（六）计网-应用层一、应用层概述二、网络应用模型三、DNS系统四、文件传输协议五、电子邮件六、万维网和HTTP协议

一、应用层概述

1. 应用层

  应用层对应用程序的通信提供服务。

2.应用层协议定义：

• 应用进程交换的报文类型，是请求还是响应？
• 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。

3. 应用层的功能：

• 文件的传输、访问和管理。
• 电子邮件。
• 虚拟终端。
• 查询服务和远程作业登录。

4. 应用层重要协议：

• FTP
• SMTP、POP3
• HTTP
• DNS

二、网络应用模型

1. 客户/服务器模型（C/S）

1.1 服务器

  提供计算服务的设备。

• 永久提供服务。
• 永久性访问地址/域名。

1.2 客户机

  请求计算服务的主机

• 与服务器通信，使用服务器提供的服务。
• 间歇性接入网络。
• 可能使用动态IP地址。
• 不与其他客户机直接通信。

1.3 应用

  web、文件传输FTP，远程登录，电子邮件。

2. P2P模型

• 不存在永远在线的服务器。
• 每个主机既可以提供服务，也可以请求服务。
• 任意端系统/节点之间可以直接通讯。
• 节点间歇性接入网络。
• 节点可能改变IP地址。
• 可扩展性好。
• 网络健壮性强。

三、DNS系统

1. 域名

  标号级别自左向右由低到高。

• 根：com后面的点。
• 低级域名
  • 国家顶级域名：cn、us、uk
  • 通用顶级域名：com、net、org、gov、int、aero、museum、travel
  • 基础结构域名/反向域名：arpa
• 二级域名：
  • 类别域名：ac、com、edu、gov、mil、net、org
  • 行政区域名：用于我国各省、自治区、直辖市 bj、js
  • 自行注册域名：cctv、cskaoyan
• 三级域名：
  • 自行注册域名：hust
• 四级域名：www、mail
  

2. 域名服务器

• 本地域名服务器：当一个主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文就发给本地域名服务器。

• 根域名服务器
  

• 顶级域名服务器：管理该顶级域名服务器注册的所有二级域名。

  • 区：DNS服务器所实际管辖的范围。

• 权限域名服务器：负责一个区的域名服务器。
  

3. 域名解析过程

3.1 递归查询

  主机先查询本地域名服务器，如果本地域名服务器中查不到，即本地域名服务器作为客户角色，再向根域名服务器进行查询。同理，根域名服务器查询不到，则根域名服务器作为客户角色，向下查询顶级域名服务器。以此类推，依次查询到全线运营服务器。找到域名所对应的IP地址，将这个ip地址返回给最终的主机。

3.2 迭代查询

  主机先查询本地域名服务器，如果本地域名服务器中查不到，即本地域名服务器作为客户角色，再向根域名服务器进行查询。后查询则一直由本地域名服务器进行DNS查询请求。

3.3 高速缓存：

• 提高域名查询速度。
• 高速缓存可以用来存放最近查过的域名，以及从哪里获得这个域名映射信息的记录。
• 为了保证高速缓存当中所存的内容基本正确，需要定期更新。即为每一项内容设置一个计时器，处理超过合理时间的项目。

四、文件传输协议

1. 文件传送协议FTP（File Transfer Protocol）

1.1 介绍：

  提供不同种类主机系统（硬、软件体系等都可以不同）之间的文件传输能力。

• FTP是基于客户/服务器（C/S）的协议。
• 用户通过一个客户机程序连接至在远程计算机上运行的服务器程序。
• FTP服务器：依照FTP协议提供服务，进行文件传送的计算机就是FTP服务器。
• FTP客户端：连接FTP服务器，遵循FTP协议与服务器传送文件的电脑就是FTP客户端。

1.2 FTP工作原理：

• 登陆：在地址框输入FTP的地址，正式登录FTP服务器并进行文件的传送过程。
  • FTP地址：用户名&密码。
  • 匿名登陆：
    • 互联网有很大一部分FTP服务器被称为“匿名”FTP服务器。这类服务器的目的是向公众提供文件拷贝服务，不要求用户事先在该服务器进行登陆注册，也不用取得FTP服务器的授权。
    • 匿名文件传输（Anonymous）：能够使用用户与远程主机建立连接并以匿名身份从全程主机上拷贝文件，而不必是该远程主机的注册用户。用户使用特殊的用户名“anonymous”登录FTP服务，就可访问远程主机上公开的文件。
• 服务器连接：FTP使用TCP实现可靠传输。
• 两端：客户端以及FPT服务器。一个FTP服务器的进程可以同时为多个客户进程来提供服务。
  • 服务器进程：

    • 一个主进程：负责接收新的请求。首先要打开服务器实现文件传输的一个熟知端口，使客户进程成功的连接上，等待客户进程发出连接请求，再进行数据的连接和传送。启动从属进程。

