应用层总结

{
计算机网络应用体系结构
网络应用通信基本原理
域名系统（DNS）
万维网应用
Internet电子邮件
FTP
P2P应用
Scoket编程基础
}

计算机网络应用体系结构

客户/服务器（C/S）结构网络应用
客户/服务器（C/S）结构的网络应用是最典型、最基本的网络应用。
www应用；文件传输；电子邮件；

客户/服务器（C/S）结构的特点：

1. 网络通信双方分为客户程序和服务器程序，用户与用户之间不进行直接通信
2. 服务器程序需先运行起来，做好接受通信的准备
3. 客户程序后运行，主动与服务器进行通信。

纯P2P结构应用；
P2P (Peer to Peer)：通信双方没有传统意义上的客户服务器之分，‘地位’对等，通信双方都具备客户与服务器的特征。

混合结构网络应用
混合结构网络应用将C/S应用和P2P应用相结合。

网络通信应用通信基本原理

{
网络应用的基本通信过程
网络应用编程接口
}

网络应用的基本通信过程

网络应用的基本通信过程就是运行在不同主机上的应用进程间以C/S方式进行的通信。

网络应用编程接口

典型的网络应用编程接口是套接字（Socket）。
对于一个传输层协议，需要为其接口的每个套接字分配特定的编号，标识该套接字，该编号称为端口号

域名系统（DNS）

{
域名系统
层次化域名空间
域名服务器
域名解析过程
}

域名系统

例如：
IP 地址： 115.239.211.122（计算机通信的时候使用）
域名：www.baidu.com （人用的）

域名系统的作用：
域名系统将域名映射为IP地址。
实现映射的过程，称为域名解析。

域名解析的原理：
为了实现域名解析，域名系统会建立分布式数据库，存储域名与IP地址的映射关系数据。

层次化域名空间

域名的命名方式:层次树状结构命名方式 。每个域名由不同级别的域名构成，各个层级域名之间用点分隔。
www .baidu .com —————www==》三级域名 | baidu ===》 二级域名 | com ===》顶级域名

顶级域名的分类 :

1. 国家顶级域名： cn. us,uk等。
2. 通用顶级域名： com, org, gov等。
3. 基础结构域名： 只有一个arpa

域名服务器

域名服务器的分类：
根据其主要保存的域名信息以及在域名解析过程的作用，可以分为根域名服务器、顶级域名服务器、权威域名服务器、中间域名服务器。

根域名服务器：根域名服务器是最重要的服务器，全球有13个，保存所有顶级域名服务器的域名和IP地址。
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。
权威域名服务器：负责一个区的域名服务器，保存该区中的所有主机域名和IP地址。
中间域名服务器：不是以上三种的域名服务器。

本地域名服务器：是主机进行域名查询时首先被查询的域名服务器

域名解析过程

递归解析：代替查询主机或其他域名服务器，进行进一步的域名查询，并将 最终解析结果发送给查询主机或服务器。 (只要结果)

迭代解析：不会代替查询主机或其他域名服务器，进行进一步的域名查询， 只是将下一步要查询的服务器告知查询主机或服务器。 （过程和结果）

万维网应用

{
万维网应用结构
http
cookie
}

万维网应用结构

万维网应用结构主要包括： 浏览器、web服务器、http协议。
Web服务器： Web应用的服务器软件，存储并管理供用户请求浏览的Web页面(Web文档)。
浏览器：Web应用客户端软件，即Web应用的客户代理。
超文本传输协议(HTTP)：客户和服务器间的交互基于应用层的协议HTTP。

URL：统一资源定位符。
URL地址主要两个部分组成：存放对象的主机域名（或IP地址）和对象的路径名称。 例： http://www.abc.edu.cn/cs/index.html 。

URL的寻址方式确保万维网上的每个Web页面或对象都有一个唯一的标识符

HTTP

HTTP（HyperText Transfer Protocol）是Web应用的应用层协议，定义浏览器如何向Web服务器发送请求以及Web服务器如何向浏览器进行响应。 目前主要使用的HTTP/1.0和HTTP/1.1，尤其以HTTP/1.1为主流。

http连接
浏览器在向服务器发送请求之前，首先需要建立TCP连接，然后才能发送HTTP请求报文，并接收HTTP响应报文。
根据HTTP使用TCP连接的策略不同，可以分为非持久连接的HTTP和持久连接的HTTP，HTTP1.0默认使用非持久连接。

HTTP客户进程向服务器请求建立连接。从客户发送连接请求，到收到服务器连接确认，用时一个往返时间（Round Trip Time,RTI）。作为一个时间单位来使用。

非持久连接：
非持久连接 非持久连接是指HTTP客户与HTTP服务器建立TCP连接后，通过该连接发送HTTP请求报文，接收HTTP响应报文，然后断开连接。 HTTP1.0默认使用非持久连接。

非持久连接HTTP的响应时间 以请求浏览一个引用3个JPEG小图像的Web页面为例 URL地址：http://www.abc.edu.cn/cs/index.html

1、一共8个RIT时间（往返时间）
2、请求每个对象是，都要新建立TCP连接，都要经历TCP拥塞控制的慢启动阶段。

并行连接
通过建立多条并行TCP连接，并行发送HTTP请求和并行接收HTTP响应。

1、四个4个RIT。通常情况下，并行连接可以有效提高HTTP性能，减少Web页加载时间。
2、并行连接会增加客户端主机的资源开销，如内存开销。因此系统通常同时建立的并行TCP连接数有限制。
3、服务器通常也会对来自同一客户的并行TCP连接数有所限制。

