网尽其用之应用层概述与基本原理

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了网尽其用之应用层概述与基本原理，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含3632字，纯文字阅读大概需要6分钟。

内容图文

前言

鉴于本科期间计网知识的缺失，我打算做一期完整的计网学习笔记。一来方便自己知识的总结和复现，二来可以与诸君分享，共同进步！

之前上了两节的计网网课，目前的进度到了应用层，那么我们就从应用层讲起吧。（后面有空的话再把前两节的计网概述总结一下）

应用层概述

网络应用层体系结构包括：.服务器/客户机结构（CS）、点对点结构（P2P）、混合结构（hybrid）
应用层服务需求包括：可靠性、时延要求、带宽要求等
传输协议包括：TCP、UDP
特定网络协议（核心）包括：HTTP、SMTP、POP、IMAP、DNS(网络核心功能）、P2P应用等
Socket编程：TCP、UDP

网络应用与单机应用有何不同呢？

首先，网络应用是基于网络基础环境的，一部分软件在本地，另一部分在远程，通过王璐璐基础环境进行软件的交互通信。

网络可采取何种结构呢？

1.CS结构

在上述结构下，
对server而言：它具有1）无间断服务，2）永久域名，3）大量server组成数据中心或服务器农场，实现可扩展性，从而当用户数超出单服务器承受范围的时候可以进行并发。
对client而言：它具有1）与server通信并使用服务，2）间歇性接入，3）动态ip，4）不会与其他client直接通信

在此结构下一个典型的例子就是web，基于不同操作系统的终端通过各自的浏览器向server发送http请求，并得到server的http响应。

2.P2P结构

对p2p中任何节点而言，他们都是平等的。他们具有的性质如下：
1.没有永久在线的server
2.任何节点之间都可以直接通信
3.间歇性接入
4.动态ip

优点：可扩展性高，可随时加入新节点不许考虑server的承受能力
缺点：难于管理，没有中心化的节点进行调度或指挥
ps：区块链就是使用p2p网络的，这样为其去中心化特性做了铺垫。

3.混合结构
之所以提出hybrid的目的就是想让其同时继承P2P和CS的有点，同时规避他们的缺点。

在这里举一个hybrid结构的应用，即Napster文件共享机制。
Napster利用P2P进行节点之间的文件传输，利用CS进行客户机的文件检索。集体的过程如下：
1.节点向中心登记内容
2.节点向中心查询请求，并找到存有该内容的节点进行文件下载。

这个地方感觉与基于区块链的文件系统结构有所关联，不过在结合区块链的文件系统中会将其分为存储矿工和检索矿工等（详见IPFS或Swarm机制）。所以说，沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春，我们不得不感概新生事物如雨后春笋般涌现出来。

网络应用进程通信

进程

进程即主机上运行的程序。
在相同主机间进程的通信由OS提供，而在不同主机间的进程通信需要消息传递交换机制（类似Kafka，RabbitMQ等）。

套接字（Socket）

Socket是由OS提供的网络编程API，开发者可以利用Socket进行网络应用的开发。它类似于一种传输的基础设施，需要指定的协议和参数设置。

如何寻址进程？

主机–ip标识，进程–port标识。
通过ip+port可以唯一确定网络上某台主机的某个进程。

应用层协议

应用层协议包括标准化的公开协议，其允许互操作以及由RFC定义。此外，还包括多数P2P文件共享应用的私有协议。

协议主要包括一下几个属性：
1.消息类型（请求or响应）
2.语法（格式）：字段&描述
3.字段语义：表示信息的含义
4.规则：决定何时，如何处理信息

网络应用需求

需求主要包括如下几个
1：数据丢失（数据可靠性）
2：时延
3：带宽
4：安全性

对应可靠性而言，例如网络电话是允许部分数据丢失的，而文件传输或网上银行是不允许丢失的。

对于时延来说，网络电话和网络游戏是不能承受高时延的

对于带宽来说，网络视频要求高带宽，而如文件下载、email等应用可以接受任何带宽（只要有足够时间）

传输层服务

主要包括TCP和UDP。

TCP特点：
1.面向连接：如C/S进程连接（全双工）
2.可靠传输（不丢包，不乱序）
3.流量控制：保证V（发送） <= V（接受）
4.拥塞控制：当网络负载过重时，会限制V（发送），从而减轻网络负担
5.不提供时延或最小带宽保障

UDP特点：
1.无连接
2.不可靠数据传输
3.不提供流量、拥塞、延迟、带宽服务

那么，问题来了：既然UDP这么菜，那留它何用？
因为UDP可以充分地提供自由，并且具备掌控数据传输能力，可以有很大的改进空间。

下面介绍一下经典应用与其对应的网络层协议、传输层协议

email：SMTP TCP
remote terminal access：Telnet TCP
web：HTTP TCP
file transfer: FTP TCP
streaming multimedia：proprietary TCP OR UDP
internet telephony：proprietary UDP

结语

写一篇blog的时间大约1h，实际上还是挺费时的。权当晚上悠闲时的一种消遣，总比打三盘王者强。你们的阅读就是我分享的动力！与诸君共勉！

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的网尽其用之应用层概述与基本原理全部内容，希望文章能够帮你解决网尽其用之应用层概述与基本原理所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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