目标：
网络应用的原理：网络应用协议的概念和 实现方面
- 传输层的服务模型
- 客户-服务器模式
- 对等模式(peer-to-peer)
- 内容分发网络
网络应用的实例：互 联网流行的应用层协 议
HTTP 、FTP 、SMTP / POP3 / IMAP 、DNS
编程： 网络应用程序
Socket API
传输层向应用层提供的原语 也是Socket API
创建一个新的网络应用
1.编程
- 在不同的端系统上运行
- 通过网络基础设施提供的服 务，应用进程彼此通信
- 如Web:
- 1.Web 服务器软件与浏览器软件 通信
网络核心中没有应用层软件
1.网络核心没有应用层功能
- 网络应用只在端系统上存在 ，快速网络应用开发和部署
应用层协议原理
网络应用的体系结构
- 客户-服务器模式（C/S:client/server）
- 对等模式(P2P:Peer To Peer)
- 混合体：客户-服务器和对等体系结构
1. 客户-服务器(C/S)体系结构
服务器:
- 一直运行
- 固定的IP地址和周知的端 口号（约定）
- 扩展性：服务器场
- 数据中心进行扩展
扩展性差(缺点)
如果说当用户达到一定的量， 那么服务器的性能是会下降的， 但是那也是正常的y=ax的下降速率 ，但是C/S模型当用户达到一定的数量会呈现指数级下降。
客户端:
- 主动与服务器通信
- 与互联网有间歇性的连接
- 可能是动态IP 地址
- 不直接与其它客户端通信
2. 对等体系结构（P2P）
随着用户的增加， 下滑的速率基本保持不变。
- （几乎）没有一直运行的服务 器
- 任意端系统之间可以进行通信
- 每一个节点既是客户端又是服 务器
- 自扩展性-新peer节点带来新的 服务能力，当然也带来新的服 务请求
- 参与的主机间歇性连接且可以 改变IP 地址
- 难以管理 （缺点）
- 例子: Gnutella，迅雷
3. 混合体系统结构（客户-服务器和对等体系结构）
Napster
- 文件搜索：集中
- 主机在中心服务器上注册其资源
主机向中心服务器查询资源位置
- 文件传输：P2P
- 任意Peer节点之间
即时通信
- 在线检测：集中
- 当用户上线时，向中心服务器注册其IP地址
用户与中心服务器联系，以找到其在线好友的位置
- 两个用户之间聊天：P2P
进程通信
进程 ：在主机上运行的应用程序
- 在同一个主机内，使用 进程间通信机制通信（ 操作系统定义）
- 不同主机，通过交换报 文（Message）来通信
- 使用OS提供的通信服务
- 按照应用协议交换报文。
客户端进程： 发送通信的进程
服务器进程： 等待连接的进程
注意：P2P架构的应用也 有客户端进程和服务器进 程之分
分布是进程通信需要解决的问题？
1.进程标示和寻址问题（服务用户）
利用进程表示自己， 让其他用户知道你的id 、地址 等 信息
让进程自己处于唯一的 ，而不是
1.传输层-应用层提供服务是如何（服务）
应用通过层间接口借助传输层提供的服务向对方发送数据报文。
位置 ： ：层间界面的SAP （TCP/IP ：socket）
形式 ： ：应用程序接口API （TCP/IP ：socket API）
1.如何使用传输层提供的服务，实现应用进 程之间的报文交换，实现应用（用户使用服务）
- 定义应用层协议：报文格式，解释，时序等
- 编制程序，使用OS提供的API ，调用网络基础设施提 供通信服务传报文，实现应用时序等；
解决问题1： 对进程进行编址（addressing）
进程为了接收报文，必须有一个标识 ( 即：SAP（发送也需要标示） )
这个标识由三部分组成
- 主机： 唯一的 32位IP地址
- 所采用的传输层协议：TCP or UDP
- 端口号（Port Numbers）
知名端口：
HTTP: TCP 80 Mail: TCP25 ftp:TCP 2
一个进程： 用IP + Port 标示端节点
本质上 一对主机进程之间的通信由2个端节点构 成
解决问题2： 传输层提供的服务-需要穿过层间的信息
1.层间接口必须要携带的信息
- 要传输的报文（对于本层来说：SDU）
- 谁传的：对方的应用进程的标示：IP+TCP(UDP) 端口
- 传给谁：对方的应用进程的标示：对方的IP+TCP(UDP)端口号
1.传输层实体（tcp或者udp实体）根据这些信息进行TCP报文段（UDP数据报）的封装
- 源端口号，目标端口号，数据等
- 将IP地址往下交IP实体，用于封装IP数据报：源IP,目标IP
解决问题2： 如何使用传输层提供的服务实现应用
- 定义应用层协议：报文格式，解释，时序等
- 编制程序，通过API调用网络基础设施提供通信 服务传报文，解析报文，实现应用时序等
传输层提供的服务-层间信息的代表 （★★TCPSocket★★）
上述的问题2 所实现的方法，需要传输的东西太多了 。如何减少发送的报文呢！我们用Socket API
ping只是调用网络层的ICMP，网络层就可以搞定，和应用层没啥关系
- 如果Socket API 每次传输报文，都携带如此多 的信息，太繁琐易错，不便于管理
- 用个代号标示通信的双方或者单方：socket 【就像OS打开文件返回的句柄一样 】
TCP Socket(一个本地标识)
TCP服务，两个进程之间的通信需要之前要建立连接
- 两个进程通信会持续一段时间，通信关系稳定
- 穿过层间接口的信息量最小
可以用一个整数表示两个应用实体之间的通信关系 ，本地标示 .
