1、应用层

Q：网络应用与单机应用有哪些本质上的不同
A：主要有以下几点

Q：网络应用应该采取什么样的体系结构
A：

Q：对比优缺点
A：

服务器/客户机（C/S）

服务器

• 7*24小时提供服务
• 永久性访问地址/域名

• 利用大量服务器实现可扩展性

  客户机

• 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

• 不会与其他客户机直接通信

  P2P

  例如：文件共享

• 没有永远在线的服务器

• 任意端系统之间可以直接通讯
• 节点间歇性接入网络
• 节点可能改变IP

相对于C/S架构，是高度可伸缩的，但是难于管理

混合结构

将两种结构混合在一起使用

2、网络应用进程通信

Q：同一主机上运行的进程如何进行通讯
A：

• 进程间通信机制
• 操作系统提供通讯

Q：不同主机上的进程如何进行通信
A：

• 消息交换

套接字：Socket

进程间的通信就是使用套接字（Socket）发送/接收消息进行实现

如何寻址进程

不同主机上的进程间通信，必须让每一个进程拥有标识符
Q：主机有了IP后，是否可以定位进程
A：否，同一台主机上肯呢个同时有多个进程需要通信

为了解决寻址，为每一个进程分配端口号

IP地址加上端口号标识唯一进程

**

应用层协议

网络应用需要遵循应用层协议
公开协议

• 有RFC（Request For Comments）定义（RFC）
• 允许互操作
• HTTP SMTP ……

私有协议

• 多数P2P文件共享应用

应用层协议内容

• 消息类型
  • 请求消息
  • 响应消息
• 消息语法（Syntax）/格式
  • 消息中有哪些字段
  • 每个字段如何进行描述
• 字段的语义（Semantics）
  • 字段中信息的含义
• 规则（Rule）
  • 进程何时发送/响应 消息

3、网络应用的需求与传输层服务

网络应用对传输服务的需求

数据丢失（Data Lose）/可靠性

• 某些应用可以允许（网络电话）
• 某些应用不能容忍（文件传输 telnet）

时间/延迟（Time Sensitive）

• 有些应用只有在延迟足够低的情况下才能“有效”
  • 网络电话，网络游戏

带宽（BandWidth）

• 某些应用只有在贷款达到最低要求时才“有效”：网络视频
• 某些应用能够适应任何带宽——弹性应用：电子邮件

Internet 提供的传输服务

TCP服务

• 面向连接
• 可靠的传输
• 流量控制
• 拥塞控制

• 不提供：

  • 时间/延迟保障
  • 最小带宽保障

    UDP服务

• 无连接

• 不可靠的数据传输
• 不提供：
  • 可靠性保障
  • 流量控制
  • 拥塞控制
  • 延迟保障
  • 带宽保障

4、web应用与HTTP

www：world wide web
网页
网页互联
URL： Schema://host:port/path

Q：HTTP使用TCP传输服务
A：

HTTP连接

非持久性连接

• 每个TCP连接最多运行传输一个对象
• HTTP1.0版本开始使用
• 实际过程：
• 

响应时间

RTT：从客户端发送一个很小的数据包到服务器并返回所经历的时间

问题

• 每个对象需要2个RTT
• 操作系统需要为每一个TCP连接开销资源

• 浏览器会打开多个并行的TCP连接以获取网页所需对象，

  持久性链接

• 每个TCP连接运行传输多个对象

• HTTP1.1版本默认使用持久性连接
• 发送响应后，服务器保持TCP连接的打开
• 后续的HTTP消息可以通过该连接继续发送

无流水的持久性连接

客户端只有是个厚道前一个响应后才会发送新的请求
每个被引用的对象耗时1个RTT

有流水的持久性连接

HTTP1.1的默认选型
客户端只要遇到一个引用对象就尽快发出请求
理想情况下，收到所有的引用对象只需要消耗约1个RTT

HTTP请求消息

请求消息

• 请求行（GET/POST）
• 头部行（Host/User-agent/connection/Accept-language）

HTTP响应消息

响应消息

Cookie技术

Q：为什么需要Cookie
A：很多应用需要服务器掌握客户端的状态，某些网站为了辨别用户身份，进行session跟踪而存储在客户端上的数据（加密存储）

Cookie组件

• HTTP响应消息的cookie头部行
• HTTP请求消息的cookie头部行
• 保存在客户端的cookie文件
• web服务器端的数据库

Cookie作用

• 身份认证
• 购物车
• 推荐
• web email

cookie会造成隐私问题

web缓存/代理服务器技术

在不访问服务器的前提下满足客户端的HTTP请求

Q：为什么使用这种技术
A：

• 缩短客户请求的响应时间
• 减少机构的流量
• 在大范围内实现内容分发

如果所请求的对象存在于缓存服务器中，则直接返回对象，否则请求原始服务器
缓存即充当客户端，也充当服务器，一般由ISP进行架设（例如CDN加速）

Email应用

email应用

构成

• 邮件客服端
  • 读/写邮件
• 邮件服务端
  • 存储邮件
  • 消息队列：存储等待发送的Email
• SMTP协议
  • 邮件应用之间的协议
• POP3协议
• IMAP协议

DNS应用

DNS Domain Name System

Internet上主机/路由器的识别问题

• IP地址
• 域名：www.baidu.com

Q：域名和IP如何映射
A：

DNS服务

• 域名向P地址的翻译
• 主机别名
• 邮件服务器别买
• 负载均衡：Web服务器

Q：为什么不使用集中式的DNS
A：

• 单点失败问题
• 流量问题
• 距离问题
• 维护性问题