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应用层

网络应用模型​

客户/服务器 (C/S) 模型​

总是打开的主机被称为 服务器：

  1. 处于接受请求的状态；
  2. 受到请求后分析，进行必要处理，将结果返回给客户

常见的应用如 Web、文件传输协议（FTP），远程登陆和电子邮件等。

该模型的主要特点还有：

  1. 网络中各个计算机地位不平等，服务器可以通过对用户权限的限制来管理客户机，使其不能随意存储/删除数据，或进行其他受限的网络活动；整个网络的管理工作由少数服务器担当，使得网络管理十分集中和方便；
  2. 客户机之间不能直接通信；
  3. 可扩展性不佳，受到服务器硬件和网络带宽的限制，服务器支持的客户机数量有限。

P2P 模型​

tip

C/S 模型中服务器的性能决定了整个系统的性能，当大量用户请求时，服务器就成为系统的瓶颈。P2P 模型的思想是整个网络中的传输内容不再被保存在服务器上，每个结点都具有下载和上传的功能，其权利和义务都是大体对等的。

任意一对计算机（称为 Peer）直接通信，较流行的应用有 PPlive，Bittorrent 和电驴等。

主要优点有：

  1. 减轻服务器的计算压力，消除对某个服务器的完全以来，可以将任务分配给任意结点，大大提高系统效率和资源利用，如播放流媒体时对服务器的压力过大，可以使用大量的客户机来提供服务；
  2. 多个客户机之间可以直接共享文档；
  3. 可扩展性好，传统服务器受限于响应和带宽的限制，只能接受一定数量的请求；
  4. 网络健壮性强，单个结点的失效不会影响其他部分的结点。

缺点有：

  1. 同时需要获取服务和提供服务，内存占用大；
  2. P2P 下载会对硬盘造成很大的伤害。

域名系统（DNS）​

用于将便于人们记忆的域名（如 www.baidu.com ）转换为便于机器处理的 IP 地址。

层次域名空间​

因特网采用层次树状结构的命名方法，分为顶级域名、二级域名、三级域名等，其中：

  1. 不区分英文大小写；
  2. 标点只能使用连字符；
  3. 每段域名不超过 64 个字符，完整域名不超过 255 个字符；
  4. 级别最低的域名写在最左，顶级域名写最右。

顶级域名分为如下三大类：

  1. 国家地区顶级域名，如 .cn,.us.cn, .us；
  2. 通用顶级域名，如 .com,.net,.org,.gov.com,.net, .org, .gov；
  3. 基础结构域名，只有一个 arpaarpa，用于反向域名解析，又称 反向域名。

域名服务器​

因特网的域名系统被设计为一个联机分布式的数据库系统，采用 C/S 模型，地址解析在域名服务器上完成，一个服务器所负责管辖的范围被称为 区，当自己不能解析域名时，需要知道到什么地方去找其他的域名服务器。

根域名服务器，所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的 IP 地址，任何域名服务器无法解析域名，都首先要求助于根域名服务器。因特网上有 13 个根域名服务器（实际上是冗余服务器的集群）。根域名服务器只用于管辖顶级域名，不负责转换。

顶级域名服务器，负责管理在该顶级域名下注册的二级域名。

授权域名服务器（权限域名服务器），每台主机都必须在授权域名服务器上登记；实际上许多域名服务器都同时充当授权和本地域名服务器。

本地域名服务器，主机发出 DNS 查询请求时，该报文就是发送给该主机的本地域名服务器。

域名解析过程​

域名映射为 IP 地址的过程是正向解析，反之为反向解析，域名解析有两种方式：

  1. 递归查询，用得比较少，本地服务器只要向根服务器查询一次即可，根服务器会递归地在对应的顶级域名服务器中查询，查找到之后根服务器再将 IP 地址返回给本地域名服务器；这样会对根服务器造成较大压力；
  2. 迭代和递归相结合，若本地域名服务器不知道对应域名的 IP 地址，向根服务器发送请求，根服务器要么 直接 给出 IP 地址，要么给出下一步应该向哪个顶级域名服务器查询，对顶级域名同理，要么直接给出地址，要么告诉本地域名服务器下一个向哪个权限域名服务器查询。
info

