计网笔记4-应用层

4 应用层

HTTP，FTP，DNS

HTTP=tcp+80

4.1 域名系统DNS

DNS服务作用：负责解析域名，将域名解析成IP

域名解析的过程：一个DNS服务器解析所有域名明显是不科学的，所以实际上，域名解析由其顶级域名，二级三级域名依次往下分发任务。

主机访问网站时解析域名的过程（www.baidu.com）

• 找缓存
• 找本机的hosts文件
• 根据设置的DNS服务器（可设置多个，选择一个就行），访问本地域名服务器，并提交自己的域名给DNS服务器，
• 服务器首先检查这个域名本地的缓存中是否有
  • 若是缓存中有，直接找到ip地址返回
  • 否则，就寻找一个根域名服务器的地址，并对其发起请求
• 根域名服务器发现是.com下的顶级域名，于是给你返回负责这个域的服务器
• 然后又向这个服务器发送请求，此服务器依照提交的域名依次往下（他的子节点中）找对应二级域名负责的服务器，每次返回对应子节点的地址，本地再如此一直访问返回的地址，直到找到负责此域名的节点，返回对应域名的地址后，本地进行缓冲，并成功访问

4.2 动态主机配置协议DHCP

• 静态IP地址：如机房里面固定的主机，可静态分配IP地址，方便管理。
• 动态IP地址：到处移动的笔记本就不适合静态分配IP地址，这时候要动态分配IP地址，而动态分配就需要使用DHCP协议。

本网段熙DHCP客户端请求IP地址的过程：
DHCP客户端：设置自动获得IP地址的主机

• DHCP客户端并不知道当前网段下的DHCP服务器在哪，于是通过发送广播的方式来获得IP地址
• 网段内的DHCP服务器可能有多个，每个收到广播请求的DHCP服务器都会从自己的IP地址池里面拿出一个IP地址给发送请求的DHCP客户端
• DHCP客户端可能收到多个DHCP服务器发回来的IP地址，但DHCP客户端只使用一个（发包给DHCP服务器确认），其他的退回给相应的DHCP服务器（没收到确认消息的），这些DHCP服务器又把IP地址放回自己的IP地址池中。收到确认消息的DHCP这个时候再把IP地址，子网掩码，网关等发给DHCP客户端。

跨网段地址分配：
没有必要每个网段下都设置一个DHCP服务器（浪费），一般是多个网段下设置一个，所以需要能够进行跨网段分配地址。

• DHCP服务器需要创建多个作用域（管理多少个网段就创建多少个作用域）
• 主机请求分配IP地址
  • 需要进行跨网段分配地址的网段，需要在默认路由器处配置对应DHCP服务器的位置，当这个路由器收到某个主机的广播要求动态分配IP地址的时候，就转发这条消息给其配置的DHCP服务器。
  • DHCP本网段下的主机直接广播就能被DHCP服务器收到
• DHCP服务器收到请求分配IP地址的请求
  • DHCP服务器收到某个路由器发送请求，要求分配IP地址，查询这个路由器的网段，然后在自己对应这个网段的作用域上分配一个IP地址给发送消息的路由器，路由器再转发给本网段下发送广播的主机。
  • DHCP服务器如果收到的是广播消息，就知道是本网段下的主机发起的IP地址分配请求，在本网段对应的作用域下寻找一个IP地址分配给主机即可。

4.3 文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）

使用TCP协议连接FTP客户端与FTP服务器端
21端口：控制连接，发送FTP命令信息（连接命令等）
20端口：数据连接，用于上传，下载数据

建立连接有主动服务和被动服务器

• 主动服务：
  • FTP客户端主动请求FTP服务器端发送数据（FTP请求发到21端口），并告诉服务器自己使用的什么端口侦听
  • FTP服务器端以20为源端口，主动向FTP客户端发送数据（以客户端的告诉自己的端口为目的端口）
• 被动服务
  • FTP客户端请求与FTP服务器端建立连接，发送到服务器的21端口
  • FTP服务器端自己新开一个端口为源端口X，并告诉客户端自己开了端口X，等待客户端与自己建立连接

FTP服务器端如果有防火墙，需要在防火墙上开21和20端口，使用主动模式进行数据连接（如果使用被动，需要再防火墙上开很多洞）

4.4 远程终端协议TELNET

远程调试网络设备，默认使用23端口。

远程连接后，可知远程终端执行命令，或测试远程端口是否打开了

4.5 远程桌面协议RDP

远程连接到服务器进行管理，类似telnet，但这是可以使用工具，进行图形化界面进行管理的。

使用3389端口。

4.6 超文本传输协议HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）

超文本：指向其他文档的链接的文本

万维网WWW（World Wide Web）：提供分布式的服务，使得通过一个网站能够链接到其他IP下的网站，每个网站都带有其他网站的链接，根据用户的需要进行跳转。

http://www.baidu.com 就表示使用HTTP协议来访问

HTTP协议用来访问网站，一个服务器下可能有多个网站，不同的网站通过使用不同的端口，不同IP，不同的主机头区分。HTTP是面向事务的，保证了万维网可以可靠的交换文件（文件，声音，图像等各种多媒体文件），每个网点下都有一个服务器进程，它不断的监听TCP的端口80，以便发现有用户发起建立连接请求，TCP连接建立后，返回用户请求的页面作为响，再到最后释放TCP。而用户与服务器之间的请求余响应的交互就需要遵守一定的规则，这个规则与格式就是超文本传输协议HTTP。

