计算机网络第84讲应用层

‘壹’ 简述ISO计算机网络体系结构各层的主要功能

物理层(Physical Layer)
功能:提供建立,维护和释放物理连接的方法,实现在物理信道上进行比特流的传输

数据链路层(Data Link Layer)
功能:是在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输

网络层(Network Layer)
功能:实现分别位于不同网络的源节点与目的节点之间的数据包传输(数据链路层

只是负责同一个网络中的相邻两节点之间链路管理及帧的传输),即完成对通信子

网正常运行的控制.

传输层(Transport Layer)
功能:实现通信子网端到端的可靠传输(保证通信的质量)

会话层(Session Layer)
功能:提供一个面向用户的连接服务,并为会话活动提供有效的组织和同步所必须

的手段,为数据传送提供控制和管理.

表示层(Presentation Layer)
功能:数据编码,数据压缩,数据加密等工作

应用层(Application Layer)
功能:包括系统管理员管理网络服务所涉及的所有问题和基本功能.

‘贰’ 简述计算机网络的组成,以及各个组成部分的作用

计算机网络由七层组成：

1、物理层：传递信息需要利用一些物理传输媒体，如双绞线、同轴电缆、光纤等。物理层的任务就是为上层提供一个物理的连接，以及该物理连接表现出来的机械、电气、功能和过程特性，实现透明的比特流传输。

2、数据链路层：数据链路层负责在2个相邻的结点之间的链路上实现无差错的数据帧传输。在接收方接收到数据出错时要通知发送方重发，直到这一帧无差错地到达接收结点，数据链路层就是把一条有可能出错的实际链路变成让网络层看起来像不会出错的数据链路。

3、网络层：网络中通信的2个计算机之间可能要经过许多结点和链路，还可能经过几个通信子网。网络层数据传输的单位是分组。网络层的主要任务是为要传输的分组选择一条合适的路径，使发送分组能够正确无误地按照给定的目的地址找到目的主机，交付给目的主机的传输层。

4、传输层：传输层的主要任务是通过通信子网的特性，最佳地利用网络资源，并以可靠与经济的方式为2个端系统的会话层之间建立一条连接通道，以透明地传输报文。传输层向上一层提供一个可靠的端到端的服务，使会话层不知道传输层以下的数据通信的细节。

5、会话层：在会话层以及以上各层中，数据的传输都以报文为单位，会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立以及维护应用之间的通信机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。

6、表示层：这一层主要解决用户信息的语法表示问题。它将要交换的数据从适合某一用户的抽象语法，转换为适合OSI内部表示使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩、加密和解密等工作都由表示层负责。

7、应用层：这是OSI参考模型的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需求，以及提供网络与用户软件之间的接口服务。

(2)计算机网络第84讲应用层扩展阅读：

传输层作为整个计算机网络的核心，是惟一负责总体数据传输和控制的一层。因为网络层不一定保证服务的可靠，而用户也不能直接对通信子网加以控制，因此在网络层之上，加一层即传输层以改善传输质量。

传输层利用网络层提供的服务，并通过传输层地址提供给高层用户传输数据的通信端口，使系统间高层资源的共享不必考虑数据通信方面和不可靠的数据传输方面的问题。

‘叁’ 计算机网络的分层体系结构

第一层：物理层（PhysicalLayer)，规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲，机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等；电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等；功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能；规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息是，DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。
在这一层，数据的单位称为比特（bit）。
属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

第二层：数据链路层（DataLinkLayer):在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
在这一层，数据的单位称为帧（frame）。
数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。

第三层是网络层(Network layer)

在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。

如果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地址解析协议（ARP）。有关路由的一切事情都在第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。
在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。
网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。

第四层是处理信息的传输层(Transport layer)。第4层的数据单元也称作数据包（packets）。但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为段（segments）而UDP协议的数据单元称为“数据报（datagrams）”。这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。第4层为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。所为透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。
传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

第五层是会话层(Session layer)

这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。

第六层是表示层(Presentation layer)

这一层主要解决用户信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩， 加密和解密等工作都由表示层负责。

第七层应用层(Application layer)，应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

‘肆’ 计算机网络——应用层-Web&HTTP

计算机网络系列博文——目录

20世纪90年代初
因特网应用

Web应用的组成

由对象组成。对象是一个文件，如HTML文件，JPEG图像，Java程序，视频片段等。
对象可通过一个URL地址寻址。
Web页面常由一个HTML基本文件和多个引用对象构成。

