计算机网络六 应用层

应用层

网络应用模型

客户/服务器模型(C/S)

客户/服务器模型是一种常见的网络应用模型。客户端是指与用户直接交互的计算机应用程序，服务器则是提供服务的计算机系统或应用程序。在客户/服务器模型中，客户端发送请求，服务器端回应请求。客户端可以向多个服务器发送请求，而服务器可以同时为多个客户端提供服务。这种模型结构在分布式计算等领域得到了广泛应用。

P2P模型

P2P模型指点对点模型，是另外一种网络应用模型。它的特点是，没有中心服务器，所有的客户端都可以与其他客户端直接通信。在P2P模型中，每个客户端既可以作为服务端，又可以作为客户端。这种模型结构在文件分享等领域得到了广泛应用。

域名系统(DNS)

域名系统是一种系统，用于将人类可以理解的域名转换成计算机可以理解的IP地址。在域名系统中，域名被组织成层次域名空间。顶级域名包括com、org、net等。次级域名包括foo、example、microsoft等。子域名则是某个次级域名下的域名。

层次域名空间

域名系统（Domain Name System）是将域名转换为 IP 地址的分布式数据库系统，它采用了层次域名空间的结构。层次域名空间是指整个域名空间通过点号（.）连接成一个由多个层次组成的树形结构，每个节点都用一段字符串表示。域名从右向左逐级的结构被称作完全限定域名或 FQDN（Fully Qualified Domain Name）。例如“www.example.com.” 就是一个 FQDN。

最高层是由单一字符表示的，称为根。根节点下有若干个一级域名，即顶级域名（TLD，Top Level Domain），也称为“域名类”或“域名后缀”。例如：com、edu、net 等。顶级域名下又可以有若干个二级域名（SLD，Second Level Domain）或服务器域名，每个二级域名下面还可以有若干个三级域名、四级域名等，以此类推，形成一个固定的域名命名规则。

域名的每个部分都是有长度限制和字符合法性限制的，比如：

一级域名最长为63个字符，二级域名最长为62个字符；

每一部分只能由“数字”“字母”“-”组成，不能以“-”开头和结尾，例如“-abc.com”和“abc-.com”是非法的。

域名服务器

域名服务器包括根域名服务器、顶级域名服务器、权威域名服务器和本地域名服务器四种类型。根域名服务器是所有域名服务器中最顶层的一层，它记录了全世界的顶级域名服务器地址。权威域名服务器则是记录着某个域名下所有主机的IP地址。本地域名服务器则是运营在本地网络中的一种服务器，可以将域名请求转发到其他服务器进行处理。

域名解析过程

将域名解析成IP地址的过程主要分为以下步骤：首先，客户端向本地域名服务器发出域名解析请求；本地域名服务器将请求转发到根域名服务器，根域名服务器返回顶级域名服务器地址；本地域名服务器将请求转发到顶级域名服务器，该服务器返回次级域名服务器地址；本地域名服务器将请求再转发到权威域名服务器，权威域名服务器返回主机IP地址；最终，本地域名服务器将主机IP地址返回给客户端。

文件传输协议(FTP)

FTP的工作原理

FTP是一种文件传输协议，它的工作原理是：客户端与FTP服务器建立控制连接，然后客户端通过控制连接发送命令，比如列出FTP服务器上的文件、下载文件、上传文件等。如果需要下载或上传文件，客户端还需要与FTP服务器建立数据连接，用于传输文件数据。

控制连接和数据连接

FTP协议使用两个连接：控制连接和数据连接。控制连接是一种长连接，用于传输客户端和FTP服务器之间的控制消息，比如用户登录、列出服务器上的文件等。数据连接则是一个短暂的连接，用于传输真正的文件数据。FTP协议使用两种数据连接模式：主动模式和被动模式。

电子邮件(E-mail)

电子邮件系统由用户代理、邮箱和邮件服务器三部分组成。用户代理是指用户使用的电子邮件客户端，邮箱是指用户在邮件服务器上的存储空间，用于存储收到的邮件和待发送的邮件。邮件服务器是一个运营在互联网上的服务器，用于接收和转发邮件，同时也提供用户登录、认证、存取等

