第六章 应用层

C/S方式和P2P方式

• 客户-服务器方式

  • 客户、服务器指的是通信中所涉及的两个应用进程
  • 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方
  • 服务器总是处于运行状态，等待客户的服务请求，服务器具有固定端口号，服务器主机也有固定的IP地址
  • C/S是服务集中型的

• 对等方式

  • 没有固定的服务请求者和服务提供者，彼此对等，对等方之间直接通信
  • 服务分散型
  • 可拓展性，性能不会随规模变大而降低，因为多了一个请求者，就多了一个提供者

DHCP服务器

DHCP作用

• 逐个配置DNS十分麻烦
• DHCP实现了网络中的各主机从DHCP服务器自动获取配置信息的功能

DHCP分服务器进程和客户进程，其报文通过UDP封装，服务器端口号67，客户端口68

其流程如下：

1. 客户向服务器发送DHCP发现报文(DHCP DISCOVER，内有事务ID和客户端的MAC地址)，源IP地址是 0.0.0.0 (还没分配) ，目的地址是255.255.255.255，广播发送，目的是给所有的DHCP服务器发送请求
2. DHCP服务器查看自己的数据库是否有相应MAC的配置信息，如果有，就按信息配置，如果没有，就按默认信息配置，发送DHCP提供报文(DHCP OFFER)，广播发送，为了使没有IP地址的主机收到这个信息
   • DHCP OFFER中有：
     • 事务ID
     • IP地址，子网掩码，地址租期，默认网关，DNS服务器
3. DHCP客户选择接收到的一个OFFER信号(一般先到先选)，然后向DHCP服务器报告自己的选择，此时地址与之前相同（此过程客户还会使用ARP来判断是有其他客户使用，如果有，则发送谢绝报文）
4. DHCP服务器收到并确认之后，发送DHCP ACK，确认使用
5. 在0.5倍租用期时，会发送DHCP REQUEST报文，IP地址全部确定，如果DHCP服务器发送ACK报文，则得到新的租用期，如果发送NACK，则立即停止该地址，重新申请
6. 如果DHCP服务器没有响应，则在0.875租用期时再次发送请求，还没有，就到期后再次广播申请

如果跨网络分配，需要将路由器配置DHCP服务器的IP地址，使之称为DHCP中继代理，因为广播会被路由器丢弃，但是单播不会，路由器有了单播IP之后，客户发送请求可以直接通过这个单播IP发到DHCP服务器

DNS服务器

DNS大多数域名在本地解析，少量在因特网上解析，效率很高

采用层次树状结构，每一级域名不超过63个字符，不区分大小写，低域名在左，完整域名不超过255

UDP封装，端口号53

顶级域名由ICANN(因特网名称与数字地址分配机构)管理

常见域名如图

国家顶级域名和通用顶级域名是同级别的，与二级域名就算名字相同，其层级也不同

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

查询方式

DNS递归查询： 用户主机

• 本地域名服务器
• 根域名服务器
• 顶级域名服务器
• 权限域名服务器
• 逐层往下

迭代查询

• 一级一级查
• 每一级告知下一级的地址

实际上是二者结合使用，同时结合高速缓存，存放了查询过域名以及相关记录，定时删除

文件传送协议FTP

FTP(File Transfer Protocol)

交互式访问，指明文件的类型和格式，允许文件具有存取权限

FTP屏蔽了各计算机系统的细节，适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件

主动模式：

• 端口号21 与客户建立起TCP连接，用于传输控制命令，一直开启
• 端口号20 与客户另一个端口号建立TCP连接，用于传输文件，传输时开启

被动模式：

• 不同之处在于，有数据传输时，FTP客户通知FTP服务器开启临时端口等待连接，主动模式通知是服务器发起连接

也就是建立在TCP之上的

电子邮件

用户代理，邮件服务器（网络提供商），电子邮件所需的协议

• 用户协议又称电子邮件客户端软件
• 邮件服务器负责发送和接收邮件，负责维护用户的邮箱
• 协议包括发送协议(SMTP)和邮件读取协议(POP3)

发送流程

基于SMTP的工作原理如下，需要注意共14条命令，21中应答，用于从代理到服务器，服务器到服务器，但不用于从服务器到代理（读取）

SMTP

分为：

• 首部
• 主体 两部分

SMTP有如下缺陷：

• SMTP协议只能传送7比特ASCII码文本数据，不能传送可执行文件或其他的二进制对象。
• SMTP不能满足传送多媒体邮件(例如带有图片、音频或视频数据)的需要。并且许多其他非英语国家的文字(例如中文、俄文、甚至带有重音符号的法文或德文)也无法用SMTP传送。

为解决SMTP传送非ASCII码文本的问题，提出了多用途因特网邮件扩展MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions)

• 增加了5个新的邮件首部字段，这些字段提供了有关邮件主体的信息。
• 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。

POP3 和 IMAP 管理，读取

POP3：

• 智能下载或删除方式，下载保留方式管理邮件
• 不允许用户在邮件服务器上管理自己的邮件

IMAP：

• 用户在自己的计算机上就可以操控邮件服务器中的邮箱

都是基于TCP连接的客户/服务器方

基于WWW的电子邮件

浏览器登录邮件服务器万维网网站来管理邮件

WWW万维网

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，以及万维网服务器怎样把万维 网文档传送给浏览器。

分为非持续链接方式（HTTP1.0)： 每次请求都要建立TCP连接

持续链接方式（HTTP1.1)： 保持连接，只要文档在同一服务器上

HTTP版本与连接方式不一定直接相关，详见其报文

流水非流水： 是否请求完一次数据再请求

HTTP报文格式

HTTP是面向文本的，每个字段都是一些ASCII码，字段的长度不确定

Cookie是一种对无状态的HTTP进行状态化的技术

其原理为：

万维网缓存与代理服务器

• 使用缓存机制
• Web缓存，又称代理服务器
• 新请求到达时，发现这个请求与赞数存放的请求相同，返回暂存的响应，不需要按URL地址再次访问该资源
• 代理服务器中文档有时间限制，如果过期会再向原资源获取

题