非流水方式持久连接
也称为非管道方式持久连接，客户端在通过持久连接收到前一个响应报文后，才能发出对下一个对象的请求报文。

流水方式持久连接也称为管道方式持久连接，客户端在通过持久连接收到前一个响应报文后，才能发出对下一个对象的请求报文。

HTTP 报文 ：请求报文和响应报文

请求报文：
起始行、（请求行）方法（get/head/post/option/put）、 URL、 HTTP版本、
首部行、（携带附加信息）
空白行、CRLF（回车：CR；换行：LF）
报文主体、实际要传输的内容

响应报文：
起始行、（状态行）HTTP版本、状态码、原因短语
首部行、（携带附加信息）
空白行、CRLF（回车：CR；换行：LF）
报文主体、实际要传输的内容

HTTP状态码：3位十进制数，并利用第一位十进制数字区分5类状态码。

常见的HTTP状态码 ：

Cookie

HTTP服务器并不保存关于客户的任何信息，所以又被称为无状态协议。Web应用引入Cookie机制，用于用户跟踪。 例如：用户每次登录论坛时，都需要重新输入用户名和密码。
Cookie（小型文本文件）：某些网站为了辨别用户身份、进行会话跟踪而存储在用户本地终端上的数据。
Cookie技术主要包括4部分内容：
1、HTTP响应报文中的Cookie头行：Set-Cookie。
2、用户浏览器在本地存储、维护和管理的Cookie文件。
3、HTTP请求报文中的Cookie头行：Cookie。
4、网站在后台数据库中存储、维护Cookie信息：分配给用户ID、每个ID用户在本网站的访问特征等。

Internet电子邮件

{
电子邮件系统结构
SMTP
电子邮件格式与MIME
邮件读取协议
}

电子邮件系统结构

1. 邮件服务器
2. 简单邮件传输协议（SMTP）
3. 用户代理
4. 邮件读取协议（ POP3、IMPA、HTTP）

邮件服务器：发送和接收邮件，向发信人报告邮件传送情况（已交付、被拒绝、丢失等），是电子邮件体系结构的核心。

用户注册
分配存储空间
用户邮箱名在邮件服务器域名

邮件发送过程：
假设： 我向你发送邮件。

1. 邮件首先被发送到我的邮件服务器的外出邮件队列中。
2. 我的邮件服务器一次从队列中取出邮件， 并基于SMTP发送邮件。
3. 如果成功发送，从邮件队列中清除，
4. 不成功则保存在我的邮件队列中。每隔30min重新发送一次。
5. 如果几天后还不成功， 删除邮件， 并通知我邮件发送失败。

用户代理是电子邮件应用的客户端软件。
Outlook，Apple Mail，Fox Mail等~
支持用户撰写、显示、处理和收发邮件。
为用户阅读、回复、转发、保存和撰写邮件提供编辑与操作环境。

简单邮件传输协议 (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP) 是Internet电子邮件中核心应用层协议。实现邮件服务器之间或用户代理到邮件服务器之间的邮件传输。

SMTP通过3个阶段的应用层交互完成邮件的传输： 握手阶段， 邮件传输阶段， 关闭阶段。

SMTP定义了14条命令，每条命令用4个字母组成。
例如：
HELO：标识发件人自己的身份；
DATA：通知服务器准备开始发送邮件内容；
QUIT：命令退出；

SMTP定义了21种应答信息，一般只有一行，由3位数字的代码开始，后面附上（也可不附）简单的文字说明。

SMTP客户（C）和SMTP服务器（S）之间一封简单邮件传输的交互过程
示例：

握手阶段：
S: 220 mail.abc.com
C: HELO xyz.hit.edu.cn
S: 250 Hello xyz.hit.edu.cn,pleased to meet you

邮件传输阶段：
C: MAIL FROM:user_a@xyz.hit.edu.cn
S: 250 user_a@xyz.hit.edu.cn … Sender ok
C: RCPT TO:user_b@mail.abc.com
S: 250 user_b@mail.abc.com … Recipient ok
C: DATA
S: 354 Enter mail,end with “.” on a line by itself
C: Are you available tonigth?
C: How about going to the cinema together?
C: .

关闭阶段：
S: 250 Message accepted for delivery
C: QUIT
S: 221 mail.abc.com closing connection

SMTP 的特点：

1. SMTP只能传送7位ASCⅡ码文本内容，包括SMTP命令、应答消息以及邮件内容。
2. SMTP传送的邮件内容中不能包含“CRLF.CRLF”，因为该信息用于标识邮件内容的结束。
3. SMTP是“推动”协议。（补充：HTTP是“拉动”协议）
4. SMTP使用的TCP链接是持久的。

电子邮件格式：
首部、空白、行主体。

邮件中常见的首部行内容：

SMTP只能传输7位ASCII码文本内容，所以在传输非7位ASCII码文本内容时，必须依据一个标准将非7位ASCII码文本内容转换位7位ASCII码文本内容，然后再传输。

互联网邮件扩展（Multipurpose Internet Mail Extensions,MIME）

MIME主要包括的内容：

1. 5个MIME邮件首部字段 ：

1. 定义了多种邮件内容的格式，对多媒体电子邮件的表示方法进行了标准化
2. 定义了邮件传送编码，可对任何内容格式进行转换，从而适合通过SMTP进行传送

第三版邮局协议： （Post Office Protocol - Version 3，POP3）
互联网邮件访问协议： （ Internet Message Access Protocol，IMAP）
Web邮件系统的邮件读取协议：（HyperText Transfer Protocol，HTTP）