电子邮件系统的组成结构

电子邮件（E-mail）系统是由用户代理、邮箱和邮件服务器三部分组成的。下面是它们的详细说明：

用户代理（Mail User Agent，MUA）：用户代理也称为邮件客户端，是用户用于发送或接收电子邮件的客户端应用程序，如“Outlook”、“Gmail” 等。用户通过邮件客户端编写邮件、发送邮件和读取邮件。邮件客户端和邮件服务器之间通过邮件协议交互，如POP3、IMAP、SMTP等。

邮箱（Mailbox）：邮箱是指用户在邮件服务器上的存储空间，用户的邮件都存储在邮箱中。用户的每个邮件地址对应一个邮箱，与传统的信箱类比，邮箱相当于一个信箱。

邮件服务器(Mail Server)：邮件服务器是一个运营在互联网上的服务器，它接收和转发邮件，同时也负责处理用户登录、认证、存取等功能。邮件服务器提供发送邮件和接收邮件服务。邮件服务器通过电子邮件传输协议（SMTP、POP、IMAP等）与用户的邮件客户端通信。

电子邮件通过邮件客户端编写、发送，通过邮件服务器进行传输和储存，然后由接收方电子邮件客户端接收和阅读邮件。

总的来说，电子邮件系统是一套基于网络的信息传递系统，包含了邮件客户端、邮件服务器和邮箱三个方面。实现了通信双方之间信息的传递和存储。

电子邮件格式与MIME

电子邮件（E-Mail）是一种通过网络发送和接收的消息，可以包含文本、图片、音频、视频等多媒体形式的信息。电子邮件格式最初是由RFC822规定的，但是RFC822规定的电子邮件只支持文本格式，无法支持二进制格式的附件等。因此，后来采用MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途互联网邮件扩展）协议进行了扩展，支持了多种邮件格式，包括文本、HTML、图片、声音和视频等。

以下是电子邮件格式和MIME的一些基本概念和特点：

电子邮件格式：电子邮件由邮件头（Header）和邮件体（Body）两部分组成。邮件头包含了发件人地址、收件人地址、邮件主题等元数据，邮件体就是邮件中实际包含的内容。RFC 5322对电子邮件格式进行了规定。

MIME协议：MIME协议是对电子邮件格式的扩展，支持了多种邮件格式，包括文本、HTML、GIF、JPEG、声音和视频等。这样，邮件就不再限于文本内容，还可以包含图像、音频、视频等多种资源。MIME协议在邮件头中增加了Content-Type和Content-Disposition等元数据。

编码：MIME协议还可以指定邮件内容的编码方式，以支持多种格式。常见的编码方式有Base64、Quoted-Printable等。

MIME协议是电子邮件格式的一种扩展，通过支持多种邮件格式，满足了用户对邮件多样化的需求。现在，各种邮件客户端和邮件服务器一般都支持MIME协议，这样电子邮件可以支持多种类型的文件附件以及多语言字符编码。

SMTP与POP3

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）和POP3（Post Office Protocol version 3）是电子邮件系统中的两种不同的协议，它们分别用于发送和接收邮件，下面是它们各自的详细说明：

SMTP协议
SMTP协议用于发送电子邮件。当用户使用邮件客户端发送邮件时，邮件客户端通过SMTP协议将邮件发送到邮件服务器。SMTP协议是基于TCP/IP协议工作的，使用25端口。SMTP协议规定了邮件发送的几个基本要素，如发件人地址、收件人地址、邮件主题、邮件正文等。SMTP协议还规定了一些错误码，用来告知邮件发送是否成功。

POP3协议
POP3协议用于接收电子邮件。当用户使用邮件客户端接收邮件时，邮件客户端通过POP3协议从邮件服务器中下载邮件。POP3协议是基于TCP/IP工作的，使用110端口。POP3协议规定了邮件接收的基本要素，如用户名、密码、邮箱地址等信息。通过POP3协议，用户可以在本地计算机上查看、管理和删除邮件。

