计算机网络学习—应用层的概述

Posted 2021-05-16 乘风破浪的程序媛

计算机网络学习（九）—应用层的概述

一、应用层概述

二、服务器方式和对等方式

三、动态主机配置协议DHCP

四、域名系统DNS

五、文件传输协议FTP

六、电子邮件

七、万维网

一、应用层概述

• 应用层是计算机网络体系结构的最顶层，是设计和建立计算机的最终目的，也是计算机发展最快的部分。
• 早期基于文件的应用（电子邮件、远程登录、文件传输、新闻组）
  
  二、服务器方式和对等方式
• 网络应用程序运行在处于网络边缘的不同的端系统上，通过彼此间的通信来完成某项任务
• 开发一种新的网络应用层首先啊哟考虑的问题是网络应用程序在各种端系统上的组织方式和它们之间的关系

目前流行的主要有以下两种：

• 客户/服务器（Client/Server C/S）方式

• 对等（Peer-to-Peer ,P2P）方式

客户/服务器（Client/Server C/S）方式

• 客户和服务器是指通信中所涉及的两个应用进程

• 客户 /服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系

• 客户是服务请求方，服务器是服务提供方

• 服务器总是处于运行状态，并等待客服的服务请求，服务器具有固定的端口号（例如HTTP服务器的端口号默认为80），而运行服务器的主机也有固定的IP地址

• C/S方式是因特网上传统的、同时也是最成熟的方式，很多我们熟知的网络采用的都是C/S方式，例如万维网WWW吧、电子邮件、文件传输FTP等等

• 基于C/S方式的应用服务通常是服务集中型的，即应用服务集中层在网络比客户计算机少得多的服务器计算机上。

• 由于一台计算机要为多个客户机提供服务，在C/S中，常常会出现计算机跟不上总舵客户的请求的情况

• 为此，在C/S应用中，常用的计算机（或者服务器）构建一个强大的虚拟服务器

对等（Peer-to-Peer ,P2P）方式

• 在P2P方式中，没有固定的服务请求者和服务提供者，分布在网络边缘各端系统中的应用进程是对等的，被称为对等方，对等方之间直接通信，每个对等方既是服务的请求者，又是服务的提供者。
• P2P是服务分散型的，因为服务不是集中在少数几个服务中，而是分散在大量对等计算机中，这些计算机不是为服务商所有，而是为个人控制的桌面计算机和笔记本电脑，
  他们通常位于住宅，校园和办公室中。
• P2P最突出的特点就是它的可扩展性，因为系统每增加一个对等方，不仅增加的是 服务的请求者，同时也增加了服务的提供者，系统性能不会因为规模的增大而降低
• P2P方式具有成本上的优势，因为它通常不需要庞大的服务设施和服务宽带，为了降低成本，服务提供商将P2P方式应用的兴趣越来越大。

总结如下：

三、动态主机配置协议DHCP

四、域名系统DNS


因特网采用若干个分组组成，各分量之间用点隔开，分别代表不同级别的类名

• 每一级的域名都是由英文字母和数字组成，不超过36个字符，不区分大小写
• 级别最低的域名写在最左边，而级别最高的顶级域名写在最右边
• 完整的域名不超过255个字符
• 域名系统既不规定一个域名需要包含多少个下级域名，也不规定每一级域名代表着什么意思。

顶级域名TLD分三类：

• 国家顶级域名nTLD：采用ISO 3166的规定。如cn表示中国，uk表示英国，us表示美国等等。
• 通用顶级域名：gTLD 最常用的顶级域名主要有以下七个
  
• 反向域：用于反向域名解析，即IP地址反向解析为域名
• 在国家顶级域名下注册的二级域名均由该国家自行确定，例如，顶级域名为jp的日本，将其教育和企业机构的二级域名定为ac和 co,而不用edu和com

我国将二级域名划分为以下两类：

类别域名

行政区域名

因特网的域名空间

域名和IP地址的映射关系必须保存在域名服务器中，供所有其他应用查询，显然不能将所有的信息都存储在一台域名服务器中，DNS使用分布在各地的域名服务器来实现域名到IP地址的转换

