计算机网络——第2章-应用层

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2.1 应用层概述

2.2 客户-服务器方式和对等方式

2.2.1 客户-服务器方式（c/s方式）

2.2.2 对等方式（P2P方式）

2.3 动态主机配置协议DHCP

2.3.1 工作流程

• 如图所示，有两个DHCP服务器和一个DHCP客户，DHCP是TCP/IP协议体系应用层中的协议，使用运输层中UDP提供的服务，会被封装成UDP用户数据报，DHCP服务器的UDP端口为67，DHCP客户的UDP端口号为68。
• 主机DHCP启用后，DHCP客户广播发送DHCP发现报文，该报文中主要的信息有事务ID和DHCP客户端的MAC地址，封装该报文的IP数据报的源IP地址为0.0.0.0，因为主机目前还未分配IP地址，目的地址为广播地址255.255.255.255，因为目前主机不知道有多少个DHCP服务器，所以要广播。
• DHCP服务器接受DHCP发现报文并做出相应，根据DHCP客户端的MAC地址获取配置信息，最终发送DHCP提供报文，该报文的源IP地址为DHCP服务器的IP地址，目的地址为广播地址，因为主机目前还未配置IP地址，为了主机可以收到，只能发送广播地址。
• DHCP客户解析DHCP提供报文，如果DHCP提供报文中的事务ID与自己之前发送的DHCP发现报文中的事务ID相同，则接受该报文。DHCP提供报文中还包含配置信息（IP地址、子网掩码、地址租期、默认网关、DNS服务器，其中IP地址会使用ARP确保所选的IP地址未被占用）。
• 在图中DHCP客户会收到两个DHCP服务器发来的报文，一般选择先到达的报文所对应的服务器，然后向所选择的DHCP服务器发送DHCP请求报文，源地址为0.0.0.0，目的地址为广播地址，报文中封装了事务ID、DHCP客户端的MAC地址、接受的租约中的IP地址、提供此租约的DHCP服务器端的IP地址等信息。
• 假设DHCP客户选择DHCP服务器1发送请求，并且该服务器接受了该请求，于是DHCP服务器1发送DHCP确认报文，报文的源IP地址为DHCP服务器1的IP，目的地址为广播地址。
• 此时主机会使用ARP检测所分配的IP是否已经被占用，如果被占用则会给DHCP服务器发送DHCP谢绝报文，并重新广播DHCP发现报文，否则就可以使用该IP进行通信了。
• 当租用期过了一半时，DHCP客户会向DHCP服务器发送DHCP请求报文来请求更新租期，该报文的源IP地址为租用到的地址，目的地址为DHCP服务器1的地址。
• 此时有三种情况：

• 如果DHCP服务器同意则发回DHCP确认报文，DHCP客户得到了新的租用期。
• 如果DHCP服务器拒绝，则发送DHCP否认报文，DHCP客户必须立即停止使用之前租用到的IP，并重新发送DHCP发现报文来重新申请IP地址。
• 若DHCP服务器没有做出响应，则在过了0.875倍的租用期后DHCP客户重新发送DHCP请求报文，继续等待DHCP服务器做出反应，如果在租用期到之前还未反应，则DHCP客户停止使用租用的IP地址，并重新发送DHCP请求报文。

• DHCP服务器也可以提前终止提供给DHCP客户的租用期，只要发送DHCP释放报文即可。

2.3.2 DHCP中继代理

如下图所示，右边橙色的主机是无法自动获取到IP地址的，因为当主机发送DHCP请求报文时，中间的路由器是不会转发该报文的，而是直接丢弃。解决办法是在路由器中配置DHCP服务器的IP地址使得该路由器成为DHCP的中继代理。

2.4 域名系统DNS（Domain Name System）

2.4.1 域名系统DNS的作用

当用户在web浏览器中输入域名时，首先主机会在自己的DNS缓存中查找该域名对应的IP地址，如果找不到则去DNS服务器查找，DNS服务器中存储了域名和IP地址的数据库，之后将查询结果返回给主机。

2.4.2 层次树状结构的域名系统

2.4.3 域名服务器

2.4.4 域名解析的过程

2.4.5 高速缓存

2.5 文件传送协议FTP

2.5.1 概述

2.5.2 工作原理

2.6 电子邮件

2.6.1 概述

2.6.2 SMTP工作原理

2.6.3 电子邮件格式

2.6.4 邮件读取协议

2.7 万维网WWW

2.7.1 概述

2.7.2 超文本传输协议HTTP

2.7.3 Cookie

2.7.4 万维网缓存与代理服务器

2.7.5 习题

2.8 Socket编程

2.8.1 TCP套接字编程

socketaddr_in

IP地址和port捆绑关系的数据结构（指示进程的端节点）

struct sockaddr_in { short sin_family; // AF_INET 地址簇 u_short sin_port; // port struct in_addr sin_addr ; // IP address, unsigned long char sin_zero[8]; // align 对齐 };

hostent

域名和IP地址的数据结构

struct hostent{ char *h_name; // 主机域名 char h_aliases; // 别名 int h_addrtype; int h_length; // 地址长度 char h_addr_list; #define h_addr h_addr_list[0]; };

2.8.2 UDP套接字编程