计算机网络基础 第七章——应用层 知识点

1.应用层协议的分类及特点

根据应用层协议在Internet中的作用和提供的服务功能，应用层协议可以分为三种基本 类型:基础设施类、网络应用类与网络管理类。图中给出了主要应用层协议分类的示意图。

(1)基础设施类

属于基础设施类的应用层协议主要有以下两种。

①支持Internet运行的全局基础设施类应用层协议---域名服务DNS协议。

②支持各个网络系统运行的局部基础设施类应用层协议一-动态主机配置 协议 (DHCP)。

(2)网络应用类

网络应用类的协议可以分为两类:基于C/S工作模式的应用层协议与基于P2P工作 模式的应用层协议。

①基于C/S工作模式的应用层协议 基于C/S工作模式的应用层协议主要包括:网络终端协议TELNET、电子邮件服务的 简单报文传输协议SMTP、文件传输服务协议FTP、Web服务的HTTP协议等。

②基于P2P工作模式的应用层协议 目前很多P2P协议都属于专用应用层协议。P2P协议基本上分为:文件共享P2P协 议、即时通信P2P协议、流媒体P2P协议、共享存储P2P协议、协同工作P2P协议。

(3)网络管理类

网络管理类的协议主要有:简单网络管理协议(SNMP)。

应用层协议是网络协议栈中最高层的协议，它们具有以下特点：

1. 面向应用：应用层协议是为了满足特定应用的需求而设计的，它们提供了应用程序之间通信的接口和规则。
2. 高层协议：应用层协议位于网络协议栈的上层，它们依赖于下层协议（如传输层协议）提供的服务。
3. 多样化：由于不同的应用有不同的需求，应用层协议种类繁多，涵盖了各种领域，如文件传输、电子邮件、网页浏览、远程登录等。
4. 用户可见：应用层协议直接与用户和应用程序交互，用户可以通过应用程序来使用和感知这些协议。
5. 自定义性：应用层协议通常可以根据具体的应用需求进行定制和扩展。
6. 依赖于操作系统和编程语言：应用层协议的实现通常与操作系统和编程语言相关，需要相应的库和接口来支持。
7. 语义和语法：应用层协议定义了通信的语义和语法，包括消息的格式、命令和响应的规则等。
8. 跨平台性：好的应用层协议应该具有一定的跨平台能力，使得不同操作系统和硬件平台上的应用能够进行通信。

2.Internet 应用的发展与应用层协议的分类

Internet应用的发展趋势示意图：

1.第一阶段

第一阶段Internet应用的主要特征是:提供远程登录、电子邮件、文件传输、电子公告 牌与网络新闻组等基本的网络服务功能。

(1)远程登录(TELNET)服务实现终端远程登录服务功能。

(2)电子邮件(E-mail)服务实现电子邮件服务功能。

(3)文件传输(FTP)服务实现交互式文件传输服务功能。

(4)电子公告牌(BBS)服务实现网络人与人之间交流信息的服务功能。

(5)网络新闻组(Usenet)服务实现人们对所关心的问题开展专题讨论的服务功能。

2.第二阶段

第二阶段Internet应用的主要特征是: Web技术的出现，以及基于Web技术的电子政 务、电子商务、远程医疗与远程教育应用,搜索引擎技术的发展。

3.第三阶段

第三阶段Internet应用的主要特征是: P2P网络应用扩大了信息共享的模式,无线网 络应用扩大了网络应用的灵活性，物联网扩大了网络技术的应用领域。

3. Client/Server 与P2P模式的特点

Client/Server（客户端/服务器）模式和 P2P（点对点）模式是两种常见的网络通信模式，它们具有以下特点：

1. Client/Server 模式特点：
   • 中心化结构：服务器作为中心节点，负责提供服务和管理资源，客户端向服务器请求服务。
   • 集中管理和控制：服务器集中管理用户认证、权限控制、数据存储等。
   • 资源集中：服务器通常拥有大量的计算资源和数据存储，能够提供高效的服务。
   • 稳定性和可靠性：由于服务器的集中管理，相对容易提供稳定和可靠的服务。
   • 可扩展性受限：随着客户端数量的增加，服务器的负载可能会成为瓶颈，扩展性有限。
2. P2P 模式特点：
   • 去中心化结构：节点之间直接相互通信，不存在中心化的服务器。
   • 分布式资源：节点共享资源，每个节点都可以充当服务器和客户端的角色。
   • 自组织和容错性：P2P 网络具有自组织和容错能力，节点可以动态地加入和离开网络。
   • 可扩展性好：随着节点数量的增加，网络的性能可以通过增加节点来扩展。
   • 隐私和安全性：由于没有中心化的控制点，P2P 模式在一定程度上提供了更好的隐私和安全性。
     Client/Server 模式通常适用于需要集中管理和控制的应用，如传统的网站、在线游戏等。而 P2P 模式适用于分布式文件共享、对等通信、区块链等应用，它充分利用了节点的资源和能力。
     选择使用哪种模式取决于具体的应用需求和场景。有些情况下，可能会采用混合模式，结合了 Client/Server 和 P2P 的特点。

4.DNS、SMTP、TELNET、DHCP及Web与搜索引擎 的基本工作原理

1. DNS：DNS 是将域名转换为对应的 IP 地址的系统。当用户输入域名时，DNS 服务器会查询域名与 IP 地址的映射关系，并返回对应的 IP 地址给用户的设备，从而实现域名到 IP 地址的解析。
2. SMTP：SMTP 用于电子邮件的传输。发件人的邮件客户端使用 SMTP 将邮件发送到 SMTP 服务器，SMTP 服务器再将邮件转发到收件人的 SMTP 服务器，最后收件人的邮件客户端通过 POP3 或 IMAP 协议从服务器获取邮件。
3. TELNET：TELNET 允许用户通过网络远程登录到其他计算机系统。用户通过 TELNET 客户端与远程服务器建立连接，然后在远程系统上执行操作，就像直接在本地操作一样。
4. DHCP：DHCP 用于自动分配 IP 地址等网络配置信息给网络设备。DHCP 服务器维护一个可用 IP 地址池，并根据设备的请求为其分配 IP 地址、子网掩码、网关等信息。
5. Web：Web 是基于 HTTP（超文本传输协议）的应用，通过浏览器与 Web 服务器进行交互。用户在浏览器中输入 URL，浏览器向 Web 服务器发送请求，服务器返回相应的网页内容。
6. 搜索引擎：搜索引擎通过爬虫程序抓取互联网上的大量网页，并建立索引。当用户提交搜索查询时，搜索引擎会根据索引和算法，返回与查询相关的网页结果。
   这些都是这些技术的基本工作原理的简化描述，实际情况可能更加复杂。例如，DNS 还涉及缓存、递归查询等机制；SMTP 可能涉及身份验证、垃圾邮件过滤等；Web 涉及到网页设计、浏览器渲染等多个方面；搜索引擎还涉及到排名算法、语义理解等。