应用层

本章学习网络应用的的原理和实现相关方面知识。

应用层协议原理

可用供应用程序使用的运输服务

英特网应用层提供不止一种运输协议，在选择可用协议时最好根据自身特色进行选择。大致可以将传输服务分为一下四类。

可靠数据传输

像电子邮件、文件共享、金融应用，必须要保证数据的完整性。如果一个传输服务提供了这样的保证数据交付的服务，就可以认为提供了可靠数据传输（reliable data transfer）。

吞吐量

可用吞吐量是指发送进程向接收进程传递比特的速率。例如：因特网电话应用程序对语音以 32kbps 的速率进行编码，那么它也必须以这个速率向网络发送数据，并向接收应用程序交付数据。具有吞吐量要求的应用程序被称为 **带宽敏感的应用 (bandwidth- sensitive applicaLion) 。
而弹性应用( elastic applicaLion) **能够根据情况或多或少地利用可供使用的吞吐量。电子邮件、文件传输以及 Web 传送都属于弹性应用。

定时

运输层协议也能提供定时保证，也就是所谓的低延迟。这点在网络游戏，视频电话中都比较重要。

安全性

最后，运输协议能够为应用程序提供一种或多种安全性服务。如数据在发送方加密，在接收方解密。

因特网提供的传输服务

因特网(更一般的是 TCP/IP 网络)为应用程序提供两个运输层协议，即UDP和TCP。

TCP服务

面向连接的服务。
可靠的数据传输服务。

UDP服务

UPD服务是无连接的，因此在传输前，并没有握手的过程，因此UDP并不能保证该送的报文抵达服务端。

Web与HTTP

HTTP概况

Web的应用层协议是超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol）。HTTP 由两个程序实现:一个客户程序（如：浏览器）和一个服务器程序。这两个程序运行在不同的端系统中，并通过报文传递数据。
HTML 基本文件通过对象的 URL 地址引用页面中的其他对象。每个 URL 地址由两部分组成 :fr放对象的服务器主机名和对象的路径名。如http://anborong.top/a.pdf，其中anborong.top是主机名，/a.pdf是路径名。
目前流行的HTTP客户程序有Chrome、Firefox、Inlernel Explorer等，而流行HTTP服务器有Apache、Nginx、 Microsoft Inlernel Information Server（IIS，微软互联网信息服务器）。
HTTP使用TCP作为它的支撑运输协议。
HTTP协议是无状态的协议。HTTP服务器并不会保存关于客户端的任何信息。

非持续连接和持续连接

每个请求/响应对是经一个单独的 TCP 连接发送，还是所有的请求及其响应经相同的 TCP 连接发送呢?采用前一种方法，该应用程序被称为使用非持续连接( non- persistent connection) ;采用后一种方法，该应用程序被称为使用**持续连接( persistent connection) **。
HTTP既能够使用非持续连接，也能够使用持续连接。尽管 HTTP 在其默认方式下使用持续连接， HTTP客户和服务器也能配置成使用非持续连接。

1. 使用非持续连接的HTTP请求

计算机网络网络学习笔记第二章应用层
在非持续连接下，假设http://anborong.top/home/index.html 含有1个HTML文件，并且包含10个引用对象。则HTTP请求流程如下：

HTTP 客户进程在端口号 80 发起一个到服务器anborong.top 的 TCP 连接，在客户和服务器上分别有一个套接字与该连接相关联。
HTTP 客户经它的套接字向该服务器发送一个HTTP请求报文。该报文中包含请求对象的路径。
HTTP 服务器进程经它的套接字接收该请求报文，从其存储器 (RAM或磁盘)中检索到位于路径/home/index.html下的对象，并将其封装到回复报文中。
HTTP服务器通知TCP断开此TCP连接（实际是在客户端完全接收完后才会断开）。
HTTP 客户接收响应报文， TCP 连接关闭。该报文指出封装的对象是一个 HTML 文件，客户从响应报文中提取出该文件，检查该 HTML文件，得到对 10 个对象的引用。
对于这10个对象，重复上述步骤。

上面的步骤举例说明了非持续连接的使用，其中每个 TCP 连接在服务器发送一个对象后关闭， ~Il该连接并不为其他的对象而持续下来。值得注意的是每个 TCP 连接只传输一个请求报文和一个响应报文。因此在本例中，当用户请求该 Web 页面时，要产生 11 个 TCP 连接。

