2.1 應用層協議工作原理

建立一個網路應用

     1）編寫分散式程式
        ● 執行在不同的端系統
        ● 通過網路互相通訊
        ● 如：瀏覽器和Web伺服器

     2） 不需要為網路核心裝置寫程式
        ● 網路核心裝置不執行使用者應用
        ● 在端系統上開發引用有利於應用的快速研發和部署

2.1.1 網路應用模型

1. 客戶/伺服器（C/S）

     1）伺服器
        ● 一臺總線上的主機，執行著伺服器程式，服務於來自許多其他客戶主機的請求。
        ● 具有固定、周知的IP地址。
        ● 使用主機叢集或者資料中心提高處理能力。

     2）客戶
        ● 需要時主動與伺服器建立通訊。
        ● 可能間斷地連上網路。
        ● 通常使用動態的IP地址。
        ● 客戶相互之間不直接通訊

     3）典型例子：Web、FTP、Telnent和電子郵件。

2. 對等方式（P2P）

     1）對等方
        ● 應用程式的主機之間使用直接通訊。
        ● 沒有總是在執行的伺服器，不需要龐大的伺服器基礎設施和伺服器頻寬。
        ● 對等方間斷連線，使用動態IP地址。
        ● 具有自擴充套件性，每個對等方可以請求服務，也可以提供服務。

     2）典型例子：檔案共享、等對方協助下載加速器（迅雷）、因特網電話和視訊會議。

2.1.2 程式通訊

     1）同一主機上，兩個程式使用程式間通訊機制（作業系統定義）進行通訊
     2）不同主機上的程式通過網路交換報文進行通訊。

1. 客戶和伺服器程式

     1）客戶程式：發起通訊的程式，比如瀏覽器
     2）伺服器程式：等待聯絡的程式，比如Web伺服器。
     3）在P2P模式的應用中，一個程式可以既是客戶程式又是伺服器程式。

2. 程式與計算網路之間的介面——套接字（socket）

     1）套接字：同一臺主機內應用層與運輸層之間的軟體介面，也稱為應用程式和網路之間的應用程式程式設計介面（API）。
        ● 應用程式的通訊程式對，通過套接字介面向網路層傳送報文和從網路接收報文。
        ● 類比：程式是一座房，套接字是一扇門，傳送程式將報文推出門，門外的運算設施（因特網）將報文送到接收程式的門口。

     2）應用開發者可以
        ● 控制套接字在應用層端的一切（應用開發）
        ● 對套接字的運輸層的控制權僅限於：
            a.選擇運輸層協議，
            b.也許能設定幾個運輸層的引數（如：最大快取和最大報文段長度等）

3. 程式定址

     一臺主機上執行的程式向另一臺主機上執行的程式傳送分組，為了表示該接受程式，需要定義兩種資訊：
     1）IP地址：在網路中用來標識主機的地址。
     2）埠號：在目的主機中指定接受程式的識別符號。
        ● 例如Web伺服器用埠80
        ● 使用SMTP協議的郵件伺服器用25

2.1.3 可提供應用程式使用的運輸服務

     1. 應用需要什麼樣的傳輸服務？
        1) 可靠
           ● 容忍丟失的應用： 如音視訊等應用可以容忍一定程度的資料丟失。
           ● 如文字傳輸等應用要求完全可靠的資料傳輸

        2) 吞吐量
           ● 頻寬敏感應用： 如多媒體等應用要求保證最低可用頻寬。
           ● 彈性應用：如電子郵件、檔案傳輸可以適用各種可能的頻寬。

        3)實時
           ● 如網路電話，互動式網路遊戲，要求延遲保證
           ● 如郵件傳輸等應用對延遲不敏感。

        4)安全
           ● 需要加密，要求資料完整性。

2.1.4 因特網提供的運輸服務

1. TCP服務

     1）面向連線
           ● 程式通訊前，TCP讓客戶與伺服器互相交換運輸層控制資訊，通過這個握手過程建立一個TCP連線。
           ● 這條連線是全雙工，程式雙發可同時收發報文。
           ● 結束報文傳送時，必須拆除改連線。

     2）可靠的資料傳送：無差錯、按適當順序交付所傳送的資料。

     3）流量控制：傳送程式不會“壓垮”接受程式。

     4）擁塞控制：網路超載是抑制傳送程式。

     5）不提供： 實時性，最低頻寬保證

2. UDP服務

     1）無連線：兩個程式通訊前沒有握手過程
     2）不可靠資料傳輸：不能保證傳送的報文能夠到達目的地，也不能保證接受時的順序（亂序到達）。
     3）不提供：建立連線、可靠傳輸、流量控制、擁塞控制、實時性、最低頻寬保證。

注：上面的是運輸層的協議，到運輸層會具體討論，下面才是真正的應用層協^_ ^…

2.1.5 應用層協議

通過把報文傳送進套接字實現網路程式間的通訊

     1）如何構造這些報文？
     2）報文中的各個欄位的含義是什麼？
     3）程式何時傳送這些報文？

1. 應用層協議

          定義執行在不同端系統上的應用如何相互傳遞報。主要包括：

     1）交換的報文型別：例如請求報文和響應報文
     2）各種報文型別的語法：如報文中的各個欄位及這些欄位是如何描述的。
     3）欄位的語義：即這些欄位中的資訊的含義
     4）確定一個程式何時以及如何傳送報文，對報文進行響應的規則

2. 不同領域應用層協議

     1）公共領域協議
           ● 在RFC文件中定義
           ● 允許互相操作
           ● 例如：HTTP、SMTP
     1）專用協議
           ● 例如：Skype

注：內容來自老師課件和教材整理