应用层

应用层是最靠近用户的一层，参考模型中唯一的一层，不需为它的上层服务，向应用程序（TCP/IP模型外）提供网络通信。

网络应用程序可被分为两大类：

• 直接网络应用程序：Browser, e-mail, FTP, Telnet
• 间接网络应用程序：Word , resource manager, (通过 Redirector，置于应用中的一种透明的小软件，将服务转到直接网络应用)

下面介绍几种应用。

域名系统DNS

在互联网中，使用IP地址作为机器的绝对地址，是行不通的，有两个原因：

1. 计算机可能常常地更换IP地址
2. IP地址难于记忆

但是，我们的报文里面没有域名。ARPANET时代，有一个文件hosts.txt，列出了当时网络上所有的主机和它们对应的IP地址，现在则通过 DNS（Domain Name System） 去查询。

DNS的使用方法：

1. 为了将一个名字映射为IP地址，应用程序调用一个叫解析器（ resolver ）的库过程，把名字作为参数传递给这个过程
2. 解析器发送一个UDP分组给本地DNS服务器，它会负责查找该名字，然后将对应的IP地址返回给解析器
3. 解析器返回结果给应用程序，然后应用程序即可开始工作了

DNS 名字空间：

• 互联网被分成200多个顶级域
• 每个域被分成若干子域，子域还可进一步划分
• 一个叶子节点可以只包含一台主机，也可以代表一个公司，包含上千台主机

顶级域有两种（需要向 ICANN 申请）

• 通用域（ generic ）:.com，.edu
• 国家域（ country ）：.uk，.cn

二级域名：只需要向顶级域名的注册机构申请缴费即可，比如 .edu.cn，.gov.cn

域名：

• 每个域的名字是：从它向上到根（未命名）的路径，各个部分间用圆点隔开
• 域名可以是绝对的，也可以是相对的，绝对域名总是以圆点结束，比如 eng.sun.com.
  • 相对域名必须在一定的上下文环境中被解释出来才有意义，从而唯一地确定其真实的含义
  • 绝对域名和相对域名都引用了域名树中一个特定的节点，以及它下面的所有节点
• 域名是大小写无关的
• 各组成部分的名字最多有 63 个字符长，整个路径不超过 255 个字符
• 每个域自己控制它下面的域（子域）的划分
• 要创建一个新的域，创建者必须得到该新域的上级域的许可，一旦创建成功，该新域可以创建子域，而无需征得上级域的同意
• 域名遵循的是组织的边界而不是物理网络的边界

每个域，无论是单主机域还是顶级域，都可以有一组跟它相关联的资源记录（ Resource Records ），一个资源记录包括5个部分：

1. 域名（Domain name）：指出这条记录适用于哪个域
2. 生存期（Time to Live）：指示该条记录的稳定程度
3. 类别（Class）：对于互联网信息，它总是 IN
4. 类型（Type）：指出了这是什么类型的记录（见下表）
5. 值（Value）：就是 IP 地址

域名服务器负责储存资源记录。整个互联网有很多域名服务器，但只有13 根域服务器，负责存储所有顶级域名的名字和IP，它们的名字分别是（a to m.rootservers.net)

域名解析的过程如下：

1. 当一个解析器收到一个域名查询时，它将该查询传递给本地的一个域名服务器
2. 如果待查询的域名落在该名字服务器的管辖范围内，它将返回权威资源记录（来自于管理该记录的权威机构，因此总是正确的）
3. 如果被请求的域名是远程的，且本地没有关于它的信息，那么本地名字服务器向根域服务器发送一条查询此域的消息
   • 主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名的 IP地址，那么本地域名服务器就以 DNS 客户的身份，向其他根域名服务器继续发出查询请求报文。
   • 本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭代查询。当根域名服务器收到本地域名服务器的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的 IP 地址，要么告诉本地域名服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地域名服务器进行后续的查询。

• 优化方法：高速缓存—减少查询环节，提高效率
• 缺点：缓存中的内容不具有权威性

email

电子邮件系统通常由两部分组成：

• 用户代理(UA)：让用户能够阅读和发送邮件
• 消息传输代理 (MTA)：将消息从源端送到目标端

电子邮件消息格式：

1. ASCII 电子邮件信息通常采用 RFC 822
2. MIME – the Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途互联网邮件扩展，可传输 非 ASCII 码（Base64 编码）

传输则使用 SMPT （Simple Mail Transfer Protocol），SMPT 只能传输ASCII消息（所以需要用 Base64编码），并且邮件是明文

在ISP的一台机器上运行一个消息传输代理（message transfer agent）； 这台机器可以一天24小时运行，随时都可以接收邮件，然后用户通过 POP3 (Post Office Protocol Version 3) 或 IMAP (InternetMessage Access Protocol) 拷贝邮件。

WWW

万维网（World Wide Web）的组成部分：

• 资源，web页面，Resource (html)
• 统一资源定位器：URL(Uniform Resource Locators)
• 通信协议HTTP

客户端：

1. 浏览器检查URL (读取浏览器的输入)
2. 浏览器向 DNS 服务器询问域名的IP地址
3. DNS 返回对应的 IP 地址
4. 浏览器和Web服务器建立TCP 连接（在端口 80）
5. 浏览器发送请求，要求获取文件products.html
6. Web服务器返回被请求的文件
7. TCP 连接被释放
8. 浏览器解释显示下载到本地的文件

客户端：

1. 接收来自客户的TCP连接
2. 获取所需文件的名字
3. 从本地磁盘上获取文件（静态页面）
4. 将文件返回给客户
5. 释放TCP连接

Cookie

• 一个小于4kB的命名串
• 当客户请求时，web服务器除了应答外，附送一个cookie，存储在客户机磁盘
• 客户再访问同一个web服务器时，同时发送cookie
• 服务器辨识出该用户，并得到它关心的一些信息

文件传输

• FTP：一种可靠的面向连接的服务，采用TCP在支持FTP的系统间传输文件，它支持双向二进制文件和ASCII文件传输（20端口负责控制，21端口传输数据）
• TFTP：一种无连接的不可靠的服务，采用UDP在支持TFTP的系统间传输文件。

远程登陆

Telnet：

• 本地用户在本地终端对远地系统进行远程登陆，该远程登陆的内部视图实际上是一个TCP连接（服务器端口：23）；
• 将本地终端上的键盘输入逐键传到远地机；
• 将远地机输出送回本地终端

SSH 为 Secure Shell，在22端口，为远程登陆提供安全的传输。