第二章 网络应用

从体系结构角度分类

客户/服务器C/S

最典型，最基本
服务器程序需先运行，有固定网络地址，长期运行

纯P2P

对等端软件运行在普通用户计算设备上，可直接与其他对等端通信
由于对等端动态加入或离开，并没有中心服务器，很难知道哪些对等端在线，地址与提供的服务

混合结构网络

每个用户通过C/S方式向服务器注册自己的网络地址，声明提供的服务与共享的资源，并发现其他用户

基本原理

基本通信方式：C/S
进程间遵循应用层协议交换应用层报文M
通过套接字将M传输给传输层
传输层需要为每个套接字分配一个编号：端口号
通过网络层地址（ip）与端口号标识应用程序

传输层提供的服务

面向连接的可靠字节流传输服务TCP

• 面向连接的服务：通过交换传输层控制信息，完成握手，建立一天全双工的逻辑TCP连接，发送完毕拆除
• 可靠的数据传送服务：端到端无差错，按序交付

无连接的不可靠数据报传输服务UDP

仅提供最小的“尽力”服务，没有握手过程，不保证报文到达接收进程，也可能乱序到达

TCP与UDP均不提供端到端吞吐量与时延保障服务

域名系统DNS

用户代理：使用网络应用的客户端软件定期访问服务器IP地址与端口号
域名：更容易读懂的代表ip地址与端口号的名字
DNS的任务：将域名映射为IP地址，即域名解析，需要建立分布式数据库，存储映射关系
层次树状结构的命名：……。三级域名。二级域名。顶级域名
顶级域名：国家，通用，基础结构域名arpa，用于反向域名解析

域名服务器

53端口
权威域名服务器：保存区中所有映射
顶级域名服务器：管理在该顶级域名注册的所有二级域名
根域名服务器：最重要，知道所有顶级域名服务器的域名和ip，共有13个，从a到m
本地域名服务器：任何主机在网络地址配置时都会配置一个
中间域名服务器：在权威和根之间

解析过程

无论递归还是迭代，顺序都是，本地，根，顶级，权威
由于根压力很大，增加缓存机制，跳过根域名查询，提高查询效率

HTTP

Web应用的应用层协议，HTTP/1.1是主流
80端口

HTTP连接

基于传输层的TCP传输报文，向服务器发送请求报文之前需建立TCP连接

连接方式

HTTP/1.0默认使用非持久连接，每次请求传输一个对象都需要建立一个TCP连接
1.1默认流水方式持久连接，只在服务端返回报文中显式添加connection:close首部行时断开
非持久连接，并行连接，流水方式，非流水方式图见P60

HTTP报文

起始行，首部行，空白行，实体主体

起始行

请求和响应报文主要区别是起始行
请求：方法，URL，协议版本
响应：协议版本，状态码，短语
方法：

• GET:请求读取URL标识的信息
• HEAD:请求读取URL标识的信息的首部
• POST:给服务器添加信息
• OPTION:请求一些选项信息
• PUT:在指定URL存储文档
  状态码：短语
• 100:continue
• 200:ok
• 301:moved permanently
• 400:bad request
• 401:unauthorized
• 404:not found
• 505:http version not supported

首部行

用于携带附加信息，可有0到多行

Cookie

无状态协议：HTTP服务器并不保存客户的任何信息
Cookie用于在无状态的HTTP之上建立用户会话
存放于报文首部行，每个浏览器独立存储
永久Cookie：存放于硬盘
会话Cookie：存放于内存，关闭浏览器消失

电子邮件系统

组成：邮件服务器，邮件传输协议，用户代理，邮件读取协议
地址：邮箱名@邮箱所在主机域名
核心：邮件服务器，用于接发邮件，报告传送情况

SMTP

电子邮件核心应用层协议
实现邮件服务器间或与用户代理间邮件传输
使用TCP持久连接，25端口

特点：

只能传送7位ASCII码文本内容，通过MIME将非该种文本转换为这种
内容不能包含CRLF.CRLF，用于识别内容结束
“推动”协议，与HTTP“拉动”协议不同

电子邮件格式

首部，空白，主体

邮件读取协议

邮局协议POP3

TCP，110端口
3个阶段：授权，事务处理，更新
事务处理读取后会标记删除，更新阶段删除

IMAP

支持创建远程文件夹，与只读部分邮件
网络带宽压力更小

HTTP

最流行，此时用户代理向邮件服务器发送也使用HTTP，邮件服务器间还是SMTP

FTP

消除不同操作系统下处理文件的不兼容性
C/S应用
使用两个并行的TCP连接
21端口的控制连接是持久的，整个会话期间打开
20端口的数据连接传送完毕即关闭，非持久
即带外控制，使用同一个连接控制和处理数据为带内控制

P2P

对服务器依赖很小，随时加入离开，伸缩性强

当有n个用户，各下载大小为F的文件

C/S方式

服务器需上传nF
每个用户需下载F
即最小完成分发时间为
nF/服务器上传带宽us
与
F/最慢客户下载带宽dmin
中最大值

P2P方式

每个对等方在接收到部分文件后，马上可以将拥有的数据向其他对等方分发
文件分发最快时间当n足够大，趋近于常量

Socket

套接字地址由ip+port组成
SOCK_STREAM：面向TCP接口
SOCK_DGRAM：面向UDP
服务器函数：listen,accept
客户端函数：connect