【計算機網絡】應用層知識要點

這是一份比較私人的應用層個人體會，看官如果拿這個來當做學習資料可能會感到太散。

1、應用層協定

針對解決不同主機中的多個應用程序之間的通信和協同工作。總的來說，就是在兩個主機之間進行資訊互動。是以，所有的應用層協定都遵循一定的規則：1、傳輸的封包類型；2、封包中的各個字段的含義；3、字段對應資訊的含義；4、排程這些封包發送的規則。

2、 DNS

将主機的 ip位址轉換為友善記憶的主機名，但是，一個ip位址可以對應多個域名，而一個域名隻能對應一個ip位址。是以，這樣看起來，請求方必須指明要請求ip位址中的哪一個域名。

域名的命名規則：1、多級标号，每個不超過63字元；2、大小寫不分；3、域名總長度不超過 255。

每次通路一個域名，都需要通過DNS伺服器解析域名對應的 ip 位址，這樣，tcp/ip協定才開始工作。現在大多數的 網絡都是 專用網，是以的話，ip位址都固定在了路由器上，從路由器開始，接入網際網路。是以，我們的第一級 DNS 放在了路由器上。

遞歸查詢：若路由器根據自己的 DNS 伺服器無法解析域名，那麼這個 DNS 伺服器就向上一級 DNS 伺服器做請求。如果上級還沒有，就再向上級DNS請求，直到根域名伺服器。整個過程采用的 任播技術，直接尋找相鄰跳數最近的上級伺服器。

疊代查詢：根域名伺服器告訴本地 DNS，你下次查詢去哪裡查。

兩個查詢方式的差別就是，遞歸查詢是好人幫忙幫到底，親自上手；疊代查詢是指導一下方法，做不做全看你自己（本地DNS當然會去做）。這樣總結下來，其實工作就是本地的DNS在做，本地的主機享受了服務，得到一個 ip位址而已。

提高查詢效率的方法就是緩存，原因是伺服器方的 ip位址到 域名的映射，并不經常改變。

3、 FTP協定

FTP 的目的是克服計算機存儲資料格式不同，檔案目錄和命名規則不同，不同作業系統使用的指令不同，通路控制方法不同設計的檔案傳輸協定。ftp面向檔案傳輸，常用浏覽器支援 ftp協定。

FTP 的伺服器有兩類程序，一個排程程序，當收到 ftp請求的時候，就安排一個 工作程序去處理 ftp請求。也就是支援多程序。

而工作程序在處理一個客戶請求時，分别有一個控制程序和一個資料傳輸程序，各使用一個端口号。名為帶外傳輸。

TFTP協定相當于是沒有控制程序的ftp協定，直接将資料傳給要傳的主機。可用于 UDP環境，不需要傳輸太多控制資訊。

4、TELNET協定

遠端終端協定，計算機上附件裡貌似有這個東西，可以使用自己的顯示器，點選操作遠端連接配接的電腦，有像素限制。

QQ裡也有這種工具，更進階一些，解決了 VPN 中的本地ip位址的識别問題。但是由于現在的網速是比較感人的，尤其是跨多個路由器的話，那個使用效果的确是……

5、HTTP協定

1、www：網際網路簡稱，分布式超媒體系統。URL标記這個大系統中的資源位置，HTTP進行資源傳輸，HTML用以顯示頁面，搜尋引擎提供尋找資源的方法

2、url的文法：協定名://主機域名或ip位址:端口/資源的路徑?參數1=值1#參數2=值2

3、作為伺服器，要時刻監聽80端口，一旦有通路，就建立一條tcp連結，在此基礎上傳輸http協定的資料。解析協定資料，擷取通路的 html文檔。由于采用了 tcp請求，就有一個請求和确認，收到确認的過程。http協定中，同樣有一個請求連結時間，一個傳輸封包的時間。我們會設定一個逾時最大的值，超過即放棄請求。

流水線傳輸資料要比非流水線快的多，因為沒有阻塞，阻塞點在用戶端。在沒有收到确認的情況下就發到下一步了。

4、代理伺服器：即高速緩存，解決了路由器ip位址被自己的客戶機使用崩潰的問題。

5、HTTP請求封包中的請求方法：get，讀取資訊；POST，給伺服器添加資訊；option，請求一些選項的資訊；head，請求html頁面裡的 headers标簽；put，在指定的url下存一些文檔；DELETE：删除url對應的檔案；connect：用于代理伺服器；trace：環回測試的請求封包。廣大老百姓使用的最多的是 get 和post。其他的方法，我們沒有權限。

6、看來 Cookie是個伺服器跟蹤客戶的工具，阻止所有Cookie和DNT标簽的含義應該差不多吧。相關聯的。

7、動态文檔：靜态文檔就不說了，html即靜态，css是渲染。動态文檔是指在用戶端請求到伺服器時，伺服器首先安排一個應用程式處理用戶端的請求資料，并把處理後的資料封裝成http封包裡面，傳輸給用戶端。這樣，主要是有一些資料是實時可變的，不可能将資料放在靜态的html裡面，那樣講無法同步更新。但是這種動态指的是每次重新整理都擷取目前值，而不重新整理的話，資料不會自己變化呈現。

是以，在這裡有一個 cgi的概念，所有設計的應用程式都必須滿足 cgi 标準，這樣的應用程式都是 cgi 程式。之是以叫網關，是因為這個程式很可能要調用資料庫之類的資源。一般cgi腳本都放在/cgi-bin檔案夾下。

