應(yīng)用層協(xié)議原理

• 客戶-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)：
  特點：客戶之間不能直接通信；服務(wù)器具有周知的，固定的地址，該地址稱為IP地址。
  配備大量主機的數(shù)據(jù)中心常被用于創(chuàng)建強大的虛擬服務(wù)器；
• P2P體系結(jié)構(gòu)：
  特點：對位于數(shù)據(jù)中心的專用服務(wù)器有最小（或者沒有）依賴
  P2P最引人入勝的特征之一是它具自擴展性：盡管每個對等方都由于請求文件產(chǎn)生工作負荷，但是每個對等方通過向其他對等方發(fā)送文件也為系統(tǒng)增加服務(wù)能力。
• 進程通信：
  套接字是同一臺主機內(nèi)應(yīng)用層與運輸層之間的接口，也被稱為應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的應(yīng)用程序編程接口（API）。
• 進程尋址：
  在因特網(wǎng)中，主機由其IP地址標識，而目的主機中到底是哪個應(yīng)用程序？它由端口號表示。
• 可供應(yīng)用程序使用的運輸服務(wù)：
  1. 可靠數(shù)據(jù)傳輸：
     應(yīng)用程序的一端發(fā)送的數(shù)據(jù)正確，完全地交付給該應(yīng)用程序的另一端，如果一個協(xié)議提供了這樣的確保數(shù)據(jù)交付服務(wù)，我們就認為提供了可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。
  2. 吞吐量
  3. 定時
  4. 安全性
• 因特網(wǎng)提供的運輸服務(wù)：
  1. TCP服務(wù)：
     TCP服務(wù)模型包括面向連接服務(wù)和可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。除此之外，TCP還提供擁塞控制機制。
     SSL：安全套接字層
  2. UDP服務(wù)：
     UDP是一種不提供不必要服務(wù)輕量級運輸協(xié)議。

Web和HTTP

Web的應(yīng)用層協(xié)議是HTTP（超文本傳輸協(xié)議）協(xié)議，它是Web的核心。
HTTP使用TCP作為它的支撐運輸協(xié)議
HTTP是一個無狀態(tài)協(xié)議。
HTTP在默認情況下使用持續(xù)連接。

1.HTTP報文格式

1. HTTP請求報文：

   GET /somedir/page.html HTTP/1.1
   Host:www.someschool.edu
   Connection:close
   Uset-agent:Mozilla/5.0
   Accept-language:fr
   

   HTTP請求報文的第一行被稱作請求行，其后繼的行叫做首部行。
   請求行有三個字段：方法字段，URL字段和HTTP版本字段。
   在方法字段中是，可以包括GET，POST，HEAD，PUT和DELETE，絕大部分的HTTP請求報文都使用GET方法。
   URL字段中包含了請求對象的標識。
   版本字段是自解釋的。
   首部行Host：www.someschool.edu指明了對象所在的主機。
   通過包含Connection：close首部行，告訴服務(wù)器不必要使用持續(xù)鏈接，在發(fā)送完被請求的對象之后就關(guān)閉連接。
   User-agent：向服務(wù)器指明用戶代理，即瀏覽器類型，以便于服務(wù)器發(fā)送對象的不同版本（如果有的話）。
   Accept-language：告訴瀏覽器用戶想得到的對象的語法版本（如果有的話）。
   

• 其中，使用POST方法的時候才使用實體體，例如，用戶向搜索引擎搜索關(guān)鍵詞時，實體體中就是用戶在表單字段輸入的值。
  用表單生成的請求報文不是必須使用POST方法！，例如www.somesite.com/animalsearch?monkes&bananas這時用戶輸入的內(nèi)容就是moknkey和banana。

• HEAD方法類似與GET方法，但是服務(wù)器不返回請求對象，應(yīng)用程序開發(fā)者通常使用HEAD方法進行調(diào)試跟蹤。

• PUT方法通常與web發(fā)行工具聯(lián)合使用，它允許用戶上傳對象到指定的Web服務(wù)器上的指定路徑（目錄）。

• PUT也常被那些需要向Web服務(wù)器上傳對象的一個用程序使用。

• DELETE方法允許用戶或者應(yīng)用程序傷處Web服務(wù)器上的對象。

• HTTP響應(yīng)報文

  HTTP/1.1 OK
  Connection:close
  Date:Tue,18 Aug 2015 15:11:33 GMT
  Sever:Apache/2.2.3 (CentOS)
  Last-Modified:Tue,18 Aug 2015 15:11:03 GTM
  Content-Length:6821
  Contect-Type:text/html
  (data data data data ... )
  

