第4章 应用层协议与应用系统设计方法-2
应用层协议详细讲解
应用层协议详细讲解应用层协议在计算机网络中扮演着重要的角色，它定义了在不同端系统上的应用程序进程如何相互传递报文。
这些报文可以是请求报文和响应报文，它们有着特定的语法和语义。
应用层协议的工作原理是定义了交换的报文类型、报文语法、字段语义以及进程何时、如何发送报文及对报文进行响应等。
应用层协议的分类主要有以下几种：1.服务器和客户端模型：这是最常用的一种模型，其中始终公开固定IP 地址的主机为其它主机的应用程序提供服务，请求服务的主机之间不会互相通信。
那些为其它主机提供服务的终端设备称为服务器，那些请求服务的主机则称为客户端。
大多数应用层协议，都是这种模型。
2.P2P模型：在P2P模型中，对等方（peer）之间直接进行通信，无需中心化的服务器。
这种模型通常被用于大流量的应用程序，例如下载O此外，应用层协议的通信方式可以根据具体的应用场景进行调整，比如请求/响应模式、推送/订阅模式等。
其中，HTTP协议是互联网上应用最广泛的一种网络协议，所有的WW文件都必须遵守这个标准。
HTTP协议以客户/服务器模式为基础，客户方（即浏览器）在发送请求时，服务器方（即Web服务器）会响应请求并返回HTTP响应。
HTTP协议是互联网上应用最广泛的一种网络协议，所有的WWW文件都必须遵守这个标准。
HTTP协议以客户/服务器模式为基础，客户方（即浏览器）在发送请求时,服务器方（即Web服务器）会响应请求并返回HTTP响应。
HTTP协议由请求和响应构成，请求由客户端发出，响应由服务器端发出。
HTTP协议的请求方法有GET、POST、PUT、DE1ETE等，每种方法规定了客户端与服务器通信的动作类型。
比如GET方法用于请求数据，POST方法用于提交数据，PUT方法用于更新数据，DE1ETE方法用于删除数据。
HTTP协议的响应包含状态码、响应头和响应体。
状态码表示服务器对请求的处理结果，比如200表示请求成功，404表示找不到资源。
通信技术中的应用层协议概述
通信技术中的应用层协议概述应用层协议是通信技术中的重要组成部分，它定义了网络应用程序如何在网络之间进行通信。
在通信技术中，应用层协议提供了一种标准化的方式，使不同的应用程序能够相互通信和交换信息。
通信技术中的应用层协议概述在通信技术中，应用层协议概述是指对应用层协议进行总结和概况性的介绍。
应用层协议是一种定义了应用程序之间通信规则的协议，它决定了数据如何打包、发送和接收。
具体来说，应用层协议定义了消息格式、数据编码和解码方式，以及通信双方之间的交互规则。
常见的应用层协议包括HTTP、FTP、SMTP和DNS等。
HTTP（超文本传输协议）是用于在计算机之间传输超文本数据的协议，它是Web应用的基础。
FTP （文件传输协议）是用于在计算机之间传输文件的协议。
SMTP（简单邮件传输协议）是用于在计算机之间传输电子邮件的协议。
DNS（域名系统）是用于将域名转换为IP地址的协议。
在应用层协议中，消息格式是通信双方之间交换信息的基础。
通常，消息格式由头部和数据两个部分组成。
头部包含了关于消息的元数据，例如消息类型、目标地址和源地址等。
数据部分包含了实际的消息内容。
消息格式的设计要考虑到数据的可读性、传输效率和安全性等因素。
数据编码和解码方式是应用层协议中另一个重要的方面。
数据编码是将消息中的数据转换成二进制形式，以便在网络上传输。
数据解码则是将接收到的二进制数据转换回原始的消息格式。
常见的数据编码和解码方式包括ASCII码、UTF-8和Base64等。
不同的编码方式适用于不同的数据类型和传输需求。
通信双方之间的交互规则也是应用层协议中需要考虑的重点。
交互规则定义了通信双方在发送和接收消息时应遵循的规范。
例如，通信双方可以约定一定的消息顺序和时间间隔，以确保消息的正确传输和顺序执行。
除了以上提到的常见应用层协议外，还有许多其他的应用层协议被广泛应用于不同的领域。
例如，VoIP（网络语音）协议用于实现通过Internet进行语音通话；IMAP（互联网消息访问协议）协议用于从邮件服务器接收电子邮件；SNMP（简单网络管理协议）协议用于监控和管理网络设备等。
计算机网络-原理、技术与应用(第2版)部分习题参考答案(不外传!)