域名服务器中有高速缓存，由于 IP 地址到域名之间的映射不是永久的，因此服务器会在一段时间后丢弃缓存中的信息。

文件传输协议（FTP）​

tip

提供以下功能：

  1. 提供不同种类主机系统之间的文件传输能力；
  2. 以用户权限管理的方式提供用户对远程 FTP 服务器上的文件管理能力；
  3. 以匿名 FTP 的方式提供公用文件共享的能力。

同样采用 C/S 模型，使用 TCP 传输，一个 FTP 服务器进程可以同时为多个客户进程提供服务，FTP 的服务器进程由两大部分组成：

  1. 主进程，负责接受请求；
  2. 若干从属进程，负责处理单个请求。

工作步骤如下：

  1. 打开熟知端口 21；
  2. 等待客户请求；
  3. 启动从属进程处理请求，处理完毕即终止；
  4. 回到等待状态。

控制连接与数据连接​

使用两个并行的 TCP 连接，一个控制连接（端口号 21），一个数据连接（端口号 20）.

控制连接，用于传送控制信息，控制信息都以 7 位 ASCII 格式传送；

数据连接，接收到请求之后就创建数据传送进程和数据连接，有两种传输模式：

  1. 主动 PORT，客户端连接后，随即开放一个端口，告知服务器，通过 20 端口和客户端开放的端口连接；
  2. 被动 PASV，服务器在本地随机开放端口，告知客户端。

模式的选择权在客户。

使用 FTP 修改服务器上的文件时，需要先将文件传送到本地，再将修改后的文件副本传回服务器；而网络文件系统（NFS）允许进程打开一个远程文件，并在该文件的某个特定位置读写数据，这样 NFS 可以是用户复制大文件中的很小片段，节省传输时间。

电子邮件​

异步通信方式，不需要通信双方都在场；主要组成构件有：

  1. 用户代理，用户与电子邮件系统的接口，向用户提供友好的接口，至少具有撰写、显示和邮件处理的功能，通常用户代理就是一个运行在 PC 上的客户端程序，常见的有 Outlook 和 Foxmail ；
  2. 邮件服务器，功能是发送和接收邮件，同时要向发信人报告邮件传送的情况（已交付、被拒绝和丢失等），采用 C/S 模式，但其必须同时充当客户和服务器来接收和转发邮件；
  3. 电子邮件使用协议，有 SMTP、POP3（IMAP）等。前者是用于用户代理向邮件服务器发送邮件，或在邮件服务器之间发送邮件；后者是用户代理从邮件服务器读取邮件。SMTP 是推，POP3 是拉。
tip

SMTP 采用的是 TCP 联机而，端口号 25；POP3 在传输层使用 TCP 端口号 110，接收方的用户代理上必须运行 POP 客户程序，有两种工作方式，下载后删除/保留服务器上的邮件。

现在出现了很多基于万维网的电子邮件，如 Gmail，使用 HTTP，仅在不同邮件服务器之间传送邮件时才使用 SMTP。

多用途网际邮件扩称（MIME）​

SMTP 只能传送一定长度的 ASCII 码邮件，许多非英语国家的文字就无法传送。

MIME 并非改动或取代 SMTP，而是继续使用目前的格式，但是增加了邮件主体的结构，并定义了传送非 ASCII 码的编码规则。

万维网​

World Wide Web, WWW 是一个分布式、联机式的信息存储空间，该空间中，有用的事物被称为资源，并由一个全域 统一资源定位符（URL） 标识，通过 HTTP（超文本传输协议）传送给使用者。

万维网的内核有三个标准组成：

  1. 统一资源定位符（URL），负责标识万维网上的各种文档，并使每个文档在整个万维网上有唯一标识；
  2. 超文本传输协议（HTTP），应用层协议，使用 TCP 进行可靠的传输；
  3. 超文本标记语言（HTML），一种文档结构的标记语言。