计算机网络-Part6——应用层

[TOC]

image-20211206204714816

网络应用模型

  • 应用层概述
    • 应用层对应用程序的通信提供服务。
  • 应用层协议定义：
    • 应用进程交换的报文类型，请求 or 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。
  • 应用层的功能：
    • 文件传输、访问和管理
    • 电子邮件
    • 虚拟终端
    • 查询服务和远程作业登录
  • 应用层的重要协议：
    • FTP
    • SMTP、POP3
    • HTTP
    • DNS
  • 客户/服务器（Client/Server）模型
    • 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
    • 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
      • 可使用动态 IP 地址
      • 不与其他客户机直接通信
    • 应用：Web，文件传输 FTP，远程登录，电子邮件
  • P2P （Peer-to-Peer）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

DNS 系统

  • DNS 服务的作用：将域名解析成 IP 地址。
  • 域名级别
  • 域名服务器
    • image-20211207090429846
  • 域名解析过程
    • 本地域名服务器中设有高速缓存，能够暂存各个服务器及域名的解析 ip。
    • image-20211207091244405

文件传输协议 FTP

  • 文件传送协议 FTP（File Transfer Protocol）
    • 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。
    • 简单文件传送协议 TFTP（Trivial File Transfer Protocol）
  • FTP 是基于客户/服务器（C/S）的协议
    • 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。
    • 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。
  • 工作原理
    • FTP 使用 TCP 实现可靠传输。
      • 控制连接始终保持（会话期间打开）
      • 数据连接不会始终保持（文件传输期间打开）
    • 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 TCP 20 端口 （含端口的 Port 命令）
      • 被动方式由服务器和客户端自行协商决定，服务器的端口 >1024（Pasvt 命令）
    • image-20211207092821036
  • 传输模式：
    • 文本模式：ASCII 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。

电子邮件

image-20211207124939809

  • image-20211207094450303
    • 用户代理（Foxmail、Outlook）：1. 撰写；2. 显示；3. 处理；4. 通信
    • 邮件服务器：1. 发送&接收邮件；2. 向发件人报告邮件传送结果
  • SMTP（简单邮件传送协议）
    • SMTP 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。
    • TCP 连接、端口号 25、C/S
    • SMTP 规定了 14 条命令（几个字母）和 21 种应答信息（三位数字代码+简单文字说明）。（考研不会考察具体细节）
      • image-20211207122248575
    • SMTP 的缺点：
      • 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，不能传送其他非英语国家的文字。
      • SMTP 服务器会拒绝超过一定长度的邮件。
  • MIME（通用因特网邮件扩充）
    • 是 SMTP、POP3 的扩充。使传输内容支持声音、图像、视频、多国家语言。
    • image-20211207124117062
  • POP3（邮局协议）
    • 只存在于查阅邮件的环节
    • TCP 连接、端口号 100、C/S
    • POP3 对于用户查阅邮件之后的操作
      • 下载并保留（在服务器）
      • 下载并删除
  • IMAP（网际报文存取协议）
    • IMAP 协议比 POP 协议复杂。
    • IMAP 协议与 POP 协议一样处于查阅邮件的部分。
    • IMAP 允许只读取邮件中的某一个部分（先看标题正文，有 WiFi 的时候再下载附件）。
  • 基于万维网的电子邮件
    • 用户与服务器的交互都转为 HTTP，服务器之间还是 SMTP。
    • 特点：更方便
    • image-20211207125727764

万维网和 HTTP 协议

  • 万维网概述

    • 万维网WWW（World Wide Web）是一个大规模的、联机式的信息储藏所/资料空间，是无数个网络站点和网页的集合。
    • 统一资源定位符 URL 唯一标识资源（文字、视频、音频…）
    • URL 一般形式：<协议>://<主机>:<端口>/<路径>
    • 万维网以客户/服务器方式工作，用户使用的浏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。

  • HTTP 具体过程：

    1. 浏览器分析 URL

    2. 浏览器向 DNS 请求解析 IP 地址

    3. DNS 解析出 IP 地址

    4. 浏览器与服务器建立 TCP 连接

    5. 浏览器发出取文件命令

    6. 服务器响应

    7. 释放 TCP 连接

    8. 浏览器显示

    • image-20211207130752214

  • HTTP 协议的特点：

    • HTTP 协议是无状态的。
    • Cookie 是存储在用户主机中的文本文件。
    • 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）。
    • image-20211207131011431
    • image-20211207131105541

  • 超文本传输协议 HTTP 报文结构

    • HTTP 请求/响应报文是面向文本的，因此在报文中的每一个字段都是一些 ASCII 码串。
    • image-20211207140137732