6.1、應用層概述

我們在瀏覽器的地址中輸入某個網站的域名后，就可以訪問該網站的內容，這個就是萬維網WWW應用，其相關的應用層協議為超文本傳送協議HTTP

用戶在瀏覽器地址欄中輸入的是“見名知意”的域名，而TCP/IP的網際層使用IP地址來表示目的主機，從域名到IP地址的的轉換，由屬于應用層范疇的域名系統DNS，在后臺幫用戶完成

常見的應用還有：

總結

6.2、客戶/服務器方式（C/S方式）和對等方式（P2P方式）

1、概念

2、客戶/服務器方式（C/S方式）

3、對等方式（P2P方式）

4、總結

6.3、動態主機配置協議DHCP

1、概念

• 互聯網廣泛使用的動態主機配置協議 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 提供了即插即用連網 (plug-and-play networking) 的機制，
• 這種機制允許一臺計算機加入新的網路和獲取 IP 地址，而不用手工配置，

2、DHCP的作用

在之前，如果要正常訪問Web服務器，需要該主機手動配置網路的相關配置資訊

如果主機數很多，就作業量大，容易出錯

如果我們給網路中添加一臺DHCP服務器

3、DHCP的作業程序

DHCP 使用客戶 - 服務器方式

• 需要 IP 地址的主機在啟動時就向 DHCP 服務器廣播發送發現報文
  （DHCP DISCOVER），這時該主機就成為 DHCP 客戶，
• 本地網路上所有主機都能收到此廣播報文，但只有 DHCP 服務器才回答此廣播報文，
• DHCP 服務器先在其資料庫中查找該計算機的配置資訊，若找到，則回傳找到的資訊，若找不到，則從服務器的 IP 地址池 (address pool) 中取一個地址分配給該計算機，DHCP服務器的回答報文叫做提供報文（DHCP OFFER），

DHCP 作業方式

• DHCP 使用客戶-服務器方式，采用請求/應答方式作業，
• DHCP 基于 UDP 作業（DHCP報文在運輸層會被封裝成為UDP用戶資料報），DHCP 服務器運行在 67 號埠， DHCP客戶運行在 68 號埠，

DHCP互動程序

DHCP客戶端將廣播發送DHCP發現報文（DHCP DISCOVER）

• 事務ID
• DHCP客戶端的MAC地址

封裝該報文的IP資料報的源IP地址為0.0.0.0，這是因為主機目前還未分配到IP地址，因此使用該地址代替

目的IP地址為廣播地址255.255.255.255，之所以廣播發送，是因為主機現在并不知道網路中有哪幾個DHCP服務器，它們的IP地址各是什么

DHCP服務器收到DHCP發現報文后，根據其中封裝的DHCP客戶端的MAC地址來查找自己的資料庫，如果查到匹配資訊，則使用這些配置資訊來構建并發送DHCP提供報文，如果沒有則采用默認配置資訊來構建報文并發送

由于是廣播的IP 資料報，因此網路中的所有設備都會收到該IP資料報，并對其層層解封，解封出封裝有DHCP 發現報文的UDP 用戶資料報，對于DHCP 客戶，其應用層沒有監聽該UDP 用戶資料報的目的埠67的行程，也就是DHCP 服務器行程，因此，無法交付DHCP發現報文只能丟棄，而對于DHCP服務器，其應用層始終運行著DHCP 服務器行程，因此會接受該DHCP，發現報文并做出回應，

DHCP服務端將廣播發送DHCP提供報文（DHCP OFFER）

• 事務ID：DHCP客戶端會與之前DHCP發現報文的事務ID做對比，來判斷該DHCP提供報文是否是自己的
• 配置資訊：
  • IP地址：DHCP服務器從自己的IP地址池中挑選待租用給主機的IP地址（使用ARP來確保所選IP地址未被網路中其他主機占用）
  • 子網掩碼
  • 地址租期
  • 默認網關
  • DNS服務器

源IP地址：發送DHCP提供報文的DHCP服務器的IP

目的地址：因為目的主機還沒分配到IP，所以使用廣播地址

在本例中，DHCP客戶會收到兩個DHCP服務器發來的DHCP提供報文，DHCP客戶從中選擇一個，一般選擇先到的，并向所選擇的DHCP服務器發送DHCP請求報文

DHCP客戶端將廣播發送DHCP請求報文（DHCP REQUEST）

• 事務ID
• DHCP客戶端的MAC地址
• 接收的租約中的IP地址
• 提供此租約的DHCP服務器端的IP地址

源地址：0.0.0.0，因為此時DHCP客戶才從多個DHCP服務器中挑選一個作為自己的DHCP服務器，它首先要征得該服務器的同意，之后才能正式使用向該DHCP服務器租用的IP地址

目的地址：廣播地址，這樣可以一次性向所有DHCP服務器發送DHCP請求報文，來告知它們是否請求它們作為自己的DHCP服務器

在本例中，假設DHCP客戶端選擇DHCP服務器1作為自己的DHCP服務器，DHCP服務器1接受該請求，于是DHCP服務器1給DHCP客戶端發送DHCP確認報文

源地址：DHCP服務器1的IP地址

目的地址：廣播地址

DHCP客戶收到該報文后就可以使用租用的IP地址

在使用前還會進行ARP檢測

剩下流程圖示

1、當租用期過了一半時，DHCP客戶會向DHCP 服務器發送DHCP 請求報文來請求更新租用期，封裝該報文的IP資料報的原IP 地址為DHCP客戶之前租用到的IP 地址，目的IP 地址為DHCP 服務器一的地址，

