应用层（一）
6.1、应用层概述
例如：我们在浏览器的地址栏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体系的网际层使用IP地址来标识目的主机，从域名到IP地址的转换工作，由属于应用层范畴的域名系统DNS，在后台帮用户自动完成，以方便用户的使用。
常见的应用
总结
6.2、客户/服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）
概述
客户/服务器方式（C/S方式）
注意：这里说的计算机群集也就是我们常说的服务器集群
对等方式（P2P方式）
总结
6.3、动态主机配置协议DHCP
概述
- 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，需要该主机手工配置网络的相关配置信息。
- 如果网络中的主机数量比较多，则这种手工配置的工作量就比较大，并且容易出错。
- 如果我们给网络中添加一台DHCP服务器，在该服务器中设置好可为网络中其他各主机配置的网络配置信息。
- 网络中各主机开机后自动启动DHCP程序，向DHCP服务器请求自己的网络配置信息。
- 这样，网络中的各主机就都可以从DHCP服务器自动获取网络配置信息而不用手工参与。
DHCP的工作过程
DHCP 使用客户 - 服务器方式
- 需要 IP 地址的主机在启动时就向 DHCP 服务器广播发送发现报文 （DHCP DISCOVER），这时该主机就成为 DHCP 客户。
- 本地网络上所有主机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 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
假设网络中有两台DHCP服务器和一台用户主机
在DHCP服务器上运行DHCP服务器进程，也可简称为DHCP服务器；在用户主机上运行DHCP客户进程，也可简称为DHCP客户。DHCP是TCP/IP协议体系应用层中的协议，它使用运输层的UDP所提供的服务。也就是说，DHCP报文在运输层会被封装成为UDP用户数据报。
DHCP服务器使用的UDP端口是67，DHCP客户使用的UDP端口是68，这两个UDP端口都是熟知端口。封装有DHCP报文的UDP用户数据报在网络层会被封装成IP数据报，然后再根据所使用的的网络接口，封装成相应的数据链路层的帧进行发送，例如封装成以太网帧。
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，因此使用该地址来代替。
目的IP地址为广播地址255.255.255.255，之所以进行广播发送，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。
由于是广播的IP数据报，因此网络中的所有设备都会收到该IP数据报，并对其层层解封，解封出封装有DHCP发现报文的UDP用户数据报。
对于DHCP客户，其应用层没有监听该UDP用户数据报目的端口67的进程，也就是DHCP服务器进程，因此无法交付DHCP发现报文，只能丢弃；
而对于DHCP服务器，其应用层始终运行着DHCP服务器进程，因此会接受该DHCP发现报文并作出响应。
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，看是否有针对该MAC地址的配置信息。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并发送DHCP提供报文，封装该报文的IP数据报的源IP地址为DHCP服务器的IP地址，目的地址仍为广播地址。
仍然使用广播地址的原因是，主机目前还没有配置IP地址，为了使主机可以收到，只能发送广播。这样一来，网络中的所有设备都会收到该IP数据报，并对其层层解封，解封出封装有DHCP提供报文的UDP用户数据报。
对于DHCP服务器，其应用层没有监听该UDP用户数据报目的端口68的进程，也就是DHCP客户进程，因此无法交付DHCP提供报文，只能丢弃。而对于DHCP客户，其应用层运行着DHCP客户进程，因此会接受该DHCP提供报文并作出相应处理。
DHCP客户会根据DHCP提供报文中的事务ID来判断该报文是否是自己所请求的报文。
换句话说，如果该事务ID与自己之前发送的DHCP发现报文中封装的事务ID相等，就表明这是自己所请求的报文，就可以接受该报文；否则就丢弃该报文。
DHCP服务端将广播发送DHCP提供报文（DHCP OFFER）
- 事物ID：DHCP客户端会与自己之前发送的DHCP发现报文中封装的事务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
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，一般选择先到的那个，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
- 接受的租约中的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。它首先需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，这样做的目的是，不用向网络中的每一个DHCP服务器单播发送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，并且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IP地址：DHCP服务器1的IP地址
目的地址：广播地址
DHCP客户收到该确认报文后就可以使用租用到的IP地址。
在使用租用到的IP地址之前，主机还会使用ARP检测该IP地址是否已被网络中其他主机占用。
剩下流程图示
情况一：DHCP服务器同意
情况二：DHCP服务器不同意，则发回DHCP否认报文。这时，DHCP客户必须立即停止使用之前租用的IP地址，并重新发送DHCP发现报文来重新申请IP地址。
情况三：DHCP服务器若未做出响应，则在租用期过了87.5%时，DHCP客户必须重新发送DHCP请求报文，然后继续等待DHCP服务器可能做出的反应。若DHCP服务器未作出响应，则当租用期到期后，DHCP客户必须立即停止使用之前租用的IP地址，并重新发送DHCP发现报文来重新申请IP地址。
DHCP客户可以随时提前终止DHCP服务器所提供的租用期，这时只需向DHCP服务器发送DHCP释放报文段即可。
DHCP 中继代理
思考：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信息呢 ?
该网络中的主机广播发送DHCP发现报文，但该广播报文不会被路由器转发，而是丢弃！
解决方法是给该路由器配置DHCP服务器的IP地址，并使之成为DHCP中继代理。
这样，该网络中的各主机就可以通过DHCP来自动获取到网络配置信息了。当该路由器收到广播的DHCP发现报文后，会将其单播转发给DHCP服务器。
使用DHCP中继代理的主要原因：我们并不愿意在每个网络上都设置一个DHCP服务器，因为这样会使DHCP服务器的数量太多。
总结
6.4、域名系统DNS
概述
域名相比IP地址更容易记忆
因特网是否可以只使用一台DNS服务器 ?
不行，不可取！！！
名称相同的域名其等级未必相同
域名解析的过程
练习
总结
6.5、文件传送协议FTP
概述
文件传送协议FTP的应用
FTP采用C/S方式（客户/服务器方式）
FTP客户计算机可将各种类型的文件上传到FTP服务器计算机
- FTP客户计算机也可以从FTP服务器计算机下载文件
- 根据应用需求的不同，FTP服务器可能需要一台高性能和高可靠性的服务器计算机，也可能只需要一台普通的个人计算机即可。
- FTP的常见用途是在计算机之间传输文件，尤其是用于批量传输文件。
- FTP的另一个常见用途是让网站设计者将构成网站内容的大量文件批量上传到他们的Web服务器。
FTP 的基本工作原理
- FTP服务器监听熟知端口（端口号为 21），使客户进程能够连接上。
- FTP客户随机选择一个临时端口号与其建立TCP连接，这条TCP连接用于FTP客户与服务器之间传送FTP的相关控制命令（这条TCP连接是FTP客户与服务器之间的命令通道）
下图为建立数据通道的TCP连接
- FTP服务器使用自己的熟知端口号20与其建立TCP连接，这条TCP连接用于FTP客户与服务器之间传送文件
上面例子是主动模式：建立数据通道时，FTP服务器主动连接FTP客户
下图实例为被动模式
两种模式对比
- 注意两种模式都是：控制连接在整个会话期间保持打开状态，数据连接传输完毕后就关闭
练习
总结