计算机网络-原理、技术与应用（第2版）部分习题参考答案第1章1.1答：计算机网络是通过传输介质、通信设施和网络通信协议，把分散在不同地点的计算机设备互联起来，实现资源共享和信息传输的系统。
涉及到的知识点：1、传输介质；2、通信协议；3、不同地点.；4、计算机设备；5、资源共享；6、数据传输；7、系统。
1.6答：1、数据通信。
计算机网络中的计算机设备，终端与计算机、计算机与计算机之间进行通信，数据传输，实现数据和信息的传输、收集和交换。
2、资源共享。
用户通过计算机网络可以共享系统内的硬件、软件、数据、文档信息，以及通过信息交流获取更多的知识。
3、给网络用户提供最好的性价比服务，减少重复投资。
4、提供大容量网络存储，不断增加新的多媒体应用。
5、提供分布式处理，使得协同操作为可能；平衡不同地点计算机系统的负荷，降低软件设计的复杂性，充分利用计算机网络系统内的资源，使得网格计算成为可能，提高计算机网络系统的效率。
6、对地理上分散的计算机系统进行集中控制，实现对网络资源集中管理和分配。
7、提供高可靠性的系统，借助在不同信息处理位置和数据存储地点的备份，通过传输线路和信息处理设备的冗余实现高可靠性。
1.13答：计算机网络中计算机进行通信、数据交换时需要制定双方都要遵守的通信规则和约定就是协议。
协议是按层次结构组织的，不同层次协议和网络层次的集合构成了协议体系结构。
网络协议层次结构包含两个基本内容：1、网络实现的功能分解到若干层次，每个功能用对等层协议实现，不同系统中的对等层要遵循对等层协议，通过对等层协议理解和完成该层的功能。
2、相邻层次之间通过接口交互必要的信息，构成下层为上次提供服务的关系，也成为接口关系。
网络服务靠服务原语进行描述，网络协议软件根据网络协议结构进行设计和开发。
1.20答：1）网络命令行程序2）网络协议分析工具3）网络仿真和模拟4）网络应用编程5）生活中的例子1.26答：与计算机网络和数据通信标准有关的国际组织有ISO、ITU-T（CCITT）、IEEE、ANSI、EIA、ACM等。
计算机网络技术 课后习题答案 第4章 计算机网络协议与网络体系结构
4．接口
“接口”是同处某地的同一节点系统内相邻层之间信息交换的连接点。 5．网络体系结构
计算机网络是一个十分复杂的系统。将计算机互联的功能划分成有明确 定义的层次，并规定同层实体通讯的协议和邻层间的接口服务。这 种层和协议的集合称之为网络体系结构。
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计算机网络与Internet应用
4.2.2 OSI参考模型
件;WEB访问和HTTP;对远程主机的Telnet等,对应的通信应用协议 如 P34所列8种。 OSI/RM清晰地定义了服务,接口和协议三个概念,将功能与 实现细节分开,概括性强,理论完整, 便于理解,普遍实用性强,至 今仍被用于理论学习和系统分析;但OSI 协议实现复杂,没有商业 驱动力,未被实际采用。
《计算机网络课件应用层协议》
远程过程调用（RPC）
RPC是一种允许远程计算机之间进行通信和调用的协议。它使得我们可以像 调用本地函数一样调用远程计算机上的函数。
网络时间协议（NTP）
NTP是一种用于同步计算机时钟的协议。它通过精确的时间源将计算机的时钟与全球标准时间同步。
网络管理协议SNMP的原理及 应用
SNMP是一种用于管理计算机网络中设备和系统的协议。它使得管理员可以 监视、配置和控制网络设备。
全球文件系统（GFS）的原理及应用
GFS是谷歌开发的一种分布式文件系统。它可以在大规模集群上存储和操作大量数据，并保证数据的可 靠性和高性能访问。
协议的安全性及应用层协议的 漏洞防范
协议的安全性至关重要，因为许多应用层协议涉及敏感数据的传输和处理。 为了防范漏洞，需要采取措施，如身份验证、加密和访问控制。
传输控制协议/因特网协议（TCP/IP）的 应用层协议
TCP/IP协议族是互联网的基础协议。在应用层，TCP/IP协议族支持各种应用层协议，例如HTTP、FTP、 SMTP等。
通用对象访问协议（SOAP）
SOAP是一种用于在网络上交换结构化信息的协议。它被广泛应用于分布式 系统中的Web服务通信。
电子邮件协议是用于发送、接收和管理电子邮件的协议。SMTP负责发送邮件， POP3和IMAP负责接收和管理邮件。
域名系统（DNS）
DNS是一种用于将域名转换为IP地址的系统。它使得我们可以使用易记的域 名来访问网站，而不需要记住复杂的IP地址。
简单邮件传输协议（SMTP）的工作流程
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建立连接
建立与SMTP服务器的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ接，以便发
应用层协议的作用和目的
应用层协议的作用是实现应用程序之间的通信和数据交换。它的目的是提供 一种标准的方式，使得不同的应用程序能够互相理解并正确地交换数据。
应用层协议的原理是什么
应用层协议的原理是什么1. 什么是应用层协议应用层协议是计算机网络中的一种协议，它负责定义网络应用程序之间的通信规则和格式。
在TCP/IP协议栈中，应用层协议位于最上层，负责提供各种各样的网络服务，如电子邮件、文件传输、远程登录等。