注：http不仅能传送超文本跳转所必需的信息，也传送任何可从互联网上得到的信息（文本，超文本，声音，图像等）

HTTP报文格式

请求报文：

开始行叫请求行

• 方法：是面向对象技术中使用的专门名词。所谓“方法”就是对所请求的对象进行的操作，因此这些方法实际上也就是一些命令。因此，请求报文的类型是由它所采用的方法决定的。
• URL：是所请求的资源的 URL。
• 版本：是 HTTP 的版本。

首部行：记录浏览器，服务器或报文主体的一些信息
实体主体：一般不用这个字段

响应报文：

开始行是状态行，状态行包括三项内容，即 HTTP 的版本，状态码，以及解释状态码的简单短语。

• http状态码
  • 1xx 表示通知信息的，如请求收到了或正在进行处理。
  • 2xx 表示成功，如接受或知道了。
  • 3xx 表示重定向，表示要完成请求还必须采取进一步的行动。
  • 4xx 表示客户的差错，如请求中有错误的语法或不能完成。
  • 5xx 表示服务器的差错，如服务器失效无法完成请求。

Http是无状态的

也就是说，当客户端一次HTTP请求完成以后，客户端再发送一次HTTP请求，HTTP并不知道当前客户端是一个”老用户“。
可以使用Cookie来解决无状态的问题，Cookie就相当于一个通行证，第一次访问的时候给客户端发送一个Cookie，当客户端再次来的时候，拿着Cookie(通行证)，那么服务器就知道这个是”老用户“。

Http与Https的区别：
HTTP 的URL 以http:// 开头，而HTTPS 的URL 以https:// 开头
HTTP 是不安全的，而 HTTPS 是安全的
HTTP 标准端口是80 ，而 HTTPS 的标准端口是443
在OSI 网络模型中，HTTP工作于应用层，而HTTPS 的安全传输机制工作在传输层
HTTP 无法加密，而HTTPS 对传输的数据进行加密
HTTP无需证书，而HTTPS 需要CA机构wosign的颁发的SSL证书

URI和URL的区别
URI：统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源。URI包含了URL（www.baidu.com）
URL：统一资源定位器，它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。（http://www.baidu.com , ftp://www.baidu.com）

HTTP1.0和HTTP1.1的一些区别
HTTP1.0最早在网页中使用是在1996年，那个时候只是使用一些较为简单的网页上和网络请求上，而HTTP1.1则在1999年才开始广泛应用于现在的各大浏览器网络请求中，同时HTTP1.1也是当前使用最为广泛的HTTP协议。 主要区别主要体现在：

• 缓存处理，在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准，HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。

• 带宽优化及网络连接的使用，HTTP1.0中，存在一些浪费带宽的现象，例如客户端只是需要某个对象的一部分，而服务器却将整个对象送过来了，并且不支持断点续传功能，HTTP1.1则在请求头引入了range头域，它允许只请求资源的某个部分，即返回码是206（Partial Content），这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。

• 错误通知的管理，在HTTP1.1中新增了24个错误状态响应码，如409（Conflict）表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突；410（Gone）表示服务器上的某个资源被永久性的删除。

• Host头处理，在HTTP1.0中认为每台服务器都绑定一个唯一的IP地址，因此，请求消息中的URL并没有传递主机名（hostname）。但随着虚拟主机技术的发展，在一台物理服务器上可以存在多个虚拟主机（Multi-homed Web Servers），并且它们共享一个IP地址。HTTP1.1的请求消息和响应消息都应支持Host头域，且请求消息中如果没有Host头域会报告一个错误（400 Bad Request）。

• 长连接，HTTP 1.1支持长连接（PersistentConnection）和请求的流水线（Pipelining）处理，在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应，减少了建立和关闭连接的消耗和延迟，在HTTP1.1中默认开启Connection： keep-alive，一定程度上弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点。（HTTP1.0中每次发送请求，都会通过使用TCP三次握手建立连接，并在第三次握手时发送请求，然后服务器端返回客户端需要的信息后就立即关闭了连接，这样每次请求都需要花费两个TTL的时间，且每次访问都需要建立新的连接并分配资源，造成了时间和服务器端资源的浪费）

用户点击 URL http://www.tsinghua.edu.cn/chn/yxsz/index.htm后所发生的事件 ：
(1) 浏览器分析超链指向页面的 URL。
(2) 浏览器向 DNS 请求解析 www.tsinghua.edu.cn 的 IP 地址。
(3) 域名系统 DNS 解析出清华大学服务器的 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：GET /chn/yxsz/index.htm。
(6) 服务器给出响应，把文件 index.htm 发给浏览器。
(7) TCP 连接释放。
(8) 浏览器显示“清华大学院系设置”文件 index.htm 中的所有文本。