应用层概述

计算机网络各层所解决的问题

我们在浏览器的地址中输入某个网站的域名后，就可以访问该网站的内容，这个就是万维网WWW应用，其相关的应用层协议为超文本传送协议HTTP

用户在浏览器地址栏中输入的是“见名知意”的域名，而TCP/IP的网际层使用IP地址来表示目的主机，从域名到IP地址的转换，由属于应用层范畴的域名系统DNS，在后台帮用户完成

常见的应用

总结

客户/服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）

概念

客户/服务器方式（C/S方式）

对等方式（P2P方式）

总结

动态主机配置协议DHCP

概念

互联网广泛使用的动态主机配置协议 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 提供了即插即用连网 (plug-and-play networking) 的机制。
这种机制允许一台计算机加入新的网络和获取 IP 地址，而不用手工配置。

DHCP的作用

在之前，如果要正常访问Web服务器，需要给主机手动配置网络的相关配置信息

如果主机数很多，工作量就比较大，容易出错

此时我们给网络中添加一台DHCP服务器

网络中各主机开启后自动启动DHCP程序，向DHCP服务器请求自己的网路配置信息。这样各主机就可以自动从DHCP服务器获取网络配置信息而不用人工配置。

DHCP的工作过程

DHCP 工作方式

DHCP 使用客户-服务器方式，采用请求/应答方式工作。
DHCP 基于 UDP 工作（DHCP报文在运输层会被封装成为UDP用户数据报），DHCP 服务器运行在 67 号端口， DHCP客户运行在 68 号端口。

DHCP交互过程

当启用主机的DHCP后，DHCP客户将广播发送DHCP发现报文 （DHCP DISCOVER）。
由于是广播的IP数据报，因此网络中所有设备都能收到此广播报文，但只有 DHCP 服务器才回答此广播报文。
DHCP 服务器先在其数据库中查找该计算机的配置信息。若找到，则返回找到的信息。若找不到，则从服务器的 IP 地址池 (address pool) 中取一个地址分配给该计算机。DHCP服务器的回答报文叫做提供报文（DHCP OFFER）。

DHCP客户端将广播发送DHCP发现报文（DHCP DISCOVER）

事务ID
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，这是因为主机目前还未分配到IP地址，因此使用该地址代替

目的IP地址为广播地址255.255.255.255，之所以广播发送，是因为主机现在并不知道网络中有哪几个DHCP服务器。它们的IP地址各是什么

DHCP服务器收到DHCP发现报文后，根据其中封装的DHCP客户端的MAC地址来查找自己的数据库，如果查到匹配信息，则使用这些配置信息来构建并发送DHCP提供报文，如果没有则采用默认配置信息来构建报文并发送

DHCP服务端将广播发送DHCP提供报文（DHCP OFFER）

事务ID：DHCP客户端会与之前DHCP发现报文的事务ID做对比，来判断该DHCP提供报文是否是自己的
配置信息：
IP地址：DHCP服务器从自己的IP地址池中挑选待租用给主机的IP地址（使用ARP来确保所选IP地址未被网络中其他主机占用）
子网掩码
地址租期
默认网关
DNS服务器

源IP地址：发送DHCP提供报文的DHCP服务器的IP

目的地址：因为目的主机还没分配到IP，所以使用广播地址255.255.255.255

在本例中，DHCP客户会收到两个DHCP服务器发来的DHCP提供报文，DHCP客户从中选择一个，一般选择先到的，并向所选择的DHCP服务器发送DHCP请求报文

DHCP客户端将广播发送DHCP请求报文（DHCP REQUEST）

事务ID
DHCP客户端的MAC地址
接收的租约中的IP地址
提供此租约的DHCP服务器端的IP地址

源地址：0.0.0.0，因为此时DHCP客户才从多个DHCP服务器中挑选一个作为自己的DHCP服务器。它首先要征得该服务器的同意，之后才能正式使用向该DHCP服务器租用的IP地址

目的地址：广播地址，这样可以一次性向所有DHCP服务器发送DHCP请求报文，来告知它们是否请求它们作为自己的DHCP服务器

在本例中，假设DHCP客户端选择DHCP服务器1作为自己的DHCP服务器，DHCP服务器1接受该请求，于是DHCP服务器1给DHCP客户端发送DHCP确认报文

源地址：DHCP服务器1的IP地址

目的地址：广播地址

DHCP客户收到该报文后就可以使用租用的IP地址

在使用前还会进行ARP检测

剩下流程图示

DHCP中继代理

下图的网络拓扑中的各主机是否可以通过DHCP来自动获取到网络配置？

路由器不会直接转发广播报文，而是将其丢弃

使用DHCP中继代理是因为我们不用给每一个网络上都设置一个DHCP服务器，这样会使DHCP服务器的数量太多

总结

域名系统DNS

域名相比IP地址更容易记忆

域名系统DNS的作用

我们浏览某个网站可以直接输入便于记忆的域名代替直接输入IP地址

因特网是否可以只使用一台DNS服务器？

答案是否定的

名称相同的域名其等级未必相同，如上红色箭头

域名解析过程

两种方式：递归查询、迭代查询

当我们在浏览器中输入某个web服务器域名时，用户主机会首先在自己的DNS高速缓存中查找该域名对应的IP地址，如果没有找到，则会向网络中的某台DNS服务器查询，DNS服务器中有域名和IP地址映射关系的数据库，当DNS服务器收到DNS查询报文后，在其数据库中进行查询，之后将查询结果发送给用户主机。之后用户主机中的浏览器就可以通过web服务器的IP地址对其进行访问了。

例题