应用层协议使得不同设备间的应用程序能够实现互操作性，使得用户能够通过网络进行各种应用服务的交互。
2. 应用层协议的原理应用层协议的原理主要包括以下几个方面：2.1 客户端-服务器模型在应用层协议中，通信的一方被称为客户端，另一方被称为服务器。
客户端向服务器发送请求，服务器则回应请求并提供相应的服务。
这种模型使得应用程序能够通过网络请求和接收服务，实现资源共享和分布式计算。
2.2 数据交换格式为了实现不同设备间的互操作性，应用层协议需要定义数据交换格式。
常见的数据交换格式有XML、JSON等。
通过使用这些格式，不同设备能够理解和解析数据，实现正确的通信。
2.3 协议规定应用层协议需要明确规定通信过程中各个阶段的控制信息，如请求和响应的格式、字段含义、错误处理等。
这些规定使得通信的双方能够按照约定的方式进行交互，确保通信的正确性和稳定性。
2.4 端口号和服务识别为了在计算机网络中唯一标识一个应用程序，应用层协议需要使用端口号进行区分。
每个应用层协议都会使用特定的端口号，如HTTP协议使用端口号80，SMTP协议使用端口号25。
通过端口号，网络设备能够将网络流量正确地转发给相应的应用程序。
3. 应用层协议的实际应用应用层协议在互联网中得到了广泛应用，下面是一些常见的应用层协议示例：3.1 HTTP协议HTTP协议是互联网上应用最为广泛的协议之一。
它是基于客户端-服务器模型的协议，负责 Web 页面的传输。
HTTP使用TCP作为传输层协议，在浏览器和Web服务器之间实现数据的请求和响应。
3.2 SMTP协议SMTP协议是电子邮件传输的标准协议。
它定义了电子邮件客户端和邮件服务器之间的通信方式，负责邮件的发送和接收。
应用层协议详细讲解
应用层协议详细讲解应用层协议是计算机网络中最高层的协议，它定义了用于网络应用程序的通信规则和数据格式。
它建立在传输层协议的基础上，为应用程序提供了访问网络的接口。
本文将详细讲解应用层协议的定义、功能和一些常见的应用层协议。
一、应用层协议的定义应用层协议是一种定义了应用程序之间通信规则的约定。
它规定了应用程序如何打包、发送和接收数据，以及数据的格式和解释。
应用层协议通常使用客户端-服务器模型，其中客户端发起请求，服务器提供响应。
二、应用层协议的功能1. 数据交换：应用层协议定义了应用程序之间数据的交换方式和格式，确保数据可以正确地传送和解释。
2. 用户认证和授权：应用层协议提供了用户认证和授权的机制，确保只有合法用户可以访问网络资源。
3. 错误检测与恢复：应用层协议可以检测并纠正数据传输过程中产生的错误，以保证数据的完整性和可靠性。
4. 数据压缩和加密：应用层协议支持数据的压缩和加密，以提高传输效率和保护数据的安全性。
5. 资源定位和访问：应用层协议提供了一种标准化的方式来定位和访问网络资源，如网页、文件和数据库等。
三、常见的应用层协议1. HTTP（超文本传输协议）：HTTP是用于万维网通信的协议，它定义了浏览器和服务器之间的通信规则。
HTTP使用TCP作为传输层协议，并使用URL来定位和访问网络资源。
2. FTP（文件传输协议）：FTP是用于在客户端和服务器之间传输文件的协议。
通过FTP，用户可以上传、下载和管理文件。
FTP使用TCP作为传输层协议，并使用明文进行身份验证。
3. SMTP（简单邮件传输协议）：SMTP是用于电子邮件传输的协议，它定义了电子邮件的格式和传输规则。
SMTP使用TCP作为传输层协议，并使用POP3或IMAP来接收邮件。
4. DNS（域名系统）：DNS是用于将域名解析为IP地址的协议。
它提供了一种分布式的命名系统，用于将人类可读的域名转换为计算机可理解的IP地址。
5. DHCP（动态主机配置协议）：DHCP是用于自动分配IP地址和配置其他网络参数的协议。
应用层协议的设计与优化
应用层协议的设计与优化随着互联网的快速发展和普及，应用层协议的重要性也越来越凸显出来。
应用层协议作为互联网上的通讯方式，不仅影响着网络通讯的效率以及各种网络应用的稳定性和安全性，同时也关系到社交、游戏、电商等各种网络应用的用户体验。
因此，对于应用层协议的设计与优化也成为了当前在计算机科学领域中的一项重要研究方向。
应用层协议的特点应用层协议是互联网通信中的最高层协议，它主要负责处理应用程序的数据通信。
应用层协议通常包括了数据格式、消息传输方式、消息交互模式和错误处理机制等方面的定义。
相对与其他的协议而言，应用层协议是最为灵活的。
这主要因为应用层协议的实现和制定都在应用程序中进行，不像传输层协议或者网络层协议一样被限制在操作系统或网络硬件的实现技术上。
因此，应用层协议可以针对不同的应用程序、不同的操作系统和不同的硬件进行灵活的设计和定制。
此外，应用层协议还具有进程到进程的通信特性。
该协议对应的实体是进程，也就是说，应用层协议只负责封装数据，将数据传递给目标进程，并解封装已接收数据。
在这个过程中，应用层协议会使用到一些网络传输层与物理层协议，比如TCP协议、UDP协议和IP协议等。
应用层协议的设计应用层协议的设计是一项复杂的工作，其中需要考虑很多因素。
这些因素如需求分析、协议的可扩展性、规范性等等。
首先，需求分析是应用层协议设计的重要环节。
该环节着重于分析应用程序的功能需求以及数据传输的需求。
需求分析的结果将直接影响到协议的具体设计和实现。
其次，协议的可扩展性是每个应用层协议设计者都必须考虑到的问题。