2. 使用持续连接的HTTP请求

非连续持续HTTP有两个缺点，第一：每次请求都需要重新建立新的HTTP请求，这给 Web 服务器带来了严重的负担。第二：因为重新建立连接，就必须重新握手，因此每此请求均需要多花费一倍的时间。
在采用持续连接的情况下，服务器在发送响应后保持该 TCP 连接打开。通过在http报文头部信息Keep-Alive 计算机网络网络学习笔记第二章应用层

HTTP报文格式

HTTP请求报文

一个典型的HTTP请求报文如下所示：
GET /somedir/page.html HTTP/1.1
Host: www.someschool.edu
Connection: close
User-agent: Mozilla/5.0
Accept-language: fr

Http请求的第一行称之为请求行（request line），其后继行称之为首部行（header line）。
请求行由3部分组成，方法、URL、Http版本。在首部行中， ConnecLion: close告诉服务器不希望麻烦地使用持续连接，它要求服务器在发送完被请求的对象后就关闭这条连接。 User-agent: 首部行用来指明用户代理，即向服务器发送请求的浏览器的类型。

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Http响应报文

一个典型的HTTP响应报文如下所示：

HTTP/1. 1 200 OK /* 初始状态行*/
Connection: close /* 首部行开始响应结束后关闭TCP连接*/
Date: Tue , 09 Aug 2011 15:44:04 GMT /* 响应时间*/
Server: Apache/2.2.3 (CentOS) /* 服务器版本*/
Last-Modified: Tue , 09 Aug 2011 15:11:03 GMT /* 上次修改时间*/
Content-Length: 6821 /* 被发送对象中的字节数。/
Content-Type: text/html / 首部行结束被发送对象中的类型。*/

(data data data data data …) /* 实体体 */

响应报文有三个部分：一个初始状态行 (sLatus line) , 6 个首部行 (header 1ine) ，然后是实体体 (enLity body) 。实体体部分是报文的主要部分，即它包含了所请求的对象本身(表示为 dala dala data data… ) 。状态行有 3 个字段:协议版本字段、状态码和相应状态信息。
下文给出一些常见的状态码：
200 OK: 请求成功
301 Moved Permanently：重定向
404 Not Found：未找到请求文档
500 Internal Server Error：服务器错误

Cookie

因为HTTP服务是无状态的，为了能更方便的识别用户，为此HTTP使用了Cookie，它允许站点对用户进行跟踪。如下图所示，整个Cookie技术包含四个组件。1. 在请求报文header内会有Cookie行。2. http响应报文header内会有Cookie行。3. 客户端保留一个Cookie文件，允许用户进行管理。4. 位于Web服务器后存在一台数据库。
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Web缓存

使用Web缓存器可以大大减少请求的响应时间，同时使用Web缓存技术也会减少客户端之初始服务器之间的信息量，因此也会大量节约硬件成本。此外因为Web缓存能从整体上减少互联网的信息流量，因此也提高了所有应用性能。
而通过使用**内容分发网络（CDN），**CDN公司在英特网安装许多地理位置分散的缓存器，因而使大量流量本地化。

条件GET方法

尽管Web缓存可以大幅度提高HTTP请求的响应时间，但同时也带来了新的问题，我们无法确保请求到的内容是最新的。因此HTTP协议有一种机制，允许Web缓存器去验证它的对象是否是最新的，这种机制就是**条件GET（conditional GET）**方法。该机制生效需要两个条件：

必须使用GET方法
请求报文包含一个‘If-Modified -Since’的首部行

我们通过一组例子，了解条件GET方法如何工作。

首先一个代理服务器，代表一个浏览器，向某个Web服务器发出请求，报文如下：

GET /home/a.gif HTTP/1.1
host: www.anborong.top

其次Web服务器向代理服务器的请求报文做出响应，响应报文如下：

HTTP/ l. l 200 OK
Date: Sat, 8 Oct 2011 15:39:29
Server: Apache/1.3.0 (Unix)
Last-Modified: Wed , 7 Sep 2011 09:23:24
Content-Type: image/gif
(data data data data data …)

该代理服务器将请求到的数据保存至本地，并同时向浏览器的请求做出响应，发送Web服务器发送的数据。
假设一个星期后，某人再次请求代理服务器相同的资源。为了确保此时数据是最新的，代理服务器向Web服务器发出一个条件GET查询，仅指定在Wed , 7 Sep 2011 09:23:24后修改过，则发送最新对象，如果没有修改则会收到如下第五条报文， GET查询请求报文如下：

GET /home/a.gif HTTP/1.1
host: www.anborong.top
If-Modified-Since: Wed , 7 Sep 2011 09:23:24 /* 这里的日期为上次Web服务器的响应报文Last-Modified字段 */

