。

       CASE提供最基本的服务,它成为应用层中任何用户和任何服务元素的用户，主要为应用进程通信,分布系统实现提供基本的控制机制；特定服务SASE则要满足一些特定服务,如文卷传送,访问管理,作业传送,银行事务,订单输入等。这些将涉及到虚拟终端,作业传送与操作,文卷传送及访问管理,远程数据库访问,图形核心系统,开放系统互连管理等等。

由来：

       运输层为应用进程提供了端到端的通信服务，但不同的网络应用的应用进程之间，还需要有不同的通信规则，因此在运输层协议之上，还需要有应用层协议(applieation layer protoeol)。这是因为每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题,而问题的解决又必须通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成。应用进程之间的这种通信必须遵循严格的规则。应用·层的具体内容就是精确定义这些通信规则。具体来说，应用层协议应当定义:

•  应用进程交换的报文类型，如请求报文和响应报文。

•  各种报文类型的语法，如报文中的各个字段及其详细描述。

• 字段的语义，即包含在字段中的信息的含义。

• 进程何时，如何发送报文，以及对报文进行响应的规则

注意：互联网公共领域的标准应用的应用层协议是由 RPC.文档定义的，大家都可以使用。例如，万维网的应用层协议 HTTP（超文术传输协议》就是由建议标准 RFC 7230 定义的。

（二） 网络用户模型·

  Ⅰ  客户/服务器模型
     在客户/服务器（Client/Server，C/S）模型中，有一个总是打开的主机称为服务器，它服务于许多来自其他称为客户机的主机请求。其工作流程如下：
①  服务器处于接收请求的状态。
②  客户机发出服务请求，并等待接收结果。
③  服务器收到请求后，分析请求，进行必要的处理，得到结果并发送给客户机。

        客户程序必须知道服务器程序的地址，客户机上一般不需要特殊的硬件和复杂的操作系统。而服务器上运行的软件则是专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远程或本地客户的要求。系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接收来自各地客户的请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。

       客户/服务器模型最主要的特征是：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。如 Web 应用程序，其中总是打开的Web 服务器服务于运行在客户机上的浏览器的请求。当Web服务器接收到来自客户机对某对象的请求时，它向该客户机发送所请求的对象以做出响应。常见的使用客户/服务
应用层器模型的应用包括Web、文件传输协议(FTP）、远程登录和电子邮件等。

注：客户既不是硬件也不是软件。客户机的作用是根据用户需求向服务器发出服务请求，并将服务器返回的结果呈现给用户。因此客户机是面向用户的，服务器是面向任务的。
    客户/服务器模型的主要特点还有：

•  网络中各计算机的地位不平等，服务器可以通过对用户权限的限制来达到管理客户机的
  目的，使它们不能随意存储/删除数据，或进行其他受限的网络活动。整个网络的管理工
  作由少数服务器担当，因此网络的管理非常集中和方便。

•  客户机相互之间不直接通信。例如，在Web 应用中两个浏览器并不直接通信。

• 可扩展性不佳。受服务器硬件和网络带宽的限制，服务器支持的客户机数有限。

Ⅱ  P2P模型
      在C/S模型中，服务器性能的好坏决定了整个系统的性能，当大量用户请求服务时，服务器就必然成为系统的瓶颈。P2P模型的思想是整个网络中的传输内容不再被保存在中心服务器上，每个结点都同时具有下载、上传的功能，其权利和义务都是大体对等的。
 
        在 P2P 模型中，各计算机没有固定的客户和服务器划分。相反，任意一对计算机——称为对等方(Peer)，直接相互通信。实际上，P2P模型从本质上来看仍然使用客户/服务器模式，每个结点既作为客户访问其他结点的资源，也作为服务器提供资源给其他结点访问。当前比较流行的P2P应用有PPlive、Bittorrent和电驴等,
   与C/S模型相比，P2P模型的优点主要体现如下：
①减轻了服务器的计算压力，消除了对某个服务器的完全依赖，可以将任务分配到各个结点上，因此大大提高了系统效率和资源利用率（例如，播放流媒体时对服务器的压力过大，而通过P2P模型，可以利用大量的客户机来提供服务）。
②多个客户机之间可以直接共享文档。
③可扩展性好，传统服务器有响应和带宽的限制，因此只能接受一定数量的请求。
④网络健壮性强，单个结点的失效不会影响其他部分的结点。

BUT，P2P模型也有缺点:在获取服务的同时，还要给其他结点提供服务，因此会占用较多的内存，影响整机速度。如经常进行P2P下载还会对硬盘造成较大的损伤。据某互联网调研机构统计当前P2P程序已占互联网50%~90%的流量，使网络变得非常拥塞，因此各大ISP（互联网服务提供商如电信等）通常反对P2P应用

   注： “P2P网络是一种物理网络”的描述是错误的。P2P网络是指在互联网中由对等结点组成的一种覆盖网络（Overlay Network)，是一种动态的逻辑网络。另外，对等结点之间具有直接通信的能力是 P2P的显著特点。