  我們來看看這個響應(yīng)報文：它有三個部分：狀態(tài)行，首部行和實體體，這是上面那個請求報文的響應(yīng)報文。
  我們來看看首部行：

  • Connection close：服務(wù)器用這個首部行告訴客戶：發(fā)送完報文后，我將關(guān)閉TCP連接
  • Dtae：指示服務(wù)器產(chǎn)生并且發(fā)送該報文的日期和時間
  • Sercer：服務(wù)器的版本，這里指示該服務(wù)器時Apache Web服務(wù)器
  • Last-Modified：所請求的對象創(chuàng)建或者最后修改的時間
  • Content-Length：指示了被發(fā)送對象中的字節(jié)數(shù)
  • Content-Type：指示了實體體中的對象是什么類型，對象類型應(yīng)該正式地由該首部行指示，而不是根據(jù)文件擴展名來展示
  • 響應(yīng)報文格式：
    

2.cookie：

cookie技術(shù)含有四個組件：

1. 在HTTP響應(yīng)報文中的一個cookie首部行
2. 在HTTP請求報文中的一個cookie首部行
3. 在用戶端系統(tǒng)中有一個cookie文件，并且由用戶瀏覽器管理
4. 位于Web站點的一個后端數(shù)據(jù)庫

3.Web緩存：

Web緩存器也叫做代理服務(wù)器。簡單來說，就是在客戶端與服務(wù)器之間，安裝一個Web緩存器，該緩存器靠近客戶端，當(dāng)客戶訪問一個Web頁面時，HTTP請求報文被Web緩存服務(wù)器接收，如果該Web緩存服務(wù)器上有客戶請求的對象，則直接返回給客戶，如果沒有的話，則由該Web緩存服務(wù)器向Web服務(wù)器發(fā)送HTTP請求，Web服務(wù)器返回的對象由該Web緩存服務(wù)器接受并保存，然后返回給客戶，這樣，當(dāng)?shù)诙卧L問或者被配置到該Web緩存服務(wù)器的客戶訪問該站點的時候，Web緩存服務(wù)器就能快速做出回應(yīng)。
Web緩存服務(wù)器的優(yōu)勢：

1. 大大減少客戶請求響應(yīng)的時間。
2. 大大減少一個機構(gòu)的介入鏈路到互聯(lián)網(wǎng)的通信量。

4.條件GET方法：

回想我們上面講過的Web緩存，你有沒有發(fā)現(xiàn)一個問題？就是如果一個Web頁面被Web緩存器保存了，如果說，Web服務(wù)器后來更新了該頁面，那么不是會出現(xiàn)問題嗎？
解決這個問題的方法就是條件GET方法：
當(dāng)用戶請求某個頁面的時候（正好該Web緩存服務(wù)器上有緩存），那么該Web緩存服務(wù)器就向Web服務(wù)器發(fā)送一個條件GET報文：

GET /fruit/kiwi.gif HTTP/1.1
Host:www.exotiquecuisine.com
If-modified-since:Wed,9 Sep 2015 09:23:24

這里需要注意：這里的If-Modified_since首部行的值，就是該Web緩存服務(wù)器中，上一次接收到該對象的Last-Modified時間，也就是說，該Web緩存器告訴Web服務(wù)器：如果這個時間之后你們改變了對象，那么你就把新的給我發(fā)過來。
如果該對象沒有被改變，則Web服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)報文：

HTTP/1l1 304 Not Modified
Date:Sat,10 Oct 2015 15:39:29
Server:Apache/1.3.0(Unix)
(empty extity body)

注意該響應(yīng)報文中并沒有包含對象，如果說，Web服務(wù)器上沒有更新該對象的話，那么此報文中包含對象只會浪費帶寬。

英特網(wǎng)中的電子郵件

郵箱系統(tǒng)的組成部分：用戶代理，郵件服務(wù)器，簡單郵件傳輸協(xié)議（STMP），信箱

• STMP與HTTP的對比：
  1. HTTP是一個“拉協(xié)議”，而STMP是一個“推協(xié)議”
  2. STMP要求每個報文使用7字節(jié)ASCII碼形式，而HTTP數(shù)據(jù)不受這個限制
• 郵件訪問協(xié)議：
  用戶之間發(fā)送郵件的時候，郵件被保存在了我的郵箱代理中了，但是我怎么查看郵件？STMP是一個推協(xié)議，我不能拉回來呀，所以就出現(xiàn)了郵件訪問協(xié)議，目前流行的郵件訪問協(xié)議有：第三版的郵局協(xié)議（POP3），因特網(wǎng)郵件訪問協(xié)議（IMAP）以及HTTP。

