应用层原理 | orange’s blog

type

status

date

slug

summary

网络应用的体系结构Application Layer

客户-服务器模式(CS模式)

服务器：一直运行，固定的IP地址和周知的端口号，响应资源

客户端：主动与服务器通信，与互联网有间歇性的连接，可能是动态IP地址，不直接与其他客户端通信，请求资源

缺点：可扩展性差，客户端太多了会难以响应；可靠性差：完全依赖服务器

设有数据中心：托管大量主机，常被用于创建强大的虚拟服务器搜索引擎

P2P体系结构(peer to peer)

peer：对等体

服务器：几乎没有一直运行的服务器

任意端系统之间都可以进行通信，每一个节点既是客户端又是服务器

参与的主机间歇性连接且可以改变IP地址

缺点：难以管理

自拓展性：每个新peer节点都为系统增加服务能力，当然也带来新的服务请求

迅雷

Napster

文件搜索：全局

文件传输：P2P

进程通信

进程：在主机上运行的应用程序，不同主机通过交换报文(message)来通信(使用OS提供的通信服务，按照应用协议交换报文)

客户端进程：发起通信的进程

服务端进程：等待连接的进程

分布式进程通信需要解决的问题

问题1

进程标识和寻址的问题(服务用户)

标识：SAP

主机：唯一的32位IP地址(在哪个终端设备上？)

传输层协议：TCP或者UDP(在这个终端设备上的哪里？)

端口号Port

一个进程用IP+port标识端节点

本质上，一对主机进程之间的通信由两个端节点构成

问题2

传输层-应用层是如何提供服务的(服务)

位置：层间界面的SAP

形式：应用层间接口API

层间接口必须携带的信息：

要传输的报文(本层的SDU)
谁传的？对方的应用进程的标识：IP+TCP/UDP端口号
传给谁？对方的应用进程的标识：IP+TCP/UDP端口号

传输层实体：根据这些信息进行报文段的封装，包括段头和数据部分

减少层间传输的信息量：连续传输没有必要每次都传输IP和端口号

用一个代号标识通信的双方或单方

TCP socket

TCP服务：两个进程通信之前需要建立连接，两个进程通信会持续一段时间，通信关系稳定
可以用一个整数表示两个应用实体之间的通信关系，在本地标识
穿过层间接口的信息量最小、易于操作系统管理
TCP socket：一个本地标识四元组，包含源IP、源端口、目标IP、目标端口

UDP socket

UDP服务：两个进程通信之前不需要先建立连接，每个报文都是独立传输的，前后报文可能给不同的分布式进程
只能用一个整数表示本应用实体
穿过层间接口的信息量最小、易于操作系统管理
UDP socket：本IP、本端口
传输报文时必须提供对方IP和端口号

问题3

如何使用传输层提供的服务，实现应用进程之间的报文交换(用户使用服务)

定义应用层协议：报文格式、解释、时序等

编制程序，使用OS提供的API，调用网络基础设施提供通信服务传报文，实现应用时序等

应用层协议：

交换的报文类型：请求和应答报文
各种报文类型的语法
字段的语义：字段取值的含义
进程何时、如何发送报文及对报文响应

应用需要传输层提供什么样的服务

数据丢失、延迟、吞吐、安全性