    • n个从属进程：每一个从属进程都可以处理单个客户请求。
      

    • 控制连接始终保持。

    • 数据连接保持一会。

    • 是否使用TCP 20 端口建立数据连接与传输模式有关。

    • 主动方式使用TCP20端口。

    • 被动方式由服务器和客户端自行协商决定（端口>1024）

1.3 FTP传输模式

• 文本模式：SACII模式，以文本序列传输数据。
• 二进制模式：Binary模式，以二进制序列传输数据。

2. 简单文件传送协议TFTP（Trivial File Transfer Protocol）

• 优点：
  • 小，易于实践。
  • 适用于UDP环境（例如：当需要将程序或者文件同时在许多机器下载的时候，经常使用TFTP）
  • 代码块所占内存较小。

五、电子邮件

1. 电子邮件的信息格式

• 信封：abc@163.com
• 内容：

  • 首部
    

  • 主体
    

2. 组成结构：

2.1 用户代理

  用户和电子邮件系统的接口，即通常情况下就是运行在电脑中的程序。用户代理可以为客户提供一个友好的接口。

• Foxmail、Outlook
• 功能：
  • 撰写
  • 显示
  • 处理
  • 通信

2.2 邮件服务器

• 功能
  • 发送和接收邮件。
  • 向发送人报告邮件传送结果。

2.3 协议

• SMTP（发送协议）
• POP3、IMAP（接收协议）
  

3. 协议

3.1 简单邮件传送协议SMTP

• SMTP协议规定了在两个相互通信的SMTP进程之间应如何交换信息。

• 负责发送邮件的SMTP进程就是SMTP客户，负责接收邮件的进程就是SMTP服务器。

• SMTP规定了14个命令（几个字母）和21种应答信息（三位数字代码+简单文字说明）。

• SMTP通信三个阶段：

  • 连接建立
    

  • 邮件传送（A、B分别指SMTP客户端和SMTP服务器端）
    

  • 连接释放
    

• SMTP缺点：

  • SMTP不能传送可执行文件或者其他二进制对象。
  • SMTP仅限于传送7位ASCII码，不能传送其他非英国国家的文字。
  • SMTP服务器会拒绝超过一定长度的邮件。

• 改进：通用因特网邮件扩充MIME，使电子邮件可以支持声音、图像、视频、多种国家语言等等。使得传输内容丰富多彩。
  

3.2 邮局协议POP3

• POP3工作方式
  • 下载并保留（在服务器）
  • 下载并删除。

3.3 网际报文协议IMAP

 - IMAP协议比POP协议复杂。当用户PC上的IMAP客户程序打开IMAP服务器的邮箱时，用户可以看到邮箱的首部，若用户需要打开某个邮件，该邮件才上传到用户的计算机上。
 - IMAP可以让用户在不同的地方使用不同的计算机随时上网阅读处理邮件，还允许只读取邮件中的某一个部分（先看正文，在有wifi的时候再下载附件）。

4. 基于万维网的电子邮件

  方便 !

六、万维网和HTTP协议

1. 万维网概述

• 万维网WWW（word wide web）是一个大规模的、联机式的信息储藏所/资料空间，是无数个网站站点和网页的集合。
• 统一资源定位符URL唯一标识资源（文字、视频、音频。。。）
  
• 用户通过点击超链接获取资源，这些资源通过超文本传输协议HTTP传送给使用者。
• 万维网以客户/服务器方式工作，用户使用的六游览器就是万维网客户程序，万维网文档所驻留的主机运行服务器程序。
• 万维网使用超文本标记语言HTML，使得万维网页面设计者可以很方便的从一个界面链接转到另一个界面，并能够再自己的屏幕上显示出来。

2. 超文本传输 协议HTTP

2.1 定义：

  HTTP协议定义了浏览器（万维网客户进程）怎么向万维网服务器请求万维网文档，以及服务器怎么把文档传送给浏览器。

2.2 用户浏览页面方法：

• 输入URL
• 点击超链接。

2.3 具体过程

• 浏览分析URL
• 浏览器向DNS请求解析IP地址。
• DNS解析出IP地址。
• 浏览器与服务器建立TCP连接。
• 浏览器发出取文件命令。
• 服务器响应。
• 释放TCP连接。
• 浏览器显示。
• 注：浏览器可以只下载文本部分。

2.4 特点：

• HTTP协议是无状态的。（无记忆的）
  • 但在实际工作中，一些万维网需要能够识别用户。则用cookie实现。
  • cookie是存储在用户主机中的文本文件，记录一段时间内某用户（使用识别码识别，如“123456”）的访问记录。提供个性化服务。
• HTTP采用TCP作为运输层协议，但HTTP协议本身是无连接的（通信双方在交换HTTP报文之前不需要先建立HTTP连接）。
• HTTP连接方式：

  • 持久连接Keep-alive
    

    • 非流水线
    • 流水线

  • 非持久连接Close
    

2.5 报文结构

• HTTP报文

  • 请求报文
  • 响应报文

• HTTP报文是面向文本的，因此在报文中的每一个字段都是一些ASCII码串。
  
  

• 状态码:

  • 1xx表示通知信息的，如请求收到了或正在处理。
  • 2xx表示成功，如接受或知道了。
  • 3xx表示重定向，如要完成请求还必须采取进一步的行动。
  • 4xx表示客户的差错，如请求中有错误的语法或不能完成。
  • 5xx表示服务器的差错，如服务器失效无法完成请求。

最后

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