8、活動web文檔：

伺服器推送：在這種情況下，伺服器和用戶端之間建立http長連結，伺服器不斷地 把資料推送給用戶端。動畫呈現，時間更新等等。太占帶寬，連結不斷，占用伺服器資源，端口，帶寬，時間資源。

活動文檔：伺服器直接把一個活動的程式，腳本之類的傳回給用戶端，其實連結已經斷開了，但是程式運作呈現在頁面上，看起來是連續不斷的資料。視訊緩存就是這個道理吧。

9、搜尋技術：

全文搜尋引擎：爬蟲爬回資料，是以，百度搜尋出來的結果中的連結标題，其實就是爬取的網頁的title标簽中的文字。

分類搜尋：不用爬蟲爬，隻是傳回一些url。

垂直搜尋：特定領域搜尋。

元搜尋：對各個搜尋引擎的封裝，資訊的彙總，是以更牛逼一些。

需要了解一下 Google 和 百度的搜尋引擎算法，一是如何用爬蟲爬回資料，而是計算網頁重要性排名。真的是覺得數學是個好東西啊！回頭翻翻矩陣理論。

10、加密技術，https：http明文在網上傳播不安全，對于有安全需求的消息，伺服器和用戶端之間首先建立連接配接，之後，伺服器給用戶端提供一個加密算法，一把秘鑰，用戶端程式使用算法和秘鑰對資料加密，傳輸給伺服器，伺服器再用另一把不同的秘鑰将資料解密出來。感覺好爽，這是網絡安全中的密碼算法吧，接觸到數學感覺好開心，好有安全感。

6、SMTP協定

使用者代理：電子郵件的用戶端軟體，和http協定裡的使用者代理概念相近。

使用者代理将郵件發送給郵件伺服器，郵件伺服器發送給接收方的郵件伺服器，然後接收方的使用者代理，使用 POP3 協定讀取其中的資訊。使用的是 tcp 連結。且：郵件不會在中轉的某個郵件伺服器停留落地。

這個協定模型中，郵件伺服器的程式功能不能讓PC來做，因為，email的性質決定了，郵件的發送和接收一定是不同時的，而tcp連結則必須要求同時線上，這樣，就必須通過一個24小時線上的伺服器來處理這個業務。

但是允許一種情況，即從PC直接發送郵件到接收方的郵件伺服器，而這種情況下，往往帶有惡意，病毒。但也是foxmail實作特快專遞服務的一個措施。

POP3有局限性，而IMAP網際封包存取協定則強大靈活的多，現在很多的浏覽器郵箱采用的讀取協定很多都是HTTP。

有用戶端程式的郵箱應該都是IMAP協定。

MIME是在SMAP協定缺點基礎上的改進。

7、DHCP協定

計算機聯網前的網絡配置，自動添加ip位址，子網路遮罩，預設路由器ip，DNS的ip位址，不用人工手動添加。

DHCP對運作客戶軟體和伺服器軟體的主機都有不同的适用政策。

主機接入網際網路的一刻起，就向網絡中發送全1 的ip位址消息，由于自己沒有ip位址，是以，這個消息的源ip位址為全0，這一點和計算機ip位址的概念是一緻的，如果服務（比如docker之類的，虛拟機等等）沒有指定端口映射的ip位址，預設為主控端本身，即0.0.0.0。

一般來講，路由器上內建的協定是 DHCP的中繼代理，其再尋找 DHCP 伺服器 的時候采用UDP協定。但是，專用網的 ip位址是如何配置設定的呢？道理應該也是一樣的，DHCP伺服器記錄專用網中的ip位址配置設定。

如果 ip撞車的話，說明前一個IP位址的租用期到期了，DHCP伺服器中并沒有該ip位址的記錄，然而ip被實際固定占用了下來，造成了一定的問題。

8、SNMP協定

網管協定，似乎隻有在學校念書的時候才接觸過，網管中心會監督大家的上網有沒有搞些網絡破壞，監督帶寬有沒有被占用等等。聽說南開大學以前，有流量監督，每月流量不能超過4g，真的是……還是我母校好。

9、應用程序與OS的互動

這塊是網絡程式設計需要深刻了解的地方。java 和 python 裡的套接字。

應用程式——>系統調用的接口——>OS——>OS内部過程——>OS——>系統調用接口——>應用程序程式。

套接字是 傳輸層 tcp/ip協定和應用程序之間的接口。建立套接字意味着請求OS給其安排一定的記憶體，外存，CPU時間，帶寬等等。這些都有OS統一排程。OS安排好後，用套接字descriptor交給應用程序，程序就可以使用了。

程序在接收到套接字descriptor後，用bind來綁定到一個本地的ip位址和端口号。已經連上了 tcp/ip的一端。然後将套接字設定為被動收聽listen 模式。

伺服器使用 accept方式将用戶端的請求接收下來，這是并發多程序的。且主伺服器程序還要連結多個從屬伺服器的程序。，都要建立套接字，但是從屬的是不配置設定端口的吧。

在建立連結後，使用 send 和recv 系統調用接收資料。

傳輸完資料後，close 釋放套接字資源。

以上的 英文都是系統調用的方法，各種主流程式設計語言中都有封裝。