这个整数就是四元组 ：
四元组:源端系统ip、源端系统port、目标端系统ip、目标端系统port
TCP：四元组，UDP：二元组（我和对方的ip）
TCP之上的套接字（socket）
对于使用面向连接服务（TCP）的应用而言，嵌套字是4元组的一个****具有本地意义的标识
- 4元组：(源IP，源port，目标IP，目标port)
- 唯一的指定了一个会话（2个进程之间的会话关系）
- 应用使用这个标示，与远程的应用进程通信
- 不必在每一个报文的发送都要指定这4元组
- 就像使用操作系统打开一个文件，OS返回一个文件句 柄一样，以后使用这个文件句柄，而不是使用这个文件 的目录名、文件名
- 简单，便于管理
TCP连接建立的过程:
下图两个进程之间的通信。
S: 表示Socket的值
TCP Socket ： 代表的就是两个进程的会话关系。
UDP Socket（udp上的会话关系）
UDP服务，两个进程之间的通信需要之前无需建立连接
- 每个报文都是独立传输的
- 前后报文可能给不同的分布式进程
因此。 只能用一个整数表示本应用实体的标示 【因为这个报文可能传给另外一个分布式进程 ·1 】
- 穿过层间接口的信息大小最小
要提供的二元组： 本IP、本端口 ； 但是传输 报文时：必须要提供对方IP，port
传输的步骤(特点)：
- UDP套接字指定了应用所在的一个端节点（end point）
- 在发送数据报时，采用创建好的本地套接字（标示 ID），就不必在发送每个报文中指明自己所采用的 ip和port
- 但是在发送报文时，必须要指定对方的ip和udp port(另外一个段节点)
套接字（Socket）
- 进程向套接字发送报文或从套接字接收报文
- 套接字 <-==-> 门户
发送进程将报文推出门户，发送进程依赖于传输层设施在另外一侧的 门将报文交付给接受进程
接收进程从另外一端的门户收到报文（依赖于传输层设施 ）
应用层协议 :
定义了：运行在不同端系统上 的应用进程如何相互交换报文
- 交换的报文类型：请求和应答报 文
- 各种报文类型的语法：报文中的 各个字段及其描述
- 字段的语义：即字段取值的含义
- 进程何时、如何发送报文及对报 文进行响应的规则
应用协议仅仅是应用的一个组成部分一个Web应用包括：：
Http协议， web客户端，web服务器，HTML 等等
协议分为：
- 公开协议：
由RFC文档定义 ；允许相互操作； 如http
- 专用协议：
协议不公开； 如Skype
应用需要传输层提供什么样的服务？
这种服务主要有四部分衡量指标：
1.数据丢失率
- 有些应用则要求100%的可 靠数据传输（如文件）
- 有些应用（如音频）能容忍 一定比例以下的数据丢失
1.吞吐
- 一些应用（如多媒体）必须 需要最小限度的吞吐，从而 使得应用能够有效运转
- 一些应用能充分利用可供使 用的吞吐(弹性应用
1.延迟
一些应用 出于有效性考虑，对 数据传输有严格的时间限制
Internet 电话、交互式游戏 等
1.安全性
机密性 ； 完整性 ； 可认证性（鉴别）
常见的应用对传输服务的要求：