DNS（域名系統(tǒng)）：英特網(wǎng)的目錄服務(wù)

因特網(wǎng)上的主機像人一樣，我們也希望標識，主機可以使用主機名和IP地址來標識，但是我們更傾向于記住它的主機名而不是IP地址，所以，需要在主機名和IP地址之間進行轉(zhuǎn)化，DNS就承擔(dān)了這項任務(wù)。
DNS是：①一個有分層的DNS服務(wù)器實現(xiàn)的分布式數(shù)據(jù)庫，②一個使得主機能夠查詢分布式數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用層協(xié)議。
DNS協(xié)議運行在UDP之上，使用53號端口。
除了進行主機名到IP地址的轉(zhuǎn)換之外，DNS還提供了一些重要的任務(wù)：

• 主機別名
• 郵件服務(wù)器別名
• 負載分配

DNS工作機理概述：

1. DNS一種簡單的設(shè)計是在英特網(wǎng)上只用一個DNS服務(wù)器，該服務(wù)器包含所有的映射。
   但是這種設(shè)計肯定存在很多問題：
   • 單點故障：如果說這個服務(wù)器發(fā)生了故障，整個因特網(wǎng)將癱瘓！
   • 通信容量：這個服務(wù)器要處理來自因特網(wǎng)上所有的DNS查詢。
   • 遠距離的集中式數(shù)據(jù)庫：有時候真的可能要跨越半個地球！這中間可能有低俗的擁塞鏈路，那將會特別慢！
   • 維護：如果說出現(xiàn)了一個新的主機，他就要維護。

那么解決方法有哪些？我們來看看：

1. 分布式，層次數(shù)據(jù)庫：
   其中包括：根DNS服務(wù)器，頂級域（DNS）服務(wù)器，權(quán)威DNS服務(wù)器，還包括本地DNS服務(wù)器，但是要注意本地DNS服務(wù)器不屬于該服務(wù)器的層次結(jié)構(gòu)！
   在實踐中，通常從請求主機到本地DNS服務(wù)器的查詢是遞歸查詢，其他的查詢都是迭代查詢。
2. DNS緩存
   因為有緩存機制的存在，除了少數(shù)DNS查詢以外，跟服務(wù)器都被繞過了。

P2P文件分發(fā)

我們之前講述的客戶-服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)，總是要求服務(wù)器是打開的，使用P2P體系結(jié)構(gòu)，能夠?qū)偸谴蜷_的基礎(chǔ)設(shè)置服務(wù)器有最小的（甚至沒有）依賴。
對等方不僅是比特的消費者，還是它們的重新分發(fā)者。

視頻流和文件分發(fā)網(wǎng)

HTTP
經(jīng)HTTP的動態(tài)適應(yīng)性流（Dynamic Adaptive Streaming over HTTP）（DASH）

• 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)（CDN）
  專用CND和第三方CND

套接字編程

• UDP套接字編程：
  UDPClient.py：

  from socket import *
  serverName = 'hostname'
  serverPort = 12000
  clientSocket = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
  message = raw_input('Input lowercase sentencte:')
  clientSocket.sendto(message.encode(),(serverName,serverPort))
  modifiedMessage,serverAddress = clientSocket.recvfrom(2048)
  print(modifiedMessage.decode())
  clientSocket.close()
  

  UDPServer.py:

  from socket import *
  serverPort = 12000
  serverSocket = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
  serverSocket.bind('',serverPort)
  print("The server is ready to receive")
  while True:
      message,clientAddress = serverSocket.recvfrom(2048)
      modifiedMessage = message.decode().upper()
      serverSocket.sendto(modifiedMessage.encode(),clientAddress)
  

• TCP套接字編程：
  TCPClient.py:

  from socket import *
  serverName = 'servername'
  serverPort = 12000
  clientSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
  clientSocket.connect((serverName,serverPort))
  sentence = raw_input('Input lowercase sentence')
  clientSocket.send(sentence.encode())
  modifiedSentence = clientSocket.recv(1024)
  print('From Server: ',modifiedSentence.decode())
  clientSocket.close()
  

  TCPServer.py：文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-741115.html

  from socket import *
  serverPort = 12000
  serverSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
  serverSocket.bind(('',serverPort))
  serverSocket.listen(1)
  print('The Server is ready to receive')
  while True:
      connectionSocket,addr = serverSocket.accept()
      sentence = connectionSocket.recv(1024).decode()
      capitalizedSentence = sentence.upper()
      connectionSocket.send(capitalizedSentence.encode())
      connectionSocket.close()
  

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