应用层协议通常会因为应用程序的实现需要而不断扩充。
因此，在协议的设计过程中，应该考虑到协议的扩展性和兼容性。
此外，规范性也是协议设计者所必须考虑的因素之一。
规范性表明了协议的制定者以及用户应该如何建立标准化的使用流程。
一个规范性明确的协议可以让其用户更容易上手。
在应用层协议的设计过程中，还需要考虑通用性、安全性、稳定性等问题。
计算机网络教程第4章
TELNET
Web FTP DNS 流媒体
TELNET
HTTP FTP DNS Real Network
TCP
TCP TCP UDP或TCP UDP或TCP
VoIP
Net2phone
UDP
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Nankai University
4.2 域名系统DNS
4.2.1 DNS的基本概念
• DNS的作用是将主机域名转换IP 地址，它使得各种互联网应用成 为可能，因此它是互联网所有应 用层协议的基础。
DNS名字结构 与命名规则
域名规约
域名系统(DNS)
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Nankai University
4.2.2 DNS的实现
域名空间和资源记录 • DNS名字空间被组织成“域”与“子域” 的层次结构，它在结构上像计算机中的树 状文件目录结构； • 域名空间和资源记录是树型命名空间结构 和与域名相关数据的技术规范。
端系统的概念（2）
• 在未来的网络应用中，端系统的主 机类型将从计算机扩展到所有能够 接入互联网的设备，如手持终端 PDA、固定与移动电话、数字相机 、电视机、无线传感器网络的传感 器结点，以及各种家用电器。
8
Nankai University
应用程序体系结构的概念 • 网络应用程序运行在端系统，核心 交换部分为应用程序进程通信提供 服务； • 应用程序体系结构（application architecture）的概念使得网络应用 系统的设计开发过程变得容易和规 范。
Nankai University
计算机网络技术教程
—自顶向下的分析与设计方法
吴功宜 吴英
编著
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Nankai University
应用层协议的原理
应用层协议的原理1. 什么是应用层协议应用层协议是计算机网络中的一种协议，其目的是为不同的应用程序提供通信服务和数据交换的规范。
应用层协议受到传输层和网络层协议的支持，负责在不同主机上运行的应用程序之间进行通信。
它定义了应用程序之间通信的规则、数据格式和交互方式。
应用层协议主要负责应用程序的高级逻辑和数据传输的管理。
常见的应用层协议有HTTP、FTP、SMTP、POP3等。
它们使用不同的数据格式和通信规则，以满足不同应用程序的需求。
2. 应用层协议的工作原理应用层协议的工作原理可以总结为以下几个步骤：步骤1：建立连接在应用程序开始通信之前，必须先建立连接。
应用层协议定义了建立连接所需要的信息和步骤。
通常，建立连接需要进行握手操作，以确保通信双方能够正确地理解和使用协议。
步骤2：数据交换一旦连接建立，应用程序可以开始进行数据交换。
应用层协议定义了数据的格式和交换方式。
数据交换可以分为请求和响应，应用程序可以根据需要发送请求并等待响应，或者接收请求并返回响应。
步骤3：处理错误和异常在数据交换的过程中，可能会发生错误和异常。
应用层协议定义了处理错误和异常的方式。
通常，应用程序会通过错误码、错误消息或异常处理机制来处理错误和异常情况。
步骤4：断开连接当应用程序完成通信后，需要断开连接。
应用层协议定义了断开连接的步骤和规则。
通常，应用程序会发送一个断开连接请求，等待对方确认后断开连接。
3. 应用层协议的特点应用层协议具有以下几个特点：独立性应用层协议是独立于底层网络和传输层协议的，它定义了应用程序之间通信的规则和方式。
不同的应用层协议可以在相同的网络和传输层协议上运行。
可扩展性应用层协议可以根据需要进行扩展和定制。
应用层协议定义了消息的格式和交换方式，应用程序可以根据需要添加自定义字段或功能。
可靠性应用层协议可以提供可靠的数据传输服务。
它可以通过确认机制、数据校验和重传机制来保证数据的完整性和正确性。
安全性应用层协议可以提供安全的通信服务。
应用层及应用层协议
远程登录系统是应用层协议的一个重要应用 ，用于实现远程用户的登录和管理。
详细描述
远程登录系统基于Telnet和SSH（安全外壳协 议）等应用层协议，这些协议定义了远程登
录的通信方式和安全机制。通过Telnet和SSH 协议，用户可以在远程计算机上登录和管理 账户，实现远程管理和操作。
网络新闻系统
网络新闻传输协议
网络新闻传输协议
网络新闻传输协议用于在网络上发布和获取新闻消息。NNTP（网络新闻传输协议）是两种主要的网络新 闻传输协议。
NNTP（网络新闻传输协议）
NNTP是一种用于在网络上发布、获取和管理新闻消息的协议。它使用TCP作为其传输层协议，并支 持各种新闻组操作，如发布、获取、删除和管理新闻组讨论。NNTP常用于在线新闻讨论组和论坛等 场景。
应用层的功能
通信
提供端到端的数据传输服务，确保应用程序之间 的数据交换。
服务
