[计算机网络] 应用层

博主： Richard
发布时间：2024 年 11 月 10 日
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4148字数
分类： 408

## 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，请求还是响应？
- 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

### 客户/服务器 (C/S) 模型

![image-20241109214050794.png][1]

**服务器**：提供**计算服务**的设备。

1. 永久提供服务。
2. 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. 不与其他客户机直接通信。

### P2P模型

![image-20241109214256379.png][2]

- 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

## 域名系统 DNS

将域名解析成 IP 地址。

### 域名

![image-20241109214651592.png][3]

### 域名服务器

![image-20241109221128349.png][4]

### 域名解析过程

- 递归查询：一层一层去查询。
- 迭代查询：每个域名服务器告诉你该找谁问，由你自己去问。

![image-20241109222107480.png][5]

## 文件传送协议 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。

### 工作原理

FTP 是**基于客户/服务器（C/S）**的协议。用户通过一个客户机程序连接至在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。

FTP 使用 TCP 可靠的传输服务。

![image-20241109224540407.png][6]

- **控制连接**：服务器 21 端口的连接称为控制连接，用来传输控制信息 (如连接请求，传送请求) 。在整个会话期间一直保持打开状态。
- **数据连接**：服务端的控制进程在收到 FTP 客户发来的文件传输请求后，就创建 "数据传送进程" 和 "数据连接" 。数据传送进程实际完成文件的传送，在传送完毕后关闭 "数据传送连接" 并结束运行。

数据连接由两种传输模式：主动模式 PORT 和被动模式 PASV 。主动模式传送数据是服务器连接客户端的端口；被动迫使传送数据是客户端连接到服务器的端口。

![image-20241110023612355.png][7]

**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

### 组成结构

![image-20241110024341978.png][8]

- 用户代理 (UA) ：用户与电子邮件系统的接口。
- 邮件服务器：发送和接收邮件，同时还要向发件人报告邮件传送的情况 (已交付，被拒绝，丢失等) 。以 C/S 模式工作。

### 简单邮件传输协议 SMTP

SMTP 规定了在两个相互通信的 SMTP 进程之间应该如何交换信息。负责发送邮件的 SMTP 进程就是 SMTP 客户，负责接受伊欧坚的进程就是 SMTP 服务器。

SMTP 使用的是 TCP 连接，端口号为 25 。SMTP 通信由以下三个阶段：

![image-20241110025100687.png][9]

**缺点**：

1. SMTP 不能传送可执行文件或其他二进制对象。
2. SMTP 仅限于传送 7 位 ASCII 码，不能传送其他非英语国家的文字。
3. SMTP 服务器会拒绝超过一定长度的邮件。

### 多用途因特网邮件扩展 MIME

为了解决 SMTP 无法传送二进制文件和其他非英语国家文字的问题而提出的。

![image-20241110025348170.png][10]

### 邮局协议 POP3

一种非常简单但功能优先的邮件读取协议。POP 也采用 C/S 模式，使用 TCP ，端口号为 110 。

![image-20241110025608343.png][11]

### 网际报文存取协议 IMAP

IMAP 协议比 POP 协议复杂。当用户 PC 上的 IMAP 客户程序打开 IMAP 服务器的邮箱时，用户可以看到邮箱的首部，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，还允许只读取邮件中的某一个部分（先看正文，有 WiFi 的时候再下载附件）

### 基于万维网的电子邮件

上网页发送邮件，主要优点是方便。

![image-20241110025834141.png][12]

## 万维网 WWW

![image-20241110030030880.png][13]

## 超文本传输协议 HTTP

### HTTP 报文格式

![image-20241110030135118.png][14]

HTTP 请求常用的方法：

- GET：请求读取由 URL 标识的信息。
- HEAD：请求读取由 URL 标识的信息首部。
- POST：给服务器添加信息 (如注释)
- CONNECT：用于代理服务器。

HTTP 状态码：

- 1xx：信息
- 2xx：成功
- 3xx：重定向
- 4xx：客户端错误
- 5xx：服务端错误

实例：

![image-20241110030429392.png][15]

### HTTP 协议的工作方式

![image-20241110031415741.png][16]

### 小结

![image-20241110030650269.png][17]

[1]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/3920957980.png
  [2]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/2719304098.png
  [3]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/1976815019.png
  [4]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/1442240362.png
  [5]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/1932335534.png
  [6]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/3468165920.png
  [7]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/1813449504.png
  [8]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/2913746513.png
  [9]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/1673601229.png
  [10]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/878203371.png
  [11]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/722491762.png
  [12]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/3350161677.png
  [13]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/1729813200.png
  [14]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/3130267777.png
  [15]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/939911985.png
  [16]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/895200319.png
  [17]: https://blog.domineto.top/usr/uploads/2024/11/3139604098.png

最后修改：2024 年 11 月 10 日

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[计算机网络] 应用层

Richard • 2024 年 11 月 10 日

## 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

### 客户/服务器 (C/S) 模型

![image-20241109214050794.png][1]

**服务器**：提供**计算服务**的设备。

1. 永久提供服务。
2. 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. 不与其他客户机直接通信。

### P2P模型

![image-20241109214256379.png][2]

## 域名系统 DNS

将域名解析成 IP 地址。

### 域名

![image-20241109214651592.png][3]

### 域名服务器

![image-20241109221128349.png][4]

### 域名解析过程

- 递归查询：一层一层去查询。
- 迭代查询：每个域名服务器告诉你该找谁问，由你自己去问。

![image-20241109222107480.png][5]

## 文件传送协议 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。

### 工作原理

FTP 是**基于客户/服务器（C/S）**的协议。用户通过一个客户机程序连接至在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。

FTP 使用 TCP 可靠的传输服务。

![image-20241109224540407.png][6]

![image-20241110023612355.png][7]

**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

### 组成结构

![image-20241110024341978.png][8]

### 简单邮件传输协议 SMTP

SMTP 规定了在两个相互通信的 SMTP 进程之间应该如何交换信息。负责发送邮件的 SMTP 进程就是 SMTP 客户，负责接受伊欧坚的进程就是 SMTP 服务器。

SMTP 使用的是 TCP 连接，端口号为 25 。SMTP 通信由以下三个阶段：

![image-20241110025100687.png][9]

**缺点**：

### 多用途因特网邮件扩展 MIME

为了解决 SMTP 无法传送二进制文件和其他非英语国家文字的问题而提出的。

![image-20241110025348170.png][10]

### 邮局协议 POP3

一种非常简单但功能优先的邮件读取协议。POP 也采用 C/S 模式，使用 TCP ，端口号为 110 。

![image-20241110025608343.png][11]

### 网际报文存取协议 IMAP

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，还允许只读取邮件中的某一个部分（先看正文，有 WiFi 的时候再下载附件）

### 基于万维网的电子邮件

上网页发送邮件，主要优点是方便。

![image-20241110025834141.png][12]

## 万维网 WWW

![image-20241110030030880.png][13]

## 超文本传输协议 HTTP

### HTTP 报文格式

![image-20241110030135118.png][14]

HTTP 请求常用的方法：

- GET：请求读取由 URL 标识的信息。
- HEAD：请求读取由 URL 标识的信息首部。
- POST：给服务器添加信息 (如注释)
- CONNECT：用于代理服务器。

HTTP 状态码：

- 1xx：信息
- 2xx：成功
- 3xx：重定向
- 4xx：客户端错误
- 5xx：服务端错误

实例：

![image-20241110030429392.png][15]

### HTTP 协议的工作方式

![image-20241110031415741.png][16]

### 小结

![image-20241110030650269.png][17]

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