计算机网络原理｜复习笔记｜第二章 应用层

一、因特网的应用层的几个主要协议
 1、DNS（域名系统 | Domain Name System）
   功能：因特网使用的命名系统，用来把机器名字转换为IP地址
对应传输层协议：UDP

 2、FTP（文件传输协议|File Transfer Protocol）
  因特网上使用最广泛的文件传输协议
  功能：提供交互式的访问，允许客户指明文件类型与格式，并允许文件具有存取权限，保证了数据的可靠传输
  对应传输层协议：TCP

 3、Telnet（远程终端协议|teletype network）
  是一种简单的基于文本的网络协议，是因特网的正式标准。用于通过“TCP/IP”网络访问远程计算机和终端，故又被称为终端访问协议。
  功能：为用户提供了一个双向的交互式文本通信系统，该系统使用超过8字节的虚拟终端连接。
  对应传输层协议：TCP

 4、HTTP（超文本传输协议|Hype Text Transfer Protocol）（后面进行详细的介绍）

 5、SMTP（电子邮件协议|Internet Mail Access Protocol）
交互式简单邮件传输协议
  功能：其规定了在两个相互同行的SMTP进程之间应如何交换信息
  分为三个阶段：建立连接、邮件传输、连接释放
  对应传输层协议：TCP

 6、POP3（邮件读取协议|Post Office Protocol 3）
  邮局协议的第3个版本,它规定怎样将个人计算机连接到Internet的邮件服务器和下载电子邮件的电子协议。
  对应传输层协议：TCP

对应传输层协议归纳：
 TCP：HTTP、FTP、Telnet、SMTP
 UCP：DNS、RIP（路由选择）、DHCP（动态主机配置）

二、HTTP
 1、基本工作原理：
  客户端发起一个HTTP请求到服务器上指定端口（默认端口为80），服务器接受请求后向客户端回应请求，最后客户端接受并显示Web页面
 2、请求、响应报文
  1）请求报文

【部分字段解释】
 方法：HTTP/1.1协议中共定义了八种方法来以不同方式操作指定的资源：GET、HEAD、POST、PUT、DELETE、TRACE、OPTIONS、CONNECT
 URL：超文本传输协议（HTTP）的统一资源定位符将从因特网获取信息的五个基本元素包括在一个简单的地址中（简单理解就是网址）

  2）响应报文

 3、持续与非持续连接
持续连接：在客户端和服务器之间，多个对象经一个TCP连接传输
非持续连接：每个请求/响应对应一个单独的TCP连接，发送后关闭连接，故下载多个对象需要建立多个连接

 4、Web缓存（代理服务器）
  1）目标：代表初始Web服务器来满足HTTP请求
  2）实现方法：通过缓存（cache）访问Web
  3）具体实现：
   浏览器讲所有HTTP请求发送给cache，若cache中有对象副本，则返回对象；若无则向初始服务器请求该对象，获取后向客户端返回。
  4）使用原因：大大减少对客户请求的响应时间；减少Web服务器的访问量；减少一个机构的接入链路到Internet的通信流量
  5）缓存器中数据的更新：条件GET方法
  6）注意：Web缓存器既是服务器又是客户端
p.s.Web缓存器通常由ISP购买并安装（大学、公司、住宅ISP）

 5、HTTP Cookie
  1）由于HTTP是一种无状态协议，当Web站点想要识别用户时，就会利用cookies技术
  2）使用流程：
   HTTP响应报文中返回cookies首部行（分发识别码）
   客户主机保存cookies文件，有浏览器管理
   访问Web站点的后端数据库
  3）作用：保存用户与后端服务器的交互状态

三、FTP

 1、主要功能：传输文件到远程主机/从远程主机下载文件
 2、工作流程：
   客户端首先发起建立1个与FTP服务器端口号21之间的TCP控制连接
   客户在建立的控制连接上获得身份认证
   客户在建立的控制连接上发送命令来浏览远程主机的目录
   当服务器接收到1个文件传输命令时, 在服务器端口号20创建1个与客户的TCP数据连接
   1个文件传输后，服务器结束这个TCP数据连接；之后再次传输，服务器创建第2个TCP与客户的数据连接来传输下一个文件

