计算机网络--运输层--应用层

运输层

运输层是提供应用进程间的逻辑通信，也就是说，运输层之间的通信并不是真正在两个运输层之间直接传输数据。运输层向应用层屏蔽了下面网络的细节，它使应用中的进程看见的好像在两个运输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道。

从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。

当网络边缘部分的两台主机使用网络的核心部分的功能进行端到端的通信时，只有主机的协议栈才有运输层，而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能。（ 路由器只需要寻找目的主机，只有数据交付至具体应用进程才涉及复用/分用，及端口的概念）。

运输层有一个很重要的功能——复用（multiplexing）和分用（demultiplexing）。
这里的复用是指发送方不同的应用进程都可以使用同一个运输层协议传送数据（需要加适当首部），而分用是指接收方的运输层在剥去报文的首部后，可以将这些数据正确交付目的应用进程。

运输层的两个主要协议：

用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）：

特点：1.无连接的，传输数据之前不需要建立连接
　　　2.尽最大努力交付，不提供可靠交付
　　　3.面向报文
　　　4.无拥塞控制（网络出现的拥塞，不会使源主机的发送速率降低）
　　　
传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）：

特点：1.面向连接。传输数据之前先建立连接
　　　2.提供可靠交付
　　　3.提供全双工通信（允许通信双方的应用进程在任何时候都能发送数据）
　　　4.有拥塞控制、
　　　5.面向字节流（TCP将应用进程交下来的数据看成是一连串的无结构的字节

-==运输层的 UDP 用户数据报与网际层的IP数据报有很大区别。IP 数据报要经过互连网中许多路由器的存储转发，但 UDP用户数据报是在运输层的端到端抽象的逻辑信道中传送的。
==TCP报文段是在运输层抽象的端到端逻辑信道中传送，这种信道是可靠的全双工信道。但这样的信道却不知道究竟经过了哪些路由器，而这些路由器也根本不知道上面的运输层是否建立了 TCP 连接。

运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。引入运输层，增加复用和分用的功能、 消除网络层的不可靠性、 提供从源端主机到目的端主机的可靠的、与实际使用的网络无关的信息传输。

应用层

利用网络的应用程序有很多，包括web浏览器、电子邮件、远程登录、文件传输、网络管理等。能够让这些应用进行特定通信处理的正式应用层协议。TCP和IP等下层协议是不依赖于上层应用类型、使用性范围非常广的协议。而应用协议则是为了实现某种应用而设计和创造的协议。我们讲的TCP/IP中的应用层覆盖了OSI参考模型中的会话层、表示层、应用层3层的所有功能。

层次结构

一个域名由多个层次构成，从上层到下层分别为顶级域名、二级域名、三级域名以及四级域名。所有域名可以画成一颗域名树。

域名服务器可以分为以下四类：

(1) 根域名服务器：解析顶级域名；
(2) 顶级域名服务器：解析二级域名；
(3) 权限域名服务器：解析区内的域名；
(4) 本地域名服务器：也称为默认域名服务器。可以在其中配置高速缓存。

解析过程

主机向本地域名服务器解析的过程采用递归，而本地域名服务器向其它域名服务器解析可以使用递归和迭代两种方式。

迭代的方式下，本地域名服务器向一个域名服务器解析请求解析之后，结果返回到本地域名服务器，然后本地域名服务器继续向其它域名服务器请求解析；而递归地方式下，结果不是直接返回的，而是继续向前请求解析，最后的结果才会返回。

文件传输协议 FTP

FTP 在运输层使用 TCP，并且需要建立两个并行的 TCP 连接：控制连接和数据连接。控制连接在整个会话期间一直保持打开，而数据连接在数据传送完毕之后就关闭。控制连接使用端口号 21，数据连接使用端口号 20。

远程终端协议 TELNET

TELNET 用于登录到远程主机上，并且远程主机上的输出也会返回。
TELNET 可以适应许多计算机和操作系统的差异，例如不同操作系统系统的换行符定义。

电子邮件
提供电子邮件服务的协议叫做SMTP。SMTP为了实现高效发送邮件内容，在其传输层使用了TCP协议。

MIME

MIME协议是为了扩展电仪邮件的文本格式的，之前的电子邮件只能处理文本格式，通过MIME协议的扩展，现在可以发送静态图像、动画、声音、程序等各种形式的数据。MIME规定了应用消息的格式，因此在OSI模型中它相当于表示层。

POP

POP协议是一种用于接收电子邮件的协议。因为我们平常使用电子邮件的时候，并不能时刻保证我们的邮箱应用处理活跃状态，所以我们需要当我们打开邮箱时，主动去获取我们收到的邮件，这就是POP协议的工作。

IMAP

和POP协议类似，IMAP也是接收电子邮件的协议。只是在POP中邮件由客户端进行管理，而在IMAP中邮件则由服务器进行管理。
使用IMAP时，可以不必从服务器上下载所有邮件也可以阅读。由于IMAP是在服务器端处理MIME信息，所以它可以实现当某一封邮件含有10个附件时“只下载7个附件”的功能，而POP中必须要把整个邮件下载下来才能阅读。

Web 页面请求过程

向 DNS 服务器发送 DNS 查询报文来解析域名。
开始进行 HTTP 会话，需要先建立 TCP 连接。
在运输层的传输过程中，HTTP 报文被封装进 TCP 中。HTTP 请求报文使用端口号 80，因为服务器监听的是 80 端口。连接建立之后，服务器会随机分配一个端口号给特定的客户端，之后的 TCP 传输都是用这个分配的端口号。
在网络层的传输过程中，TCP 报文段会被封装进 IP 分组中，IP 分组经过路由选择，最后到达目的地。 在链路层，IP 分组会被封装进 MAC 帧中，IP 地址解析成 MAC 地址需要使用 ARP。
客户端发送 HTTP 请求报文，请求获取页面。
服务器发送 HTTP 相应报文，客户端从而获取该页面。
浏览器得到页面内容之后，解析并渲染，向用户展示页面。