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第2章 应用层 学习目标和主要内容 学习目标 网络应用的原理和实现方面的知识。 主要内容 应用层概念：应用层协议、客户机与服务器、进程、套接字和运输层接口。 应用程序：Web、电子邮件、域名系统DNS及P2P对等文件共享。 开发网络应用程序的方法：套接字API编程。 本章内容 2.1 应用层协议原理 2.2 Web和HTTP 2.3 FTP 2.4 电子邮件 2.5 DNS 2.6 P2P 文件共享 2.7 TCP的套接字 编程 2.8 UDP的套接字 编程 2.9 构建一个 Web 服务器 2.10 小结 流行的网络应用程序 E-mail Web 即时讯息 远程注册 P2P文件共享 多用户网络游戏 流式存储视频片段 因特网电话 实时视频会议 大规模并行计算 网络应用程序的研发要点 写出能够分别在不同端系统运行，并通过网络相互通信的程序。 如Web应用程序，由两个可以相互通信的程序组成 浏览器程序：运行在用户主机上； Web服务器程序：运行在Web服务器主机上。 应用程序软件只在端系统运行，不需在网络核心设备上运行。 网络核心设备无应用层，只有较低层。 如图2-1。 本节内容 2.1.1 网络应用程序体系结构 2.1.2 进程通信 2.1.3 应用层协议 2.1.4 应用所需要的服务 2.1.5 因特网运输协议提供的服务 2.1.6 本书介绍的网络应用 2.1.1 网络应用程序体系结构 应用程序体系结构：规定如何在各种端系统上组织应用程序，由研发者设计 。 三种类型： 客户机/服务器 对等 (P2P) 客户机/服务器与P2P的混合 1、客户机/服务器体系结构 服务器： 总是打开 为多个客户机请求提供服务 永久的IP地址 可扩展为服务器场（主机群集） 客户机： 总是打开或间歇打开 向服务器发出请求 具有动态的IP地址 彼此之间不直接通信 2、纯P2P体系结构（peer-to-peer） 无（最少）打开的服务器 任意端系统（对等方）可以直接通信 对等方间歇地连接，IP地址不固定 例：文件分发、因特网电话等。 3、客户机/服务器与P2P的混合 Napster：MP3文件共享应用程序。 P2P：对等方直接交换MP3文件 服务器注册/定位： 对等方在中心服务器上注册内容 对等方查询相同的中心服务器以定位内容 即时讯息： P2P：两个用户直接聊天 服务器检测/定位： 用户在线时，向中心服务器注册其IP地址 用户联系中心服务器以找到聊天伙伴的IP地址 2.1.2 进程通信 进程 (process)：在主机上运行的程序。 进程通信： 同一主机中两个进程间的通信：由操作系统控制； 不同主机中进程间的通信：通过网络交换报文进行。 ? 发送进程：产生报文并向网络发送； ? 接收进程：接收报文，并回送报文。 如图2-1。 1、客户机和服务器进程 网络应用程序由成对的进程组成，并通过网络相互发送报文。如图2-1 根据功能分别标示为客户机和服务器 客户机进程：发起通信的进程。 服务器进程：等待其他进程联系的进程。 如Web应用程序中，一个客户机浏览器进程向某个Web服务器进程发起联系，交换报文。 说明： P2P结构的应用程序也可分别看成是客户机进程或服务器进程。 如，对等方A（客户机）请求对等方B（服务器）发送某个文件。 2、套接字(socket) 套接字：同一台主机内应用层与运输层之间的接口。 也叫应用程序和网络之间的应用程序接口API ,是在网络上建立网络应用程序的可编程接口。 进程与套接字关系 进程类似房子，套接字是进程的门。 进程通过套接字在网络上发送和接收报文。 说明 应用程序开发者可以控制套接字应用层端的全部； 对套接字的运输层端几乎不能控制（只能选择运输层协议、设定几个运输层参数等）。 应用程序开发者选择了一个运输层协议，则应用程序就建立在由该协议提供的运输层服务之上。如TCP协议。 3、进程寻址 主机上的进程可以有多个。 网络中有多个主机，每个主机上有多个进程。 进程识别信息：表示哪台主机上的哪一个进程。 源主机上的进程向目的主机上的进程发送报文时，应带有接收进程的识别信息（标识）。 进程寻址： 根据进程识别信息找到相应进程。 进程识别信息（两部分） 主机名称或地址：网络中的哪一个主机。 因特网中，用IP地址标识（32位，全球惟一）。 进程的标识：主机中的哪一个进程。 因特网中，采用端口号标识(port number)。 常用的应用程序被指派固定的端口号（周知端口）。