应用层

这是一篇关于应用层的思维导图，主要内容有域名系统DNS、文件传送协议FTP、远程终端协议TELNET、万维网www等。

应用层

• 域名系统DNS
  • 域名系统DNS能够将互联网上的主机名字转换为IP地址
  • 采用客户-服务器的工作方式，从域名到IP地址的解析由多个域名服务器共同完成
  • 互联网采用层次树状结构的命名方法，任何一个连接在互联网上的主机都有一个唯一的层次结构的名字，即域名
  • 域可以划分为顶级域、二级域、三级域等等
  • 域名由标号序列构成，个标号之间用（.）隔开，各标号分别代表不同级别的域名
  • 每一个标号由英文字母和数字组成，每一个标号不超过63个字符，也不区分大小写。标号中除连字符（-）外不能使用别的标点符号。由多个标号组成的完整域名总共不能超过255个字符
  • 域名级别低的写在左边，高级别域名写在右边
  • 域名系统服务器
    • 域名系统由分布在全国各地的域名服务器来实现，以“区”为管理单位，区可能小于域，但不能大于域，每一个区设置相应的权限域名服务器，用在保存该区中所有主机域名到IP地址的映射
    • 树状分布的DNS域名服务器
    • 根域名服务器是最高层次的域名服务器，也是最重要的域名服务器
  • 域名解析过程
    • 主机采用 递归查询 的方式向本地域名服务器发出查询请求报文，指的是如果本地域名服务器不知道所要查询的IP地址，那么本地域名服务器的方式就以DNS客户的身份向其他根域名服务器继续发出查询请求报文，所以递归查询的返回结果要么是索要查询的IP地址，要么是报错（没有查询到所需的IP地址）
    • 本地域名服务器向根域名服务器查询通常使用迭代查询方式，指的是当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地域名服务器下一步应该向哪一个域名服务器进行查询
• 文件传送协议FTP
  • 使用TCP可靠运输服务，是互联网上使用最广泛的文件传送协议
  • 使用客户-服务器方式，FTP的服务器进程由两大部分组成，一个是主进程另外有若干从属进程
  • 主进程的工作步骤
    • 打开熟知端口（端口号为21），使客户进程能够连接上
    • 等待客户进程发出连接请求
    • 启动从属进程处理客户进程发来的请求，处理完毕关闭从属进程，服务端的从属进程又分为控制进程（端口为21）和数据传送进程（端口为20）
    • 回到等待状态，继续接受其他客户进程发来的请求，主进程和从属进程的处理是并发进行的
  • 工作原理
    • 当客户进程向服务器进程请求建立连接时，需向服务器的熟知端口号21发送请求，同时告诉服务器自己的端口号，用于数据传送连接
    • 服务器方的21端口作为控制进程，并在20端口建立数据传送进程，与客户进行数据传送
• 远程终端协议TELNET
  • 可以远程登录控制另一台主机
  • 使用客户-服务器方式
  • 在本地系统运行TELNET客户进程，而在远地主机运行TELNET服务器进程
  • 为了使用不同操作系统的差异，使用网络虚拟终端NVT格式
• 万维网WWW
  • 一个大规模联机式的信息储藏所，用链接的方法从互联网上的一个站点访问另一个站点
  • 是一个分布式的超媒体系统，是超文本系统的扩充
    • 超文本与超媒体的区别是文档内容不同
  • 使用客户-服务器的方式工作
  • 使用统一资源定位符URL标志分布在互联网上的万维网文档，使每一个文档在互联网范围内具有唯一的标识符URL
  • 使用超文本传送协议HTTP来实现万维网上各种链接，HTTP是一个应用层协议，使用TCP连接进行可靠传送
  • 使用超文本标记语言HTML来使不同作者创作的万维网文档都能在互联网的各种主机上显示出来
  • URL格式
    • <协议>：//<主机>：<端口>/<>
    • 协议
      • 指出使用什么协议获取万维网文档
    • 主机
      • 万维网文档所存放的主机域名
    • 端口
      • 协议使用的端口号，使用默认的端口号时可以省略
    • 路径
      • 万维网文档所存放的目录
  • 超文本传送协议HTTP
    • HTTP是一种面向事务的应用层协议
    • 事务是指一系列的信息交换，而这一系列的信息交换是一个不可分割的整体
    • HTTP定义了浏览器与万维网服务器通信的格式和规则，使用TCP连接进行可靠的传送
    • 非持续连接
      • HTTP每请求一个文档，花费的时间就是该文档的传输时间加上两倍的往返时间RTT，但当一个页面上有很多链接的对象需要依次进行链接，每一次链接的下载会导致两倍的RTT的开销，使万维网服务器负担很重