URL(Uniform Resoure Locator)：统一资源定位器 RFC1738

用以寻址Web对象
由一个存放对象的服务器主机名和对象路径名构成。

HTTP 由客户端程序和服务端程序实现，二者通过交换HTTP报文会话。
HTTP规范定义了HTTP客户端和服务端之间的通信协议。

Web浏览器实现HTTP客户端,请求、接收、展示Web对象
Web服务器实现HTTP服务端,响应客户的请求，发送对象

HTTP使用TCP作为支撑运输层协议。

端口：80

无状态协议 服务器不保存关于客户的任何信息
服务器向客户发送被请求的文件，而不存储任何关于客户的状态信息。

往返时间（Round-Trip Time,RTT)
一个短分组从客户到服务器然后再返回客户所花费的时间。

某客户和服务器的一次会话中，每个请求/响应对通过一个单独的TCP连接传输

HTTP 1.0版本使用非持续性连接

对多个待获得的web对象，客户端一次只请求一个对象，待前一个对象接收完毕后再发送对下一个对象的请求。

时间分析

浏览器通常支持并行的TCP连接。并行TCP连接数通常为5~10个。
对多个待获得的web对象，客户端一次可同时建立多个TCP连接，以同时请求多个web对象。
时间分析

某客户和服务器的一次会话中，所有请求/响应对经同一TCP连接传输

HTTP 1.1版本在默认方式下采用持续连接，但也可由客户端/服务器配置为非持续连接。

客户端只有收到前一个响应后才发送新的请求
可理解为同个TCP内的串行

时间分析

客户端只要遇到一个引用对象就尽快发出请求
可理解为同个TCP内的并行
HTTP 1.1的默认选项

时间分析

TCP 三次握手
1.客户向服务器发送一个小TCP报文段；
2.服务器用一个小TCP报文段做出确认和响应；
3.客户向服务器返回确认和一个HTTP请求报文；
4.服务器返回相应HTML文件;

HTTP规范
RFC 1945 , RFC 2616

用ASCII文本书写
HTTP协议有两类消息，请求消息(request)和响应消息(response)

请求行 HTTP请求报文的第一行

方法

首部行 请求行后继的其它行，包含一些会话信息

空行 回车换行，分隔首部行和实体体

实体体(entity body)
GET方法下实体体为空
POST方法下实体体包含表单信息

状态行

常见状态码

首部行

空行

实体体
包含了所请求的对象

HTTP是无状态协议，但cookie技术允许服务器识别用户
cookie在无状态的HTTP之上建立一个用户会话层

参见 [RFC 6265]

cookie组件

cookie技术的争议在于它可能泄露用户的隐私

代表原Web服务器来响应HTTP请求的网络实体

Web缓冲器通常由ISP购买并安装

允许缓存器证实其缓存的副本是新的。
如果缓存器有web对象最新的版本，则初始服务器不需要向缓存器发送该web对象

在HTTP请求消息中声明所持有版本的日期
If-modified-since: <date>

如果缓存的版本是最新的，则响应消息中不包含对象
HTTP/1.0 304 Not Modified

内容分发网络（Content Distribution Network,CDN）
基于缓存器技术，CDN公司在因特网上安装许多地理上分散的缓存器，使得大流量本地化。
有共享CDN(Akamai,Limelight)，专用CDN（谷歌，微软）

‘伍’ 计算机网络体系分为哪四层

1.、应用层

应用层对应于OSI参考模型的高层，为用户提供所需要的各种服务，例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等.

2.、传输层

传输层对应于OSI参考模型的传输层，为应用灶拍游层实体提供端到端的通信功能，保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。该层定义了两个主要的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP).

TCP协议提供的是一种可靠的、通过“三次握手”来连接的数据传输服务；而UDP协议提供的则是不保证可靠的（并不是不可靠）、无连接的数据传输服务.

3.、网际互联层

网际互联层对应于OSI参考模型的网络层，主要解决主机到主机的通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。注重重新赋予主机一个IP地址来完成对主机的寻址，它还负责数据包在多种网络中的路由。

该层有三个主要协议：网际协议（IP）、互联网组管理协议（IGMP）和互联网控制报文贺哗协议（ICMP）。

IP协议是网际互联层最重要的协议，它提供的是一个可靠、无连接的数据报传递服务。

4.、网络接入层（即主机-网络层）

网络接入层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。它负责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上，TCP/IP本身并未定义该层的协议，而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议，然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。地址解析协议（ARP）工作在此层，即OSI参考模型的数据链路层。