提供各种网络服务，如文件传输、电子邮件、万 维网等。
资源共享
支持网络中计算机资源的共享，如文件、打印机 等。
应用层协议的重要性
01
02
03
标准化
应用层协议的标准化使得 不同的应用程序能够相互 通信和协作。
可靠性
应用层协议提供了数据传 输的可靠性，确保数据的 完整性和正确性。
POP（邮局协议）
POP是一种用于从邮件服务器下载电子邮件的协议。它允 许用户从邮件服务器上下载邮件到本地客户端，并在本地 进行阅读和管理。POP也使用TCP作为其传输层协议。
文件传输协议
文件传输协议
文件传输协议用于在网络上传输文件。FTP（文件传输协议）是两种主要的文件传输协议。
FTP（文件传输协议）
应用层协议解析方法
应用层协议解析方法嘿，咱今儿就来说说应用层协议解析方法。
你想啊，这应用层协议就像是一个大舞台上的各种角色，它们都有着自己独特的表演方式和规则。
那怎么去理解这些“角色”呢？首先呢，咱得像个细心的侦探一样，去观察这些协议的行为模式。
看看它们在数据传输中是怎么“说话”的，怎么传递信息的。
比如说，HTTP 协议，它就像是个热情的宣传员，把各种网页内容大声地“喊”出来，让我们能看到丰富多彩的网页。
然后呢，咱得去研究这些协议的格式和结构。
就好像了解一个人的身体构造一样，知道哪儿是头，哪儿是胳膊腿儿。
把协议里的各种字段啊、标志位啊都搞清楚，这样才能真正明白它传达的意思。
这时候你可能会问了，那是不是很难啊？嘿，其实也没那么难啦！就好比你学骑自行车，一开始可能会摔几个跟头，但慢慢掌握了技巧不就骑得很溜了嘛！再来说说具体怎么解析。
可以通过抓包工具啊，把网络上传输的数据包给抓下来，然后一点点地分析。
这就像是从大海里捞珍珠，得有耐心，仔细地挑拣。
比如说，FTP 协议，它就像个勤劳的搬运工，负责把文件从一个地方搬到另一个地方。
咱就得搞清楚它是怎么搬的，搬的什么东西。
还有啊，SMTP 协议，就像个送信的使者，负责把邮件送到目的地。
咱得明白它是怎么送的信，信里都写了啥。
在解析的过程中，可不能马虎哦！一个小细节都可能影响到对整个协议的理解。
这就好像拼图，少了一块可就拼不完整啦！而且啊，不同的应用层协议都有各自的特点和用途。
咱得根据实际情况去分析，不能一概而论。
你想想看，要是没有对这些协议的正确解析，那网络世界不就乱套了嘛！咱上网浏览网页、下载文件、发邮件啥的，不都得受影响啊！所以啊，学会应用层协议解析方法，就像是掌握了打开网络世界大门的钥匙。
让我们能更加自由地在网络的海洋里畅游，探索那些奇妙的未知领域。
怎么样，听我这么一说，是不是对应用层协议解析方法有点感觉了呢？赶紧去试试吧！相信你会发现一个全新的网络世界！。
计算机网络第8版课件-第4章-网络层
多播地址
C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节
E 类地址 1 1 1 1
保留为今后使用
计算机网络 (第 8 版)
重复和失序（不按序到达终点），也不保证分组传送的时限。 由主机中的运输层负责可靠的通信。
计算机网络 (第 8 版)
数据报服务
应用层 运输层
H1
网络层
数据链路层
物理层
IP 数据报
丢失
H2
应用层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送
计算机网络 (第 8 版)
虚电路服务与数据报服务的对比
10000000 00001010 00000010 00000011 128.10.2.3
10000000 10000000 11111111 00000000 128.128.255.0
计算机网络 (第 8 版)
IP 地址采用 2 级结构
2 级结构 2 个字段：网络号和主机号
IP 地址 ::= { <网络号>, <主机号>}
网络层的几个重要概念 网际协议 IP
IP 层转发分组的过程 网际控制报文协议 ICMP
IPv6 互联网的路由选择协议
IP 多播 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT
多协议标记交换 MPLS 软件定义网络 SDN 简介
计算机网络 (第 8 版)
4.1 网络层的几 个重要概念
4.1.1 4.1.2
另一种观点：网络提供数据报服务 互联网采用的设计思路： 网络层要设计得尽量简单，向其上层只提供简单灵活的、无连接的、
尽最大努力交付的数据报服务。 网络在发送分组时不需要先建立连接。 每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不
计算机网络应用层基础知识介绍常见的应用层协议及其功能
计算机网络应用层基础知识介绍常见的应用层协议及其功能计算机网络是现代信息社会中非常重要的基础设施，而应用层是计算机网络体系结构的最顶层，负责为用户提供各种网络应用服务。
应用层协议是实现应用层功能的关键，它定义了网络应用程序之间的通信规则和格式。
本文将介绍计算机网络应用层的基础知识，并详细介绍几种常见的应用层协议及其功能。
一、应用层基础知识应用层是计算机网络体系结构中的最顶层，它负责为用户提供各种网络应用服务，如电子邮件、文件传输、远程登录等。
应用层的主要功能包括：1. 提供应用程序之间的通信机制：应用层协议定义了应用程序之间的通信规则和格式，使得不同的应用程序可以互相通信。
