1.应用层

1. 几个重要的概念：
   • 客户-服务器模式
   • 对等模式
   • 传输层服务
   • 进程与传输层接口
2. 几个流行的应用层协议：
   • HTTP
   • FTP
   • SMTP / POP3 / IMAP
   • DNS
3. 开发网络应用程序： socket API
4. 创建一个网络应用的核心，是编写一个分布式程序，使其可以：
   • 运行在不同的端系统上，并能通过网络相互通信
   • 例如，web服务器软件与浏览器软件
5. 应用程序只运行在终端上：应用程序员不需要为网络核心设备编写程序“
6. 只在端系统上开发应用”是一个非常重要的设计决定：
   • 极大地方便了网络应用的开发和快速部署

1.1网络应用架构

1. 在开发一个应用程序之前，首先要决定采用什么样的网络应用架构
2. 网络应用架构规定了在各个端系统上组织应用程序的方法
3. 目前有两种主流的网络应用架构：
   • 客户-服务器架构（Client-server）
   • 对等架构（Peer-to-peer ，P2P)

1.1.1客户-服务器架构

1. 服务器（server）:
   • 有一台总是在线的主机，上面运行着服务器程序(server)
   • 服务器主机(server machine)具有永久的、众所周知的地址
2. 客户（client）:
   • 用户终端上运行一个客户程序(client)，需要时与服务器程序通信，请求服务
   • 客户机（client machine）使用动态地址，通常不会总是在线

1.1.2P2P架构

1. 没有总是在线的服务器主机
2. 任意一对端系统（对等方）可以直接通信
3. 对等方多为用户自己的计算机，使用动态地址
4. 每个对等方既可请求服务，也可提供服务
5. 典型的P2P应用：
   • BT、迅雷
   • Skype
   • PPLive

1.1.3两种架构的对比

1. 客户-服务器架构：
   • 资源集中：
     • 资源（服务）只在某些固定的终端上提供
   • 优点：资源发现简单
   • 缺点：
     • 集中式计算带来的问题，如服务端扩容压力、网络流量不均衡、响应延迟长
2. P2P架构：
   • 资源分散：
     • 任何终端都可以提供资源(服务)
   • 优点：
     • 易于扩容、均衡网络流量
   • 缺点：
     -资源发现困难，社会问题(版权、安全性等)

1.2不同终端上的进程通信

1. 进程：主机上运行的程序
2. 在分布式应用中，不同终端上的进程需要通信
3. 进程通信的方法：
   • 同一个主机内：进程间通信机制（OS提供）
   • 在不同主机上：通过交换报文进行通信
4. 在一次确定的通信会话中，总能标示一方为客户进程，另一方为服务器进程：
   • 客户进程：主动发起请求的进程
   • 服务器进程：接收请求的进程

1.3进程与网络的接口：套接字

1. 进程如何将报文送入网络，又如何从网络接收报文？
2. 设想在应用程序和网络之间存在一扇门（套接字）：
   • 发送报文：发送进程将报文推到门外
   • 门外的运输设施（因特网）将报文送到接收进程的门口
   • 接收报文：接收进程打开门，即可收到报文
3. 套接字是应用层和传输层的接口，也是应用程序和网络之间的API

1.4进程如何标识自己：进程编址

1. 每个进程需要一个 标识，以便其它进程能够找到它
   • Q: 可以用进程所在主机的地址来标识进程吗？
   • A: 不能，因为同一个主机上可能运行着许多进程
   • 端口号：用于区分同一个主机上的不同进程
2. 进程标识包括：
   • 主机地址
   • 与该进程关联的端口号
   • 端口号的例子：
     • 众所周知的端口号分配给服务器，成为服务的标识
     • 比如，HTTP server使用端口80，Mail server使用端口25

1.5因特网提供的传输服务

1. TCP service:
   • 面向连接: 保证传输顺序
   • 可靠传输：不出错
   • 流量控制: 发送进程不会“压垮”接收进程
   • 拥塞控制: 网络超载时抑制发送进程
   • 不提供: 及时性，最低带宽保证，安全性
2. UDP service:
   • 通过因特网接收和发送报文
   • 不提供: 顺序保证，可靠传输，流量控制，拥塞控制，及时性，最低带宽保证，安全性