域名服务器可以划分一下四种不同的类型：

DNS域名解析的查询模式

• 递归查询
• 迭代查询（又称转寄查询）

递归查询

迭代查询（又称转寄查询）

为了提高DNS的查询效率，并减轻根域名服务器的负荷和减少因特网上的DNS查询报文数量，在域名服务器中广泛的使用了高速缓存，高速缓存用来存放最近查询过的域名以及从何处获得域名映射信息的记录。

• 由于域名到IP地址的映射关系并不是永久不变的，为保存高速缓存中的内容是否正确，域名服务器应为每项内容设置计时器并删除超过合理时间的项（例如：每个项目只存放两天）
• 不但在本地域名服务器中需要缓存，在用户主机中也很需要。

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五、文件传输协议FTP

• 将某台计算机中的文件通过网络传送到可能相距很远的另一台计算机中，是一项基本的额网络应用，即文件传送

• 文件传送协议FTP是因特网上使用最广泛的文件传送协议

• FTP提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式（如指明是否使用ASCII），并允许文件具有存取权限（如访问文件的用户必须必须经过授权，并输入有效的口令）

• FTP屏蔽了各类计算机系统的细节，因而适用于在异构网络中任意计算机之间传送
  文件。
  在因特网发展的早期阶段，用FTP传送文件占整个因特网的通信的三分之一，而由电子邮件和域名系统所产生的通信量还要小于FTP所产生的的通信量，只是到了1995年，万维网WWW的通信量才首次超过了FTP
  
  FTP的基本工作原理
  
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  六、电子邮件

• 电子邮件是因特网上最早流行的一种应用，并且是当今世界上因特网最重要、最实用的应用之一

• 电子邮件系统采用的是客户/服务器的方式

• 电子邮件系统的三个主要组成构建：用户代理、邮件服务器、以及电子邮件所需要的协议。

• 用户代理是用户与电子邮件系统的接口，又称为电子邮件客户端软件

• 邮件服务器是电子邮件系统的基础设施，因特网上所有的ISP都有邮件服务器，其功能是发送和接收邮件，同时还要负责维护用户的邮箱

• 协议包括邮件发送协议（例如SMPT）和邮件读取协议（例如POP3、IMAP）
  
  简单邮件传送协议（SMTP）的基本工作原理
  

• 电子邮件的信息格式并不是由SMTP定义的，而是在RFC882中单独定义的

• 一个电子邮件由信封和内容两部分组成，而内容由首部和主体两部分组成
  

• SMTP协议只能传送ASCII码，不能传送可执行文件或者其他的二进制对象

• SMTP不能满足传送多媒体邮件（例如带有图片、音频或者视频数据）的需要，并且许多其他非英语国家文字（例如中文、俄文、德文）也无法用SMTP传送

为了解决传送非ASCII码文本的问题，提出了多用途因特网邮件扩展MIME

• 增加了5个新的邮件首部字段，这些字段提供了邮件主题的信息

• 定义了许多邮件内容的格式，对多媒体电子邮件的表示方法进行了标准化

• 定义了传送编码，可对任何内容格式进行转换，而不会被邮件系统改变

常用的邮局协议有以下两个：

七、万维网

• 为了方便访问在世界范围的文档，万维网说一个统一资源定位符来指明因特网上任何种类的资源的位置

URL的一般形式由以下四个部分组成：

超文本传输协议（HTTP）

• HTTP定义了浏览器（即万维网客户进程）怎样向万维网服务器请求万维网文档，以及万维服务器怎样把万维网文档传送给浏览器

HTTP的报文格式

• HTTP是面向文本的，其报文的每一个字段都是ASCII码串，并且每个字段的长度都是不确定的
  
  
  
  使用Cookie在服务器上记录用户信息
• Cookie提供了一种机制使得万维网服务器能够记住用户，而无需主动提供用户标识符信息，也就是说，Cookie是一种无状态的HTTP进行状态化的技术
  
  万维网缓存与代理服务器
• 万维网缓存又称为Web缓存，可位于客服机，也可位于中间系统上，位于中间系统上的Web缓存又称为代理服务器
• Web缓存就是最近的一些请求和响应缓存在本地磁盘中，当新请求达到时，若发现这个请求与暂时存放的请求相同，就返回暂存的响应，而不需要按照URL的地址再次去因特网访问该资源
  
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