2. 实现网络应用服务：应用层协议提供了各种网络应用服务，如电子邮件、文件传输、Web浏览等。
3. 处理应用层数据：应用层协议负责将上层数据封装成应用层数据，并且在传输过程中对数据进行分割、重组等处理。
二、常见的应用层协议及其功能1. HTTP协议HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是Web应用最常用的协议，它定义了Web服务器和客户端之间的通信规则，使得用户可以通过浏览器访问网页、下载文件等。
HTTP协议的主要功能包括：（1）建立和维护连接：HTTP协议使用TCP协议在服务器和客户端之间建立可靠的连接，并保持连接的持续性。
（2）传输和接收数据：HTTP协议使用请求-响应模型，客户端发送请求给服务器，服务器返回响应给客户端，实现数据的传输和接收。
（3）状态管理：HTTP协议通过Cookie机制实现对用户状态的管理，使得Web应用可以记录用户的登录信息、浏览历史等。
2. SMTP协议SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）是电子邮件传输的标准协议，它定义了邮件客户端和邮件服务器之间的通信规则，使得用户可以发送、接收和转发邮件。
SMTP协议的主要功能包括：（1）建立和维护连接：SMTP协议使用TCP协议在邮件客户端和邮件服务器之间建立可靠的连接，并保持连接的持续性。
应用层的协议
应用层的协议应用层的协议是计算机网络中最高层的协议，它负责定义应用程序之间的通信规则和数据交换格式。
在互联网中，有许多不同的应用层协议，每种协议都有其特定的功能和用途。
本文将介绍一些常见的应用层协议，以及它们在网络通信中的作用和应用。
首先，我们来介绍一下HTTP协议。
HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是一种用于传输超文本数据的应用层协议，它是万维网的基础。
通过HTTP协议，客户端可以向服务器请求特定资源，比如网页、图片、视频等，并且服务器会将这些资源传输给客户端。
HTTP协议采用了无状态的请求/响应模式，每个请求都是独立的，服务器不会保存客户端的状态信息。
由于其简单、灵活的特性，HTTP协议被广泛应用于各种互联网应用中。
另一个重要的应用层协议是SMTP（Simple Mail Transfer Protocol），它是用于发送和接收电子邮件的协议。
SMTP协议定义了邮件服务器之间的通信规则，包括邮件的格式、传输方式等。
通过SMTP协议，用户可以发送邮件给其他用户，而且可以跨越不同的邮件服务器。
SMTP协议的出现，极大地促进了电子邮件的普及和应用。
除了HTTP和SMTP之外，还有许多其他重要的应用层协议，比如FTP（File Transfer Protocol）、DNS（Domain Name System）、Telnet等。
FTP协议用于在客户端和服务器之间传输文件，它提供了文件上传、下载、删除等功能。
DNS协议用于将域名转换为IP地址，这样用户可以通过域名访问网站，而不需要记住复杂的IP地址。
Telnet协议则用于远程登录到其他计算机，进行命令行操作。
总的来说，应用层的协议在计算机网络中扮演着至关重要的角色，它们定义了不同应用程序之间的通信规则，使得各种网络应用得以实现。
随着互联网的不断发展，新的应用层协议不断涌现，为网络通信带来了更多的可能性和便利。
我们期待着未来会有更多更好的应用层协议出现，为网络通信带来更多的创新和进步。
计算机网络互联网应用技术与应用层协议讲课文档
第十三页，共110页。
网络应用与应用层协议
1．网络应用与应用层协议的基本概念
网络应用：E-mail、FTP、TELNET、Web、IM、IPTV、VoIP 基于网络的金融应用系统、电子政务、电子商务、远程医疗、远程数据存储
程发送HTTP应答报文也正确达到客户端。 ❖ Web服务器发送HTTP应答报文时，不保存浏览器的任何请求状态信息（属于无
状态协议）
第二十六页，共110页。
的工作机制 HTTP协议两种状态：非持续连接、持续连接
Web 客户端
发起TCP 连接
3．非持续连接（HTTP1.0）
非持续连接每次请求/响应都要建立一次TCP连接
进程在什么时间、如何发送报文，以及如何响应。 3．应用层协议的类型
标准网络应用：E-mail、FTP、TELNET、Web等， 专用应用层协议：很多P2P共享文件的应用层协议属于专用协议。
第十五页，共110页。
网络应用对传输层协议的选择
❖ 根据网络应用的实际需求，决定选择传输协议：TCP、UDP。 TCP协议提供的服务：功能完善、面向连接、可靠传输服务 ❖ 支持可靠的面向连接服务
序、即时通信程序等的计算机。
未来网络应用中，端系统的主机类型将从计算机扩展到所有能够接入互联网的设
备（如PDA、移动电话、数码相机、电视机、无线传感器网络的传感器结点， 以及各种家用电器）。
第四页，共110页。
互联网端系统与核心交换的基本概念
3．应用程序体系结构的概念
应用层协议的设计及实现
应用层协议的设计及实现
问题
•
同学们请考虑以下问题：
• 一、本协议应该包括哪些主要内容？本 协议的基本结构是怎样的？
• 二、C语言套接字函数可能有哪一些？
应用层协议的设计及实现
进一步的问题
演示已编写好的服务器端与客户端程序。 服务器端程序(server.exe) 客户端程序 (client.exe)
