【应用层协议原理】

文章目录

第二章应用层
- 2.1 应用层协议原理
- - 2.1.1 网络应用的体系结构
  - 2.1.2 客户-服务器（C/S）体系结构
  - 2.1.3 对等体（P2P）体系结构
  - 2.2.4 C/S和P2P体系结构的混合体
  - 2.2.5 进程通信
  - 问题1：对进程进行编址（addressing）
  - 问题2：传输层提供的服务-需要穿过层间的信息。
  - 问题3：传输层提供的服务-层间信息的代表
  - TCP之上的套接字（socket）
  - 问题2：传输层提供的服务-层间信息代码
  - UDP之上的套接字（socket）
  - 套接字（Socket）
  - 应用层协议
  - 应用需要传输层提供什么样的服务？如何描述传输层的服务？
  - Internet传输层的服务
  - UDP存在的必要性

第二章应用层

目标：

网络应用的原理：网络应用协议的概念和实现方面。
- 传输层的服务模型
- 客户-服务器模式
- 对等模式（peer-to-peer）
- 内容分发网络
网络应用的实例：互联网流行的应用层协议
- HTTP
- FTP
- AMTP/POP3/IMAP
- DNS
编程：网络应用程序
- socket API

2.1 应用层协议原理

2.1.1 网络应用的体系结构

可能的应用架构：

客户-服务器模式（C/S）
对等模式（Peer To Peer）
混合体：客户-服务器和对等体系结构

2.1.2 客户-服务器（C/S）体系结构

服务器：
- 一直运行
- 固定的IP地址和周知的端口号（约定）
- 扩展性：服务器场
  - 数据中心进行扩展
  - 扩展性差
客户端：
- 主动与服务器通信
- 与互联网有间歇性的连接
- 可能是动态IP地址
- 不直接与其他客户端通信

2.1.3 对等体（P2P）体系结构

几乎没有一直运行的服务器
任意端系统之间可以进行通信
每一个结点既是客户端又是服务器
- 自扩展性-新peer节点带来的新的服务能力，当然也能带来新的服务请求。
参与的主机间歇性连接可以改变IP地址。
- 难以管理
例：迅雷

2.2.4 C/S和P2P体系结构的混合体

Napster
- 文件搜索：集中
- 主机在中心服务器上注册其资源
- 主机向中心服务器查询资源位置
- 文件传输：P2P
- 任意Peer节点之间
即时通信
- 在线检测：集中
- 当用户上线时，向中心服务器注册其IP地址
- 当用户中心服务器联系，以找到其在线好友的位置
- 两个用户之间聊天：P2P

2.2.5 进程通信

进程：在主机上运行的应用程序

在同一个主机内，使用进程间通信机制通信（操作系统定义）
不同主机，通过交换报文（Message）来通信
- 使用OS提供的通信服务
- 按照应用协议交换报文
  - 借助传输层提供的服务

问题1：对进程进行编址（addressing）

进程为了接收报文，必须有一个标识，即SAP（Service Access Point 服务访问点）（发送也需要标识）。
- 主机：唯一的·32位IP地址
  - 仅仅有IP地址不能够唯一标示一个进程；在一台端系统上有很多应用进程在运行。
- 所采用的传输层协议：TCP or UDP
- 端口号（Port Number）
一个进程：用IP+port标识端节点
本质上，一对主机进程之间的通信由2个端节点构成。

问题2：传输层提供的服务-需要穿过层间的信息。

在这里插入图片描述

层间接口必须要携带的信息
- 要传输的报文（对于本层来说：SDU（Service Data Unit））
- 谁传的：对方的应用进程的标识：IP+TCP(UDP) 端口
- 传给谁：对方的应用进程的标识：对方的IP+TCP(UDP）端口号
传输层实体（tcp或者udp实体）根据这些信息进行TCP报文段（UDP数据报）的封装
- 源端口号，目标端口号，数据等。
- 将IP地址往下交IP实体，用于封装IP数据报：源IP，目标IP。

问题3：传输层提供的服务-层间信息的代表

如果Soket API 每次传输报文，都携带如此多的信息，太繁琐，不便于管理。
用个代号标识通信的双方或者单方：soket
就像OS打开文件返回的句柄一样
TCP socket：
- TCP服务，两个进程之间的通信需要之前要建立连接
  - 两个进程通信会持续一段时间，通信关系稳定
- 可以用一个整数表示两个应用实体之间的通信关系，本地标识。
- 穿过层间接口的信息量最小
- TCP socket：源IP，源端口，目标IP,目标端口。

TCP之上的套接字（socket）

对于使用面向连接服务（TCP）的应用而言，套接字是4元组的一个具有本地意义的标示。
- 4元组：(源IP，源port，目标IP，目标port)
- 唯一的指定了一个会话（2个进程之间的会话关系）。
- 应用使用这个标示，与远程的应用进程通信。
- 不必在每一个报文的发送都要指定这4元组。
问题2：传输层提供的服务-层间信息代码
- UDP socket：
  - UDP服务，两个进程之间的通信需要之前无需建立连接。
    - 每个报文都是独立传输的。
    - 前后报文可能给不同的分布式进程。
  - 过层间接口的信息大小最小。
  - UDP socket：本IP,本端口
  - 但是传输报文：必须要提供对方IP，port。
    - 接收报文时：传输层要上传对方的IP,port。

UDP之上的套接字（socket）

对于使用无连接服务（UDP）的应用而言，套接字是2元组的一个具有本地意义的标示。
- 2元组：IP，port （源端指定）。
- UDP套接字指定了应用所在的一个端节点（end point）。
- 在发送数据报时，采用创建好的本地套接字（标示ID），就不必在发送每个报文中指明自己所采用的ip和port。
- 但是在发送报文时，必须要指定对方的ip和udp port(另外一个段节点)。