小结

1. 为创建一个新的网络应用，需要：
   • 选择一种网络应用架构：客户-服务器 or P2P
   • 选择一种网络服务：TCP or UDP
   • 确定一个端口号
   • 定义应用层协议
   • 编写客户程序和服务器程序（调用套接字接口）
2. 网络应用和应用层协议：
   • 应用层协议只是网络应用的一部分
   • 网络应用还包括客户程序、服务器程序等
3. 要求掌握的概念：
   • 客户-服务器模型
   • 网络应用编程接口

1.6Web应用画像

1. 应用层资源：网页（web pages）
2. 网络应用架构：
   • 客户-服务器架构 客户：浏览器
   • 服务器：web服务器
3. 要求的网络服务：TCP服务
4. 端口号：80
5. 应用层协议：HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）

1.7 HTTP协议

1. Web采用客户-服务器模式
   • client: 浏览器请求、接收和显示web对象
   • server: Web服务器应客户请求发送对象
2. HTTP协议：定义了浏览器和web服务器之间的通信规则
3. HTTP 1.0（RFC 1945）和HTTP 1.1（RFC 2068）

1.7.1HTTP使用TCP服务

1. 客户发起到服务器 80 端口的 TCP 连接（客户端创建一个套接字）
2. 服务器接受来自客户的TCP连接（服务器端创建一个套接字）
3. 浏览器和服务器交换HTTP报文 （通过各自的套接字）
4. 关闭TCP 连接（关闭各自的套接字）
5. HTTP是“无状态的”
   • 服务器不保存有关客户请求的任何信息

1.8非持久连接和持久连接

1. 非持久 HTTP
   • 在一个TCP连接上最多发送一个对象
   • HTTP/1.0 使用非持久连接
2. 持久 HTTP 在
   • 一个TCP连接上可以发送多个对象
   • HTTP/1.1 缺省使用持久连接

1.8.1 非持久HTTP

1.8.2非持久HTTP的响应时间

1. RTT (Round-Trip Time):
   一个小分组从客户发送到服务器，再返回客户的时间
2. Response time:
   • 建立TCP连接用时一个RTT
   • 发送HTTP请求至收到响应的前几个字节用时一个RTT
   • 传输文件的时间
3. 请求一个网页的时间：
   • 请求一个对象用时2RTT（忽略对象传输时间）
   • 请求一个完整的网页用时22RTT（11个对象）

1.9持久HTTP

1. 非持久HTTP 的问题:
   • 获取每个对象需要2个RTT
   • 每个TCP连接需要消耗操作系统资源
   • 浏览器需要打开多个TCP连接来获取一个网页
2. 持久HTTP
   • 服务器在发送响应后保持连接
   • 同一对客户-服务器之间的后续HTTP报文可以在该连接上传输
   • 无流水线方式:
     • 客户仅当收到前一个响应后再发送新的请求
     • 请求每个对象用时1个RTT
     • 请求一个网页用时12RTT
   • 流水线方式:
     • HTTP/1.1缺省使用该方式客户每解析到一个引用对象就可以发送请求
     • 可在一个RTT时间内请求所有引用对象
     • 请求一个网页用时约3RTT

1.10HTTP报文格式

1. 两类HTTP报文：
   • 请求报文：客户发往服务器
   • 响应报文：服务器发往客户
2. HTTP报文由ASCII文本构成
3. 

1.11Web缓存(代理服务器)

1. 代理服务器: 代表原始服务器满足HTTP请求的网络实体，保存最近请求过的对象的拷贝。
2. 用户设置浏览器：所有HTTP请求首先发往web 缓存
3. 浏览器将HTTP请求发送给web缓存： 对象在web缓存中:
   • web缓存返回对象
   • 对象不在web缓存中：web缓存从原始服务器获取对象，缓存在本地，然后返回给客户
   • Q: web缓存如何知道对象的原始服务器？
     • A: HTTP请求头中的host首部行指出了原始服务器