[网络协议]计网应用层

应用层

网络应用模型

C/S模型

客户/服务器模型

服务器：提供计算服务的设备
1. 永久提供服务
2. 有永久性访问地址/域名

客户机：请求计算服务的主机
1. 与服务器通信，使用服务器提供的服务
2. 间歇性接入网络
3. 可能使用动态IP地址
4. 不与其他客户机之间通信

C/S模型的应用：Web、FTP、telnet/SSH、SMTP

P2P模型

对等模型

1. 不存在永远在线的服务器
2. 每个主机既可以提供服务，也可由请求服务
3. 任意系统/节点之间可用直接通信
4. 节点间歇性接入网络
5. 节点可能改变IP地址
6. 可扩展性好
7. 网络健壮性强（一个节点down了，对整个网络系统影响小）

DNS域名解析系统

DNS：域名服务，为客户机提供域名解析服务器

域名组成

如“www.baidu.com”是一个域名，从严格意义上讲，“baidu.com”才被称为域名（全球唯一），而“www”是主机名

“主机名.域名”称为完全限定域名（FQDN）。一个域名下可以有多个主机，域名全球唯一，所以“主机名.域名”也是全球唯一的

以“sina.com.cn”域名为例，一般管理员在命名其主机的时候会根据其主机的功能而命名，比如网站的是www，博客的是blog，论坛的是bbs，那么对应的FQDN为“www.sina.com.cn”，“blog.sina.com.cn”，“bbs.sina.com.cn”。这么 多个FQDN，我们只需要申请一个域名即"sina.com.cn"即可。

域名组成

树形结构：

• 根域 .（如“www.baidu.com”,实际上为“www.baidu.com.”,但是最后的那个点默认不写）
• 顶级域
  • 国家顶级域 cn、jp、hk、uk
  • 商业顶级域
    • com 商业机构
    • gov 政府机构
    • mil 军事机构
    • edu 教育机构
    • org 民间组织机构
    • net 互联网
• 一级域名
• 二级域名
• ……

如：www.baidu.com.
.为根域
.com为顶级域
baidu为一级域名
www为主机名

监听端口

TCP53、UDP53

DNS解析种类

1. 按查询方式分类
   • 递归查询：客户机与本地DNS服务器之间的解析过程
   • 迭代查询：本地DNS服务器与根DNS服务器等其他DNS服务器之间的解析过程
   • 
2. 按查询内容分类
   • 正向解析：已知域名，解析IP
   • 反向解析：已知IP，解析域名

FTP文件传输协议

FTP可以提供不同类型主机系统（硬、软件体系等都可以不同）之间的文件传输能力

FTP是基于C/S模型的协议
用户通过客户机程序连接至再远程计算机上运行的服务器程序
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

监听端口

TCP20/21

工作模式

• 主动模式

  • 21端口：控制进程端口
  • 20端口：数据传输进程端口
  • 1. 客户机访问服务器的21端口，建立控制进程连接
    2. 客户机给出进行数据连接要使用的端口号
    3. 服务器主动使用20端口与客户机提供的端口进行连接
  • 此模式下，客户机需要关闭防火墙

• 被动模式

  • 21端口：控制进程端口
  • 服务器与客户机自行协商数据传输端口（端口号 >= 1024)
  • 1. 客户机访问服务器的21端口，并请求服务器提供一个端口进行数据传送连接
    2. 服务器被动提供一个端口号给客户机，客户机对该端口进行连接
  • 此模式下，服务器需要关闭防火墙

