第六章应用层

应用层简介： 应用层为每一类问题规定一种协议，其许多协议都是基于客户服务器的方式

 

应用层协议：

 

HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议），用于实现 WWW（World Wide Web）服务

DNS（Domain Name System，域名系统），用于实现域名到 IP 地址的映射

FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议），用于实现交互式文件传输功能

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传送协议），用于实现电子邮箱传送功能

SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议），用于管理与监视网络设备

DHCP（动态主机配置协议）

TELNET（远程终端协议）

SMTP，POP3，IMAP 电子邮件

常用端口：

 

TCP：HTTP 80，HTTPS 443，Telnet 23，FTP 20 21，SMTP 25

UDP：DNS 53，SNMP 161 162，TFTP 69，RPC 111

1. HTTP 协议

HTTP 是用于从万维网（WWW）服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议，是基于 TCP/IP 协议之上的应用层协议。HTTP 定义了客户端如何从服务器请求 Web 页面，以及服务器如何把 Web 页面传送给客户端。HTTP 采用了请求 / 响应模型，客户端向服务器发送一个请求报文，服务器以一个状态行作为响应。

 

【HTTP 特点】

 

简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有 GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于 HTTP 协议简单，使得 HTTP 服务器的程序规模小，因而通信速度很快。

灵活：HTTP 允许传输任意类型的数据对象。 正在传输的类型由 Content-Type 加以标记。

无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

无状态保存：HTTP 协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大（缺点）。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快，可以更快地处理大量事务（优点）。

支持 B/S 及 C/S 模式。

补充：对于无状态保存，如果用户登录一家购物网站，希望即使用户跳转到该站的其他页面也能继续保持登录状态。HTTP/1.1 虽然是无状态协议，但为了实现该保存状态的功能，引入了 Cookie 技术。

 

对于无连接，早期的 HTTP 是请求响应之后直接断开，但现在的 HTTP/1.1 不直接断开，而是等几秒钟，如果用户在这几秒钟之内有新的请求，那么还是通过之前的连接通道来收发消息，如果过了这几秒钟用户没有发送新的请求，那么就会断开连接，这样可以提高效率，减少短时间内建立连接的次数，因为建立连接也是耗时的。

 

【HTTP 各版本比较】

 

HTTP 0.9：第一个 HTTP 版本，只支持 GET 请求。

HTTP 1.0：支持 GET、HEAD、POST 方法；使用短连接（即为每个请求建立一个 TCP 连接，请求完成后立即断开连接），所以连接无法复用，每次连接都要经历三次握手和慢启动。

HTTP 1.1：1）引入 keepalive 连接（长连接），以便连接复用。HTTP1.1 默认是长连接，而 HTTP1.0 使用长连接需要添加请求头 Connection: Keep-Alive。

HTTP 2.0：1）多路复用：允许同时通过单一的 HTTP 连接发起多重的请求-响应消息；2）首部压缩；3）服务器端推流；

【HTTP 请求 + 响应步骤】

 

客户端连接到 Web 服务器：HTTP 客户端通常就是浏览器，与 Web 服务器的 HTTP 端口（默认为 80）建立一个 TCP 套接字连接，比如 http://www.abc.com

发送 HTTP 请求：通过 TCP 套接字，客户端向 Web 服务器发送一个文本的请求报文，一个请求报文由 请求行、请求头部、空行和请求数据 4 部分组成

服务器接受请求并返回 HTTP 响应：Web 服务器解析请求，定位请求资源并将资源复本写到 TCP 套接字，由客户端读取。一个响应由 状态行、响应头部、空行和响应数据 4 部分组成

释放 TCP 连接：若 connection 模式为 close，则服务器主动关闭 TCP 连接，客户端被动关闭连接，TCP 连接释放；若 connection 模式为 keepalive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接收请求

客户端浏览器解析 HTML 内容：客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态代码。然后解析每一个响应头，响应头告知以下为若干字节的 HTML 文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据 HTML，根据 HTML 的语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示

1.1 HTTP 的请求与响应报文

【HTTP 请求（Request）】

 

客户端发送一个 HTTP 请求到服务器的请求消息包括：请求行（request line）、请求头部（header）、空行 和 请求数据 四个部分。

 

（1）HTTP 请求行： 包括请求方法、请求地址和协议版本

 

请求方法：HTTP/1.1 定义了 8 种请求方法，最常用的是 get 和 post

请求地址（URL）：资源位置的识别方法，组成为 <协议>：//<主机>：<端口>/<路径>?<参数>，端口、路径和参数可以省略

协议版本：格式为 HTTP/主版本号.次版本号，常用的有 HTTP/1.0 和 HTTP/1.1