计算机网络第73讲应用层

A. 什么是应用层

应用层（Application layer）是网络传输协议七层OSI模型的第七层。

应用层也称为应用实体（AE），它由若干个特定应用服务元素（SASE）和一个或多个公用应用服务元素（CASE）组成。每个SASE提供特定的应用服务，例如文件运输访问和管理（FTAM）、电子文电处理（MHS）、虚拟终端协议（VAP）等。CASE提供一组公用的应用服务，例如联系控制服务元素（ACSE）、可靠运输服务元素（RTSE）和远程操作服务元素（ROSE）等。

主要是提供网络任意端上应用程序之间的接口，如远程访问和管理、电子邮件、虚拟中端以及目录服务等其它功能。

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B. 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。

(2)计算机网络第73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。

C. 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。

(3)计算机网络第73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。

D. 《计算机网络》关于应用层的2道习题

第一题：
第1秒，建立TCP连接；
第2秒，拥塞窗口为1个分组的大小，用户发送HTTP请求，并且收到第1个分组；
第3秒，拥塞窗口为2个分组的大小，用户收到2个分组；
第4秒，拥塞窗口为4个分组的大小，用户收到4个分组；
第5秒，拥塞窗口为8个分组的大小，用户收到7个分组；
因此用户下载该网页需要的时间为5秒

E. 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）

F. 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。

(6)计算机网络第73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。

G. 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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