• 注意：

  主被动模式的选择权在客户机上

  主被动的“主”和“被”是站在服务器角度上判断的

SMTP、POP3电子邮件

电子邮件信息格式

• 信封：abc@163.com

  abc：用户名，163.com：服务器名

• 内容：

  • 首部：

    To：abc@163.com

    Subject：Hello

  • 主体：

    信息内容

组成结构

用户代理：撰写、显示、处理、通信（与邮件服务器之间的通信）

邮件服务器：发送与接收邮件（与邮件服务器之间的通信）、向发件人报告邮件传输结果
邮件服务器可以同时充当服务器与客户端的角色

相关协议

SMTP

使用TCP25端口

用于发送的协议
如，发件人将邮件发送至邮件服务器
邮件服务器将邮件发送至接收方的邮件服务器

SMTP协议规定了两个相互通信的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，负责接收有邮件的进程就是SMTP服务器
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）

通信的三个阶段：

1. 连接建立：

2. 邮件发送

   发：MAIL FROM： <abc@163.com>

   收：250 OK/451 （452、500…） 告知是否准备好接受邮件

   发：RCPT TO：<cba@163.com>

   收：250 OK/550 No sush user here 服务器确定是否有这个用户

   发：DATA

   收：354 start mail input; end with <CR><LF>.<CR><LF> SMTP服务器同意传输

   发：Date……

   收：250 OK

3. 释放连接：邮件发完，SMTP客户发送QUIT命令，SMTP服务器返回”221“，同意释放TCP连接

通用因特网邮件扩充MINE

由于SMTP有着一系列缺点：

1. 不能传送可执行文件或其他二进制对象
2. 仅限传送7位ASCII码，不能传送其他非英语国家文字
3. 拒绝传送超过一定长度的邮件

所以产生了MIME，对SMTP功能进行了拓展：

POP3、IMAP

POP3

使用TCP110端口

用于接收的协议
如，接收方从接收方服务器中接收邮件

工作方式（接收方读取邮件时）：

• 下载并保留在服务器
• 下载并删除

IMAP

IMAP协议比POP复杂。当用户PC上的IMAP客户程序打开IMAP服务器的邮箱时，用户可以看到邮件的首部，若用户需要打开某个邮件，该邮件才上传到用户的计算机上

IMAP可以让用户在不同的地方使用不同的计算机随时上网阅读处理邮件，还运行只读取邮件的某一个部分（先看正文，有条件了再下载附件）

万维网和HTTP协议

万维网是一个大规模的、联机式的信息储藏所/资料空间，存储着众多资源，而客户通过使用统一资源定位符（URL）访问这些资源

URL：是各种资源（文字、视频、音频）的唯一标识
URL一般形式：<协议>://<主机>:<端口号>/<路径>
URL中最常用的就是超文本传输HTTP协议
用户点击超链接 （“http://www.baidu.com”） 获取资源，这些资源通过HTTP协议传给使用者

万维网使用超文本标记语言HTML，使得人们可以方便的从一个界面跳转到另一个界面，并能够在自己的屏幕上显示出来

超文本传输协议HTTP

使用TCP80端口

HTTP协议规定了浏览器怎样向万维网服务器请求万维网文档，以及服务器怎样把文档传送给浏览器

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

特点：

1. HTTP协议是无状态/无记忆的（当希望存储用户信息时，使用Cookie存储用户信息）

2. HTTP采用TCP作为运输层协议，TCP是面向连接的，但HTTP协议是无连接的（通信双方在交换HTTP报文之前不需要先建立HTTP连接）

3. 连接方式分为两种

   1. 持久连接：在服务器发送完数据后的一段时间内，仍然保持连接状态

      

   2. 非持久连接：每次请求数据都需要三次握手

      

报文结构

HTTP有两种报文：请求报文和响应报文。
HTTP报文是面向文本的，因此在报文中的每一个字段都是ASCII串码
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3. 连接方式分为两种

   1. 持久连接：在服务器发送完数据后的一段时间内，仍然保持连接状态

      [外链图片转存中…(img-S1omph9Q-1627966844080)]

   2. 非持久连接：每次请求数据都需要三次握手

      [外链图片转存中…(img-uvihSsmk-1627966844080)]

报文结构

HTTP有两种报文：请求报文和响应报文。
HTTP报文是面向文本的，因此在报文中的每一个字段都是ASCII串码