应用层协议的设计及实现
应用层协议的设计及实现
• 应用层协议主要规定两方面的内容：一是通 信双方交换数据的格式与顺序，二是通信双 方应该采取的动作。
• 应用层利用运输层实体提供的服务来完成某 种具体的应用。
• 这些服务以函数或对象的方法来体现。
应用层协议的设计及实现
案例内容
一、本协议的主要内容是在服务器端 与客户端间传输文件。 • 客户端给出文件名，则服务器寻找该文件， 若找到则传输给客户端。 • 找不到则报错。给出该协议的详细设计。
同学们请继续考虑以下问题： 根据实现这个协议的两个程序，本协
议的详细内容应该是什么？给同学们10分钟 的时间，时间到时请同学上台讲一讲。
应用层协议的设计及实现
协议的详细内容(一)
1.由于要传输各种类型的文件，本协议在运输层采用 可靠的TCP协议。
2.服务器端在固定端口10000监听。 3.客户首先向服务器发送欲传输的文件名(包含路径)，
2.编程实现应用层协议时，必须要用到 运输层提供的服务，可由套接字函数来提 供 ，也可以由套接字对象来提供。
感谢您的阅读收藏，谢谢！
客户机程序使用的套接字函数主要有： connect(), send(), recv(), closesocket()等。
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熟知端口号： Port21=FTP Port20=FTP-DATA
控制 进程 端口21 TCP IP
数据 进程 端口20
控制连接 互联网 数据连接
4.5 FTP协议与文件传输
4.5.2 FTP协议工作原理
2． FTP会话过程 在客户端与服务器端之间开始一个FTP会话之前，FTP客户端使用临时端 口号（例如5100）与服务器端的熟知端口号21之间连接一个控制连接。 控制连接建立之后，服务器端要求客户端发送用户名和口令。
TCP IP 数据链路层 物理层
互联网
4.6 Web服务与HTTP协议 4.6.4超文本标记语言HTM
1. HTML的标记
粗体字开始
粗体字结束
A set of layers and protocol is called a <B> network architecture <B>.
用粗体字表示的正文
4.5 FTP协议与文件传输
客户端 服务器端 控制进程 客户端 数据进程 服务器端 数据进程
4.5.3 FTP交互命令
与协议执行过程
3. FTP协议执行过程
控制进程
① 220（服务就绪） ② USER（lunan） ③ 331（用户名正确，口令？） ④ PASS（******） ⑤ 230（用户注册完成） ⑥ PORT（5000） ⑦ 150（数据连接即将打开） ⑧ LIST/user/netnews ⑨ 125(数据连接正确)
④ RETR（filename）：从服务器端检索当前目录指定的文件。 ⑤ STOR（filename）：将客户主机的一个文件存储到FTP服务器中
4.5 FTP协议与文件传输
4.5.3 FTP交互命令与协议执行过程
2. 响应 对于客户端的每个FTP命令，服务器都会回应至少一个应答，应答是用3 位数字表示。主要的响应有： ① 125：数据连接正确，准备传输文件。 ② 150：数据连接即将打开。 ③ 220：服务就绪。 ④ 221：服务关闭。 ⑤ 226：数据连接关闭。 ⑥ 230：用户注册完成。 ⑦ 331：用户名正确，需要传输用户口令
文 件 传 输
文件或文件列表 … 文件或文件列表
⑩ 226（数据连接关闭） QUIT 221（服务关闭）
4.6 Web服务与HTTP协议
4.6.1 Web服务概述
Web是以浏览器/服务器（B/S）模式工作。浏览器向Web服务器发出信 息浏览请求，服务器向客户送回客户所要的Web文档，显示在客户的屏幕上 ，称为页面（Page），其中默认为首页的Web文档信息称为主页
4.5 FTP协议与文件传输
4.5.2 FTP协议工作原理
3． FTP客户程序 常用FTP客户程序有3种：传统的命令行、Web浏览器、FTP下载工具。 传统的FTP命令行是最早的FTP客户程序，它在Windows系统下仍然能够 使用，但需要进入MS-DOS状态下。目前的浏览器软件不但支持Web访问，
线（pipelining）方式。
4.6 Web服务与HTTP协议
4.6.3 HTTP报文格式
1．HTTP请求报文结构
Web客户端
键盘 浏览器
请求行 空格 方法
报头空白行 空格源自正文URLHTTP版本
请求 TCP IP 数据链路层 物理层 协议类型 主机名 路径或地址
Http://
4.6 Web服务与HTTP协议
4.6.2 HTTP的工作机制
2．无状态协议的概念 HTTP使用面向连接的TCP协议，如果Web浏览器要访问一个Web服务器 ，那么作为客户端的Web浏览器就需要在它与Web服务器之间建立一个TCP 连接。 一旦TCP连接建立之后，客户端的Web浏览器进程就可以发送HTTP请求 报文，并接收应答报文。 Web服务器接收HTTP请求报文，并发送应答报文。一旦浏览器进程发 送了HTTP请求报文，这个请求报文就脱离了客户端进程的控制，进入了 TCP控制。 由于TCP提供的是面向连接的可靠服务，意味着Web客户进程发送的 HTTP请求报文可以准确地到达服务器端。同时，Web服务器进程发送的 HTTP应答报文也可以准确地达到客户端。