    • 持续连接
      • 当万维网服务器响应之后仍然在该段时间内保持这条TCP连接，使后续发送的文档可以直接发送
      • 非流水线方式
        • 客户在收到前一个响应后才能发出下一个请求
        • 客户每访问一次对象用去一个往返时间，节省了建立TCP连接所需的一个RTT时间
        • 缺点：服务器发送完一个对象后，TCP连接处于空闲状态，浪费了服务器资源
      • 流水线方式
        • 客户在收到HTTP的响应报文之前能够接着发送新的请求报文，连续多个请求报文到达服务器之后，服务器可连续发回响应报文
        • 减少了TCP连接到的空闲时间，提高了下载文档的效率
        • 请求一个文档，文档中有10张图片
    • HTTP/2
      • 是HTTP/1.1的升级版，新增了特性
        • 服务器可以使用同一个TCP连接并行地发回响应
        • 允许客户复用TCP连接进行多个请求，节省连续多次建立和释放TCP连接所花费的时间
        • 将所有的报文划分成较小的二进制编码帧，采用新的压缩算法，不发送重复的首部字段，减少首部的开销
    • 代理服务器
      • 一种网络硬件设备，又称为万维网高速缓存，一般工作在中间系统上
      • 代理服务器把最近的一些请求和响应暂存在本地磁盘中，当与暂存的请求相同的新请求到达时，代理服务器就返回暂存的响应，而不需要按URL去访问互联网资源
    • 报文类型
      • 请求报文
        • 方法：对所请求的对象进行的操作，实际上就是一些命令，请求报文的类型由它所采用的的方法决定
        • URL：所要请求资源的URL
      • 响应报文
        • 状态码：服务器操作完成的状态
        • 短语：解释状态码的简单短语
      • 构成
        • 都由开始行、首部行、实体主体构成
        • 开始行
          • 区分是请求报文还是响应报文
        • 首部行
          • 说明浏览器、服务器或报文主体的一些信息，可以有多行，也可以不使用
        • 实体主体
          • 请求报文中一般不同，响应报文中一般是万维网文档，但也可不用
    • 超文本标记语言HTML
      • 一种制作万维网页面的标准语言
      • 定义了许多用于排版的命令，这些命令叫做标签
    • 万维网文档的类别
      • 静态文档
        • 文档创作完毕后存放在万维网服务器中，在被用户浏览的过程中，内容不会改变
      • 动态文档
        • 浏览器访问万维网服务器时，由应用程序动态创建
      • 活动文档
        • 浏览器端运行活动文档程序，使浏览器屏幕显示连续更新
• 电子邮件SMTP
  • 组成
    • 用户代理
    • 邮件服务器
    • 邮件发送协议和邮件读取协议
  • 用户代理是用户与电子邮件系统的接口，又称为电子邮件客户端软件，邮件服务器主要用来发送和接收邮件，同时还要向发件人报告邮件传送的结果
  • 用户代理发送邮件使用SMTP协议，读取有件事使用邮局协议POP3
  • SMTP和POP协议都使用客户-服务器的工作方式
• 动态主机配置协议DHCP
  • 连接在互联网的计算机协议软件需要配置IP地址、子网掩码、默认路由器的IP地址、域名服务器的IP地址
  • DHCP允许主机自动获取以上配置信息而不需要手工干预
  • 使用客户-服务器方式
  • 主机在接入网络后，以广播的形式向DHCP服务器发送发现报文，DHCP服务器在收到这个发现报文后，发出提供报文，由于客户可能收到多个提供报文，则客户在收到的提供报文中选一个，向该DHCP服务器发送确认，服务器收到后再次发送确认，客户主机就可以使用这个IP地址了
  • 客户收到的IP地址是有使用期限的，包含在服务器发出的提供报文中，客户主机设置两个计时器T1和T2，分别是0.5T和0.875T，当租用时间超过0.5T时，向服务器发出请求续租，如果服务器响应允许，则更新计时器时间，如果响应不允许，则停止使用原来的IP地址，再重新申请，如果服务器没有响应，则T2到期时再次发出续租请求
  • 客户主机发送的发现报文不能跨网络传输，因此在每一个网络中必须要有一个DHCP中继代理，它配置了DHCP服务器的IP地址信息
• 简单网络管理协议SNMP
  • M--管理程序，运行SNMP客户程序
  • A--代理程序，运行SNMP服务器程序
• 系统调用和应用编程接口
  • 应用进程通过套接字访问互联网