计算机网络基础篇——应用层

‌一、应用层核心概念‌

1. ‌互联网组成结构‌

   • ‌边缘部分‌：由所有连接在互联网上的主机组成，用户直接使用（如手机、电脑）
   • ‌核心部分‌：由网络和路由器组成，为边缘部分提供连通性和交换服务

2. ‌通信方式分类‌

   类型	特点	典型应用
   ‌客户-服务器（C/S）‌	客户端主动请求，服务器被动响应	网页浏览（HTTP）、文件下载（FTP）
   ‌对等连接（P2P）‌	节点平等互传资源	BT下载、在线视频直播

3. ‌应用层协议特点‌

   • 每个协议解决特定应用问题（如HTTP传输网页，FTP传输文件）
   • 通常基于客户-服务器模式，通过进程间通信实现

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‌二、核心协议详解‌

‌1. HTTP协议（万维网基础）‌

• ‌工作原理‌

  1. 浏览器解析URL并请求DNS解析域名
  2. 建立TCP连接（默认端口80）
  3. 发送HTTP请求（如GET /index.html）
  4. 服务器返回响应（状态码+内容）
  5. 连接释放（HTTP/1.0）或复用（HTTP/1.1）

• ‌版本演进‌

  版本	关键改进	缺点
  HTTP/1.0	短连接（每次请求新建连接）	性能开销大
  HTTP/1.1	长连接（Keep-Alive）、管道化	队头阻塞问题
  HTTP/2	多路复用、二进制分帧	需TLS加密

‌2. DNS协议（域名系统）‌

• ‌层次结构‌

  根域名服务器 → 顶级域（.com/.cn） → 权威域名服务器

• ‌解析过程‌

  1. 本地缓存查询
  2. 递归查询本地DNS服务器
  3. 迭代查询根/顶级域/权威服务器

• ‌特点‌

  • 使用UDP协议（端口53）
  • 缓存机制减少查询延迟

‌3. FTP协议（文件传输）‌

• ‌工作模式‌

  模式	数据连接方向	控制连接
  ‌主动模式‌	服务器→客户端	客户端发起
  ‌被动模式‌	客户端→服务器	服务器发起

• ‌特点‌

  • 使用TCP（端口21控制，20数据）
  • 支持断点续传、权限管理

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‌三、应用层与运输层交互‌

1. ‌协议依赖关系‌

   应用层协议	运输层协议	原因
   HTTP/HTTPS	TCP	需可靠传输网页数据
   DNS	UDP	查询报文短且实时性高
   FTP	TCP	文件传输需可靠性

2. ‌端口号分配‌

   • 知名端口（0-1023）：如HTTP(80)、FTP(21)
   • 注册端口（1024-49151）：如MySQL(3306)
   • 动态端口（49152-65535）：客户端临时使用

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‌四、其他重要协议‌

1. ‌SMTP（邮件发送）‌

   • 使用TCP端口25
   • 仅支持ASCII文本，需MIME协议传输附件

2. ‌TELNET（远程登录）‌

   • 明文传输，现多被SSH替代
   • 使用TCP端口23

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‌五、典型应用场景对比‌

场景	首选协议	替代方案	关键需求
网页浏览	HTTP/HTTPS	QUIC	低延迟、安全性
大文件传输	FTP	SFTP/SCP	可靠性、断点续传
域名解析	DNS	/	快速响应
邮件发送	SMTP	/	投递可靠性

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该总结严格遵循《计算机网络》第七版，作者谢希仁的教材章节结构，重点标注了：

1. 协议交互流程（如HTTP请求-响应模型）
2. 关键数值（如DNS默认端口53）
3. 典型问题（如HTTP无状态性通过Cookie解决）
   建议配合教材中的协议报文格式图（如HTTP请求头）进行对照学习。