4.5 FTP协议与文件传输
4.5.1 FTP特点
（1）交互式用户界面 客户端用户调用FTP后，便进入交互状态，可以利用FTP命令方便地与 服务器对话。 （2）对文件格式说明
FTP允许客户指定存储数据的数据类型和格式。客户端用户可以指定某
文件是按文本方式还是二进制方式存储，也可以指定文本文件是使用ASCII 字符集还是使用EBCDIC字符集。
case/netlab.asp
图4-27 HTTP协议请求与应答的过程
4.6 Web服务与HTTP协议 4.6.3 HTTP报文格式
2. HTTP应答报文结构
代码 100 101 200 201 202 204 301 302 304 400 401 403 404 405 406 500 501 503 短语 Continue Switching Ok Created Accepted No accepted Multiple choices Moved permanently Moved temporarily Bad request Unauthorized Forbidden Not found Method not allowed Not acceptable Server error Not implemented Service unavailable 说明 请求的开始部分已经被接受，客户可以继续他的请求 服务器同意客户的请求，切换到更新报头中定义的协议 请求成功 新的URL被创建 请求被接受，但还没有马上起作用 报文中没有内容 所请求的URL指向多个资源 服务器已经不再使用所使用的URL 所请求的URL已暂时地移走 在请求中有语法错误 请求缺乏适当的授权 服务被拒绝 文档未发现 URL不支持 所请求的格式不可接受 服务器端出错 所请求的动作不能完成 服务器暂时不可使用，但以后可能接受请求
Web服务器端
Web客户端
请求（POST方法）
Web服务器端
POST/cgi-bin/doc.p1 HTTP/1.1 Accept:*/* Accept:image/gif Accept:image/jpeg Content-length:64 （输入的信息） 应答 HTTP/1.1 200 ok Date:San,1-Feb-09 8:30:10 GMT Server:szu MIME-version:1.0 Content-length:2048 （文档的正文）
还支持FTP方式FTP服务器，通过浏览器可以直接登录到FTP服务器，并下载
文件
4.5 FTP协议与文件传输
4.5.3 FTP交互命令与协议执行过程
1． 命令 FTP控制命令主要有： ① USER：向服务器发送用户名。 ② PASS：向服务器发送用户口令。
③ LIST：向服务器请求发送当前目录的文件列表。
服务器端 时间
图4-26 请求一个HTTP文件所需时间
4.6 Web服务与HTTP协议
4.6.2 HTTP的工作机制
4．持续连接 在持续连接时，服务器在发出响应后保持该TCP连接，相同的客户端进 程与服务器端之间的后续报文都通过该连接传送。 持续连接有两种工作方式：非流水线（without pipelining）方式与流水
Web服务器端
Web客户端 请求（HEAD方法） HEAD/usr/bin/fike1.html HTTP/1.1 Accept:*/* 应答 HTTP/1.1 200 ok Date:San,1-Feb-09 8:30:10 GMT Server:szu MIME-version:1.0 Content-type:text/html Content-length:2048
请求报文 请求行 应答报文 请求行
通用头部 请求头部 正文头部
通用头部 应答头部 正文头部
一个空行
一个空行
正文
正文
图4-30 请求报文与应答报文的报头结构
4.6 Web服务与HTTP协议 4.6.3 HTTP报文格式
4.请求报文与应答报文的交互过程
Web客户端 请求（GET方法） GET/usr/bin/image1 HTTP/1.1 Accept:image/gif Accept:image/jpeg 应答 HTTP/1.1 200 ok Date:San,1-Feb-09 8:30:10 GMT Server:szu MIME-version:1.0 Content-length:2048 （文档内容）
4.6 Web服务与HTTP协议 4.6.3 HTTP报文格式
2. HTTP应答报文结构
Web服务器 Web 服务器
请求行
报头
空白行
正文
HTTP版本 响应 TCP IP 数据链路层 物理层 空格
状态码 空格
状态短语
4.6 Web服务与HTTP协议 4.6.3 HTTP报文格式
3.请求报文与应答报文的报头结构
4.6 Web服务与HTTP协议 4.6.4超文本标记语言HTM
1. HTML的标记
<HTML> <HEAD> <TITLE>文档的标题</TITLE> </HEAD> <BODY> <P>文档的段落</P> <P>文档的另一段落</P> </BODY> </HTML>
4.6 Web服务与HTTP协议 4.6.4超文本标记语言HTM
程序 Web客户端 请求报文 a) 程序 Web服务器端 Web客户端 请求报文 a) 程序
程序
Web服务器端
图4-31 使用GET方法读取图像