(5)计算机网络第84讲应用层扩展阅读：

OSI将计算机网络体系结构(architecture）划分为以下七层：

物理层: 将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号相当于邮局中的搬运工人。

数据链路层: 决定访问网络介质的方式。

在此层将数据分帧，并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址，相当于邮局中的装拆箱工人。

网络层: 使用权数据路由经过大型网络 相当于邮局中的排序工人。

传输层: 提供终端到终端的可靠连接 相当于公司中跑邮局的送信职员。

会话层: 允许用户使用简单易记的名称建立连接 相当于公司中收寄信、写信封与拆信封的秘书。

表示层: 协商数据交换格式 相当公司中简报老板、替老板写信的助理。

应用层: 用户的应用程序和网络之间的接口老板。

‘陆’ 计算机网络的应用层有什么功能

计算机网络的应用层的功能有：

1、运输访问和管理

文件运输与远程文件访问是任何计算机网络最常用的两种应用。文件运输与远程访问所使用的技术是类似的

2、电子邮件

电子邮件与通用文件运输的另一个差别是，邮件文电是最高度结构化的文本。在许多系统中，每个文电除了它的内容外，还有大量的附加信息域，这些信息域包括发送方名和地址、接收方名和地址、投寄的日期和时刻、接收复写副本的人员表、失效日期、重要性等级、安全许可性以及其它许多附加信息。

3、虚拟终端

它实际上只是代有实际终端的抽象状态的一种抽象数据结构。这种抽象数据结构可由键盘和计算机两者操作，并把数据结构的当前状态反映在显示器上。

4、其它功能

（1）目录服务：它类似于电子电话本，提供了在网络上找人或查到可用服务地址的方法。

（2）远程作业录入：允许在一台计算机上工作的用户把作业提交到另一台计算机上去执行。

（3）图形：具有发送如工程图在远地显示和标绘的功能。

（4）信息通信：用于家庭或办公室的公用信息服务。例如智能用户电报、电视图文等。

(6)计算机网络第84讲应用层扩展阅读：

计算机网络各层的作用：

1、实体层（物理层）

物理层说白了就是那些连线，光纤、双绞线之类的。

2、链接层（数据链路层）

也是计算机网络的低层，他的作用就是将网络层交下来的数据封装成帧交给物理层，以及将从物理层接收的帧解析出数据交给网络层。（ps：数据在物理层一般叫帧，在网络层交IP数据报或者包）。像适配器、转发器、集线器、网桥、交换机都被归在链接层。

3、网络层

网络层的作用是向上层提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务，它不提供服务质量的承诺，它是为主机间提供逻辑通信。这里涉及到地址解析，路由等内容。常见的路由器可以归为网络层。

4、运输层

运输层是为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。传说中的TCP三次握手、四次握手就发生在这里。这里需要重点关注。

5、应用层

域名解析、HTTP、电子邮件等等都是应用层的范畴。应用层的协议比较多。

‘柒’ 计算机网络应用层和传输层及网络层协议有哪些

计算机网络中应用层、传输层和网络层涉及到的一些协议如下：

• 应用层协议：应用层协议是计算机网络中最高层的协议，用于处理应用程序之间的数据交换。常用的应用层协议包括HTTP、FTP、SMTP、POP3、DNS等。

• 传输层协议：传输层协议主要弊祥负责实现数据在网络中的可靠传输，通常包括TCP和UDP两种协议。其中，TCP协议提供面向连接、可靠的数据传输，而UDP协议则提供无连接、不可靠的数据传输。

• 网络层协议：网络层协议主要负责实现数据在网络中的路由和转发，以及网络地址的管桐卜局理。常用的网络层协议包括IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF等。其中，IP协议是局让互联网中最重要的协议之一，负责实现数据包在网络中的传输和路由选择。

这些协议在计算机网络中各自扮演不同的角色，共同组成了网络通信的基础框架。应用层协议直接面向用户应用程序，为其提供数据传输和交互的功能；传输层协议则通过TCP或UDP协议保证数据的可靠传输；网络层协议则实现数据在网络中的路由和转发，保证数据能够从源节点到目标节点的可靠传输。

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‘捌’ 计算机网络应用层的功能

计算机网络应用层的功能是用于为用户提供服务，是tcp/ip五层模型的最高层。从应用层看通讯，应该是两个通信端点之间进程之间的逻辑连接。例如：A主机访问了B主机，对于二者而言，虽然通信过程中存在多个物理链路。但是对应用层而言，他仅仅关注A程序到B程序的连接。

需要注意的是：因为应用层作为最高层的协议集合，所以对应用层协议的添加和去除显得更容易，并不用考虑上层协议的耦合。

(8)计算机网络第84讲应用层扩展阅读：

应用层协议：每个应用层协议都是为了解决一类应用问题，而解决问题需要通过位于不同主机的多个应用进程之间的通信和协同来完成，应用层的具体内容就是定义这些通信规则。

利用网络的应用程序有很多,包括web浏览器、电子邮件、远程登录、文件传输、网络管理等。能够让这些应用进行特定通信处理的正式应用层协议。TCP和IP等下层协议是不依赖于上层应用类型、使用性范围非常广的协议。而应用协议则是为了实现某种应用而设计和创造的协议。