- 应用层组成
- 网络应用程序体系结构
- 网络应用与对应的应用层协议
应用层的组成
应用层由网络应用和应用层协议组成。
网络应用是计算机网络存在的理由，它提供了各种各样的服务，满足了不同的需求，如web应用能让人们获取到想了解的信息，网络邮箱能收发电子邮件，DNS服务能查询域名对应的IP地址等等。
应用层协议实现了网络应用之间的通讯，应用之间的通讯则是通过收发报文的方式实现的，不同的网络应用之间有不同的需求，所以报文格式和报文响应模式也不尽相同，就有了不同的网络层协议。
网络应用程序体系结构
现代网络应用程序中存在着两种主流的体系结构：
- 客户-服务器。存在两类主机对象，一类为客户端，是资源的索取者，一类是服务器端，是资源的提供者。一般客户会主动”拉取”服务器资源，后者为被动方；在应用程序中，客户之间的通讯是通过服务器端完成的。
- P2P。在P2P中主机既可以拉取数据，又可以数据，主机间可以直接通信，因为这种通信不必通过专用服务器，这些主机对又被称为对等方，该体系结构被称为对等方到对等方。
网络应用与对应的应用层协议
要了解应用层协议，我们需要了解的以下定义：
- 报文类型，例如请求报文或响应报文。
- 报文内容，该报文中包含了哪些字段。
- 字段含义，作用。
- 报文交互规则。
Web和HTTP协议
Web使用了客户-服务器体系结构，Web浏览器作为客户端，Web服务器则作为服务端。
HTTP交互方式
当用户需要访问特定网站获取信息时，他需要在浏览器键入网址，来获取网站界面，这时客户机和服务器经历了以下流程：
- 建立TCP连接
- 发起资源请求
- 服务器响应资源请求
- 客户机收到响应，将响应结果呈现给客户
上面过程基本上涵盖了Web应用中的报文交互方式，即需要建立连接才能请求资源（根本原因是传输层使用了TCP协议），而建立连接后，客户和服务器只用基于资源进行请求和应答即可，直至连接断开。
HTTP报文格式
HTTP请求报文格式
HTTP请求报文和响应报文的格式类似，但是内容不尽相同。
Http请求报文由三部分组成：请求行，首部行和实体体。
注：sp表示空格符，cr表示回车符，lf表示换行符。
HTTP响应报文格式
HTTP响应报文由三部分组成：状态行、首部行和实体体。
DNS：因特网目录服务
因为IP地址不方便记忆，所以域名网址更受一般人青睐，而DNS就提供了域名到IP的地址转换服务。
DNS有两层含义：
- 一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库
- 一个使得主机能够查询分布式数据库的应用层协议
分布式、层次数据库
按层次划分，有三类DNS服务器，分别是：
- 根DNS服务器。根服务器提供顶级域DNS服务器的IP地址。
- 顶级域DNS服务器。顶级域DNS服务器提供权威DNS服务器的IP地址
- 权威DNS服务器。权威DNS服务器提供DNS记录，DNS记录存储了域名和IP的映射
除了上面三类服务器外，还有另一类DNS服务器，称为本地DNS服务器，严格来说，一个本地DNS服务器并不属于该服务器的层次结构，但它对DNS层次结构是至关重要的。每一个ISP都有一个本地DNS服务器，主机可以通过DHCP获取到本地DNS服务器的IP地址，之后主机会向本地DNS服务器发送DNS请求，本地DNS服务器会作为主机的代理，来访问具有层次结构的DNS服务器，获取域名对应的IP地址，并返回给主机，详细交互方式见下节。
DNS交互方式
当主机想要访问www.miaosha.jd.com域名时，需要知道域名对应的IP地址，此时会向本地DNS服务器发送DNS请求；本地DNS服务器收到DNS请求后，会代理主机进行DNS的查询工作，首先它会查询缓存中是否有对应的域名映射，如果有则返回对应IP，如果没有则向根DNS服务器发送请求，根DNS服务器会返回com顶级域DNS服务器的IP地址列表，本地服务器会选择其中一个发送请求，顶级域DNS服务器会返回jd.com权威DNS服务器的IP地址列表，本地服务器会选择其中一个发送请求，权威DNS服务器会返回miaosha.jd.com域名对应的IP地址，并将其缓存；本地DNS服务器用miaosha.jd.com域名对应的IP地址响应请求主机。
DNS报文格式
资源记录
DNS报文应答内容围绕资源记录展开，资源记录提供了主机到IP地址的映射；每个DNS回答报文包含了一条或多条资源记录。
资源记录是一个包含了下列字段的4元组，通过字段语义基本能猜个大概，就不具体细说了。
(Name, Value, Type, TTL)
报文格式
DNS只有查询报文和回答报文，且具有相同的报文格式，如下图所示。
P2P文件分发
这节我们将主要了解P2P体系的存在理由，而不具体讲解协议和应用。
当服务器要把文件发送给对应用户时，我们将客户-服务器体系和P2P体系进行对比。
假如服务器只需要给一个主机发送文件，则客户-服务器体系和P2P体系没有太大区别。
但是如果有大量主机，效率就很低了。假设这时有N台主机，文件大小为M，都向服务器发送了请求。如果采用客户-服务器模式，服务器需要向N台主机发送同一份文件，且在发送完N份文件之前，此项任务将始终占用服务器的上载主链路的带宽，总共吃掉N*M大小的流量；如果采用P2P体系，则服务器只用将完整的文件分块发送给不同的主机，作为对等方的主机之间会互相请求、推送补全完整的文件信息，理想状态下服务器占用主链路的流量只有M，这很好的减小了服务器的负载。另一方面，主机可以从数个较近的对等方获取文件碎片，而不需要在服务器繁忙时挤占服务器和主机间的链路带宽，从而也太高了主机的下载速率。
综上，P2P对于大文件下载来说的确是个很好的体系结构。在此我们提及流行的P2P协议–BitTorrent，因为你可能会在下载文件时看到它，这有助于你回忆起这一章的内容。
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