• DHCP 服務器若同意，則發回DHCP 確認報文，這樣DHCP 客戶就得到了新的租用期，

• DHCP服務器若不同意，則發回DHCP否認報文，這時DHCP 客戶必須立即停止使用之前租用的IP 地址，并重新發送DHCP 發現報文來重新申請IP地址，DHCP服務器未做出反應，則在租用期過了85%時DHCP 客戶必須重新發送DHCP 請求報文，然后繼續等待DHCP 服務器可能做出的反應，

2、若DHCP服務器未做出反應，則當租用期到期后，DHCP 客戶必須立即停止使用之前租用的IP 地址，并重新發送DHCP發現報文來重新申請IP地址，

3、DHCP客戶可以隨時提前終止DHCP 服務器所提供的租用期，這時只需要向DHCP服務器發送DHCP 釋放報文段即可，

4、DHCP中繼代理

下圖的網路拓撲中的各主機是否可以通過DHCP來自動獲取到網路配置？

使用DHCP中繼代理是因為我們不用給每一個網路上都設定一個DHCP服務器，這樣會使DHCP服務器的數量太多

5、總結

6.4、域名系統DNS

1、概述

域名相比IP地址更容易記憶

因特網是否可以只使用一臺DNS服務器？

不行

名稱相同的域名其等級未必相同

因特網的域名空間

2、域名決議程序

習題1

習題2

3、總結

6.5、檔案傳送協議FTP

1、概念

2、檔案傳送協議FTP的應用

FTP采用C/S方式（客戶/服務器方式）

FTP客戶計算機可將各種型別的檔案上傳到FTP服務器計算機

FTP客戶計算機也可以從FTP服務器計算機下載檔案

3、FTP基本作業原理

FTP服務器監聽熟知埠（埠號為 21），使客戶行程能夠連接上，

FTP客戶隨機選擇一個臨時埠號與其建立TCP連接，這條TCP連接用于FTP客戶與服務器之間傳送FTP的相關控制命令（這條連接是FTP客戶與服務器之間的命令通道）

下圖為建立資料通道的TCP連接

FTP服務器使用自己的熟知埠號21與其建立TCP連接，這條TCP連接用于FTP客戶與服務器之間傳送檔案

上面例子是主動模式：建立資料通道時，FTP服務器主動連接FTP客戶

下圖實體為被動模式

兩種模式對比

注意兩種模式都是

• 控制連接在整個會話期間保持打開狀態

• 資料連接傳輸完畢后就關閉

練習題

題1

題2

4、總結

6.6、電子郵件

1、概念

郵件發送和接收程序

2、簡單郵件傳送協議SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）的基本作業原理

3、電子郵件的資訊格式

4、郵件讀取協議（POP3）

5、基于萬維網的電子郵件

6、習題練習

習題1

習題2

習題3

7、總結

6.7、萬維網WWW

1、概念

概述

• 萬維網 WWW (World Wide Web) 并非某種特殊的計算機網路，
• 萬維網是一個大規模的、聯機式的資訊儲藏所，
• 萬維網用鏈接的方法能非常方便地從互聯網上的一個站點訪問另一個站點，從而主動地按需獲取豐富的資訊，
• 這種訪問方式稱為“鏈接”，

萬維網的作業方式

• 萬維網以客戶 - 服務器方式作業，
• 瀏覽器就是在用戶計算機上的萬維網客戶程式，萬維網檔案所駐留的計算機則運行服務器程式，因此這個計算機也稱為萬維網服務器，
• 客戶程式向服務器程式發出請求，服務器程式向客戶程式送回客戶所要的萬維網檔案，
• 在一個客戶程式主視窗上顯示出的萬維網檔案稱為頁面 (page)，

萬維網應用舉例

訪問網頁

怎樣標志分布在整個互聯網上的萬維網檔案？

萬維網的檔案

這些檔案都部署在服務器端

2、超文本傳輸協議HTTP（Hyper Transfer Protocol）

2.1、概念和傳輸程序

• 在萬維網客戶程式與萬維網服務器程式之間進行互動所使用的協議，是超文本傳送協議 HTTP (HyperText Transfer Protocol)，
• HTTP 是一個應用層協議，它使用 TCP 連接進行可靠的傳送，

• 每個萬維網網點都有一個服務器行程，它不斷地監聽 TCP 的埠 80，以便發現是否有瀏覽器向它發出連接建立請求，
• 一旦監聽到連接建立請求并建立了 TCP 連接之后，瀏覽器就向萬維網服務器發出瀏覽某個頁面的請求，服務器接著就回傳所請求的頁面作為回應，
• 最后，TCP 連接就被釋放了，

2.2、HTTP報文格式

HTTP請求報文格式

HTTP回應報文格式

2.3、使用Cookie在服務器上記錄用戶資訊

2.4、萬維網快取與代理服務器

如果該請求有快取

如果該請求沒有快取

若WEb快取的命中率比較高

則會大大減小了該鏈路上的通信量，因而減少了訪問因特網的時延

假設原始服務器的檔案被更改，這樣代理服務器的檔案就不是最新的

所以原始服務器通常會為每個回應的物件設定一個修改時間欄位和一個有效日期欄位

若未過期

若過期并且代理服務器的檔案和原始服務器的檔案一致，原始服務器則給代理服務器發送不包含物體主體的回應

若過期并且代理服務器的檔案和原始服務器的檔案不一致，原始服務器則給代理服務器發送封裝有該檔案的回應報文

2.5、習題練習

習題1

習題2

3、總結