SMTP与POP3是电子邮件系统中两个不同的协议，需要配合使用来完成邮件的发送和接收。常见的邮件客户端程序，如Outlook、Foxmail等，都支持SMTP和POP3协议。一般来说，邮件服务器提供提供SMTP协议和POP3协议的服务，用户使用此类邮件客户端程序进行连接和操作。

万维网(WWW)

万维网（World Wide Web，简称WWW）是互联网上的一项服务，也是现代网络信息世界中最重要的组成部分之一。万维网采用超文本传输协议（HTTP）来传输和检索数据。万维网最初由英国物理学家蒂姆·伯纳斯-李于1989年所发明。

万维网的基本概念是超文本（Hypertext），超文本是指一种可以在不同计算机之间互相传递信息的文本格式。与普通文本不同的是，超文本中可以出现指向其他超文本、图像、声音和视频等信息的超链接。由于超链接的存在，网页之间可以互相链接，形成庞大的网状结构，使用户可以随意跳转查看各种信息。

通过万维网，用户可以使用浏览器来浏览网页，与远程服务器交互获取所需要的信息，并与其他互联网用户交流。目前，万维网已经成为我们获取信息的主要来源，并且不断发展新技术、新标准，如HTML5、CSS3以及各种JavaScript框架等。

WWW的概念与组成结构

万维网（World Wide Web，简称WWW）是一个基于互联网的信息服务系统，它是由大量互相链接的文档和其他资源组成的。这些资源可以通过浏览器访问，包括各种超文本文档、图像、视频、音频等多种类型的数据。下面是WWW的概念和组成结构：

概念
万维网采用超文本传输协议（HTTP）和超文本标记语言（HTML）等技术，旨在为用户提供一种互相链接的、可浏览的文档集合。用户可以通过浏览器访问WWW上的各种信息资源，其中包括文本、图片、视频、音频等多种类型的数据。超链接是WWW最基本的概念，它使得用户可以轻松地跳转到其他文档或资源上。

组成结构
万维网的组成结构包括：

万维网服务器：存储和提供各种信息资源的计算机设备，一般包括Web服务器和数据库服务器等。

浏览器：作为用户与万维网交互的接口，允许用户查看、访问和搜索各种信息资源。

网页：由HTML等标记语言编写的文档，其中包含了各种信息和超链接。

超链接：用于将各个网页和资源相互连接起来的链接。

HTTP协议：超文本传输协议，用于在Web服务器和浏览器之间传输数据。

URL（Uniform Resource Locator）：用于标识和定位万维网上的资源的地址。

综上所述，万维网是一个由超链接组成的互联网服务系统，在用户和Web服务器、浏览器、网页、超链接、HTTP协议和URL等多种技术之间实现浏览、交互和搜索等功能。

HTTP

HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）是一种用于传输超媒体文档（如HTML）的协议，它是Web的基础。在Web中，客户端通过HTTP协议与服务器进行通信，向服务器请求数据或发送数据。下面是HTTP协议的一些基本概念和特点：

通信流程：HTTP通信由客户端发起请求，服务器返回响应两部分组成。客户端在发起请求时会指定HTTP的方法（GET、POST等）、URI（Uniform Resource Identifier，统一资源标识符）以及传输协议版本。服务器收到请求后，会返回对应的状态码、响应头和响应体。

请求方法：HTTP定义了几种不同的请求方法，包括GET（获取资源）、POST（提交数据）、PUT（替换）、DELETE（删除）等。

状态码：HTTP响应中包含的状态码用来表示请求的处理结果，它们分别代表不同的含义，比如200表示成功，404表示未找到资源，500表示服务器错误等。

Cookie：用于Web服务器向客户端发送数据、客户端再把数据传回服务器的机制，以记录用户的登录状态、浏览历史等信息。

缓存机制：为提高Web的性能，HTTP协议还规定了缓存机制，客户端可以缓存服务器返回的响应内容，避免重复请求相同的资源。

HTTPS：HTTP的安全版，采用SSL或TLS加密来保护数据传输安全。

HTTP协议是Web通信的基础，它的设计目的是为了保证Web数据传输的高效性和安全性。现在，绝大多数的Web应用都使用HTTP协议来进行通信，成为了Web通信标准之一。