如果Web服务器并没有修改对象，则会发送如下响应报文：

HTTP/1.1 304 Not Modified /* 注意状态 */
Date: Sat, 15 Oct 2011 15:39:29
Server: Apache/l.3.0 (Unix)

(empty entity body) /* 节约带宽并没有发送重复数据 */

文件传输协议FTP

FTP与HTTP相同都是运行在TCP协议上且都是文件传输协议，但有两点不同：

FTP是有状态的协议

FTP服务器必须在整个会话期间保存用户的状态，同别是FTP服务器需要把特定的用户账户与控制连接联系起来。随着用户在远程目录树上浏览徘徊，服务器必须跟踪用户在远程目录树上的当前位置。因需要对每一个会话进行跟踪，这也限制了FTP的最大访问连接数。

FTP的控制信息是带外传播

FTP使用了两个并行的TCP连接来传输文件，一个是控制连接 (control connection)，一个是数据连接( data
connection)。控制连接用于在两主机之间传输控制信息，如用户标识、口令、改变远程目
录的命令以及“存放 (pull)”和“获取 (get)” 文件的命令。数据连接用于实际发送一个文件。因为FTP协议使用一个独立的控制连接，所以我们也称FTP的控制信息是带外
( out-of-band) 传送的。如你所知， HTTP协议是在传输文件的同一个TCP连接中发送请求和响应首部行的。因此，HTTP也可以说是带内 (in-band) 发送控制信息的。

欢迎使用Markdown编辑器

你好！这是你第一次使用 Markdown编辑器 所展示的欢迎页。如果你想学习如何使用Markdown编辑器, 可以仔细阅读这篇文章，了解一下Markdown的基本语法知识。

新的改变

我们对Markdown编辑器进行了一些功能拓展与语法支持，除了标准的Markdown编辑器功能，我们增加了如下几点新功能，帮助你用它写博客：

全新的界面设计 ，将会带来全新的写作体验；
在创作中心设置你喜爱的代码高亮样式，Markdown 将代码片显示选择的高亮样式 进行展示；
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功能快捷键

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合理的创建标题，有助于目录的生成

直接输入1次#，并按下space后，将生成1级标题。
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以此类推，我们支持6级标题。有助于使用TOC语法后生成一个完美的目录。

如何改变文本的样式

强调文本 强调文本

加粗文本 加粗文本

标记文本

~~删除文本~~

引用文本

H₂O is是液体。

2¹⁰ 运算结果是 1024.

插入链接与图片

链接: link.

图片: 计算机网络网络学习笔记第二章应用层

带尺寸的图片: 计算机网络网络学习笔记第二章应用层

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去博客设置页面，选择一款你喜欢的代码片高亮样式，下面展示同样高亮的 代码片.

// An highlighted block
var foo = 'bar';

生成一个适合你的列表

项目
- 项目
  - 项目

项目1
项目2
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计划任务
完成任务

创建一个表格

一个简单的表格是这么创建的：

项目	Value
电脑	$1600
手机	$12
导管	$1

设定内容居中、居左、居右

使用:---------:居中
使用:----------居左
使用----------:居右

第一列	第二列	第三列
第一列文本居中	第二列文本居右	第三列文本居左

SmartyPants

SmartyPants将ASCII标点字符转换为“智能”印刷标点HTML实体。例如：

TYPE	ASCII	HTML
Single backticks	`'Isn't this fun?'`	‘Isn’t this fun?’
Quotes	`"Isn't this fun?"`	“Isn’t this fun?”
Dashes	`-- is en-dash, --- is em-dash`	– is en-dash, — is em-dash

创建一个自定义列表

Markdown: Text-to-HTML conversion tool
Authors: John; Luke

如何创建一个注脚

一个具有注脚的文本。²

注释也是必不可少的

Markdown将文本转换为 HTML。

KaTeX数学公式

您可以使用渲染LaTeX数学表达式 KaTeX:

Gamma公式展示 $\Gamma(n) = (n-1)!\quad\forall n\in\mathbb N$ 是通过欧拉积分

$\Gamma(z) = \int_0^\infty t^{z-1}e^{-t}dt\,.$

你可以找到更多关于的信息 LaTeX 数学表达式here.

新的甘特图功能，丰富你的文章

关于 甘特图 语法，参考这儿,

UML 图表

可以使用UML图表进行渲染。 Mermaid. 例如下面产生的一个序列图：:

这将产生一个流程图。:

关于 Mermaid 语法，参考这儿,

FLowchart流程图

我们依旧会支持flowchart的流程图：

关于 Flowchart流程图 语法，参考这儿.

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mermaid语法说明 ↩︎
注脚的解释 ↩︎

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