四、SMTP
 1、电子邮件系统的构成：用户代理、邮件服务器、简单邮件传输协议
 2、SMTP简介：
   SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）即简单邮件传输协议
邮件服务器可以用SMTP发送、接收邮件，但是邮件客户端只能用SMTP发送邮件，接收邮件一般用IMAP 或者 POP3 。邮件客户端使用TCP的25号端口与服务器通信。
 2、SMTP的基本工作原理：
  分为三个阶段：1）握手建连2）传输报文3）关闭连接
详细介绍：SMTP协议详解
【补充】
 1）POP3：PostOfficeProtocol-Version3，即“邮局协议版本3”。是TCP/IP协议族中的一员。本协议主要用于支持使用客户端远程管理在服务器上的电子邮件。默认端口：110。
 2）IMAP：InternetMailAccessProtocol，Internet邮件访问协议。它的主要作用是邮件客户端（例如MSOutlookExpress）可以通过这种协议从邮件服务器上获取邮件的信息，下载邮件等。协议运行在TCP/IP协议之上，使用的端口是143。
 它与POP3协议的主要区别是用户可以不用把所有的邮件全部下载，可以通过客户端直接对服务器上的邮件进行操作。

五、DNS
 1、主要功能：DNS是Domain Name System（域名系统）的简称，DNS可以为计算机、服务以及接入互联网或局域网的任何资源提供分层的域名解析功能
 2、结构：树形结构
 3、DNS解析过程（域名查询）：
  分为递归查询和迭代查询
  主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询
  本地域名服务器向根域名服务器的查询的迭代查询

 4、域名服务器的分类：

  1）根域名服务器：全球仅有13台

  2）顶级域名服务器：负责顶级域名：如，com（商业）、org（机构、组织）、net（网络相关）、edu（教育）、gov（政府）及所有顶级国家域：如，uk（英国）、cn（中国）、jp（日本）
p.s.美国不带国家域

  3）权威域名服务器：某组织的DNS服务器，为内部服务器（如Web和电子邮件）提供IP到域名的映射关系的维护和查询，由组织或服务器提供商维护

  4）本地域名服务器：并不严格属于DNS层次结构，每个ISP（住宅ISP、公司、大学）都会有一个相应的本地DNS（也可称为“默认域名服务器”）。当主机发出Dns请求时，请求先被发送到其本地域名服务器（作为代理，将请求转发到DNS层次结构）

 5、资源记录（RR|ResourceRecord）：
四元组（Name，Value，Type，TTL）

Name:名称字段，此字段是资源记录引用的域对象名，可以是一台单独的主机也可以是整个域。字段值："."是根域，@是默认域，即当前域

Type：类型字段，用于标识当前资源记录的类型。

Type	Name	Value
A	主机名	主机的IP地址
NS	域	该域名对应的IP的权威DNS Server名
CName	主机别名	该主机的规范主机名
MX	邮件服务的别名	该服务器的规范主机名

TTL：生存时间字段，它以秒为单位定义该资源记录中的信息存放在DNS缓存中的时间长度。通常此字段值为空，表示采用SOA记录中的最小TTL值(即1小时)。

六、URL
 1、概念：
  统一资源定位符，俗称为 网页地址（网址）。如同在网络上的门牌，是因特网上标准的资源的地址（Address）。用于定位网页。

 2、格式：
  1）标准格式

协议类型:[//服务器地址[:端口号]][/资源层级UNIX文件路径]文件名?查询

  2）完整格式

协议类型:[//[访问资源需要的凭证信息@]服务器地址[:端口号]][/资源层级UNIX文件路径]文件名?查询

p.s.访问凭证信息@；:端口号；?查询；#片段ID 都属于选填项

七、DHCP
 Dynamic Host Configuration Protocol ,动态主机配置协议
 1、主要作用：
集中的管理，分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址，Gateway（默认网关，第一跳地址）地址，子网掩码、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。

 2、DHCP分配IP地址过程
  DHCP租约过程就是DHCP客户机动态获取IP地址的过程。
  分为4步：
  ①客户机请求IP（客户机发DHCPDISCOVER广播包）；
  ②server响应（server发DHCPOFFER广播包）；
  ③客户机选择IP（客户机发DHCPREQUEST广播包）；
  ④server确定租约（server发DHCPACK/DHCPNAK广播包）。