計算機網絡--運輸層--應用層

運輸層

運輸層是提供應用進程間的邏輯通信,也就是說,運輸層之間的通信並不是真正在兩個運輸層之間直接傳輸數據。運輸層嚮應用層屏蔽了下面網絡的細節,它使應用中的進程看見的好像在兩個運輸層實體之間有一條端到端的邏輯通信信道。

從通信和信息處理的角度看,運輸層向它上面的應用層提供通信服務,它屬於面向通信部分的最高層,同時也是用戶功能中的最低層。

當網絡邊緣部分的兩臺主機使用網絡的核心部分的功能進行端到端的通信時,只有主機的協議棧纔有運輸層,而網絡核心部分中的路由器在轉發分組時都只用到下三層的功能。( 路由器只需要尋找目的主機,只有數據交付至具體應用進程才涉及複用/分用,及端口的概念)。

運輸層有一個很重要的功能——複用(multiplexing)和分用(demultiplexing)。
這裏的複用是指發送方不同的應用進程都可以使用同一個運輸層協議傳送數據(需要加適當首部),而分用是指接收方的運輸層在剝去報文的首部後,可以將這些數據正確交付目的應用進程。

運輸層的兩個主要協議:

用戶數據報協議UDP(User Datagram Protocol):

特點:1.無連接的,傳輸數據之前不需要建立連接
   2.盡最大努力交付,不提供可靠交付
   3.面向報文
   4.無擁塞控制(網絡出現的擁塞,不會使源主機的發送速率降低)
   
傳輸控制協議TCP(Transmission Control Protocol):

特點:1.面向連接。傳輸數據之前先建立連接
   2.提供可靠交付
   3.提供全雙工通信(允許通信雙方的應用進程在任何時候都能發送數據)
   4.有擁塞控制、
   5.面向字節流(TCP將應用進程交下來的數據看成是一連串的無結構的字節

-==運輸層的 UDP 用戶數據報與網際層的IP數據報有很大區別。IP 數據報要經過互連網中許多路由器的存儲轉發,但 UDP用戶數據報是在運輸層的端到端抽象的邏輯信道中傳送的。
==TCP報文段是在運輸層抽象的端到端邏輯信道中傳送,這種信道是可靠的全雙工信道。但這樣的信道卻不知道究竟經過了哪些路由器,而這些路由器也根本不知道上面的運輸層是否建立了 TCP 連接。

運輸層向它上面的應用層提供通信服務,它屬於面向通信部分的最高層,同時也是用戶功能中的最低層。引入運輸層,增加複用和分用的功能、 消除網絡層的不可靠性、 提供從源端主機到目的端主機的可靠的、與實際使用的網絡無關的信息傳輸。

應用層

利用網絡的應用程序有很多,包括web瀏覽器、電子郵件、遠程登錄、文件傳輸、網絡管理等。能夠讓這些應用進行特定通信處理的正式應用層協議。TCP和IP等下層協議是不依賴於上層應用類型、使用性範圍非常廣的協議。而應用協議則是爲了實現某種應用而設計和創造的協議。我們講的TCP/IP中的應用層覆蓋了OSI參考模型中的會話層、表示層、應用層3層的所有功能。

層次結構

一個域名由多個層次構成,從上層到下層分別爲頂級域名、二級域名、三級域名以及四級域名。所有域名可以畫成一顆域名樹。

域名服務器可以分爲以下四類:

(1) 根域名服務器:解析頂級域名;
(2) 頂級域名服務器:解析二級域名;
(3) 權限域名服務器:解析區內的域名;
(4) 本地域名服務器:也稱爲默認域名服務器。可以在其中配置高速緩存。

解析過程

主機向本地域名服務器解析的過程採用遞歸,而本地域名服務器向其它域名服務器解析可以使用遞歸和迭代兩種方式。

迭代的方式下,本地域名服務器向一個域名服務器解析請求解析之後,結果返回到本地域名服務器,然後本地域名服務器繼續向其它域名服務器請求解析;而遞歸地方式下,結果不是直接返回的,而是繼續向前請求解析,最後的結果纔會返回。

文件傳輸協議 FTP

FTP 在運輸層使用 TCP,並且需要建立兩個並行的 TCP 連接:控制連接和數據連接。控制連接在整個會話期間一直保持打開,而數據連接在數據傳送完畢之後就關閉。控制連接使用端口號 21,數據連接使用端口號 20。

遠程終端協議 TELNET

TELNET 用於登錄到遠程主機上,並且遠程主機上的輸出也會返回。
TELNET 可以適應許多計算機和操作系統的差異,例如不同操作系統系統的換行符定義。

電子郵件
提供電子郵件服務的協議叫做SMTP。SMTP爲了實現高效發送郵件內容,在其傳輸層使用了TCP協議。

MIME

MIME協議是爲了擴展電儀郵件的文本格式的,之前的電子郵件只能處理文本格式,通過MIME協議的擴展,現在可以發送靜態圖像、動畫、聲音、程序等各種形式的數據。MIME規定了應用消息的格式,因此在OSI模型中它相當於表示層。

POP

POP協議是一種用於接收電子郵件的協議。因爲我們平常使用電子郵件的時候,並不能時刻保證我們的郵箱應用處理活躍狀態,所以我們需要當我們打開郵箱時,主動去獲取我們收到的郵件,這就是POP協議的工作。

IMAP

和POP協議類似,IMAP也是接收電子郵件的協議。只是在POP中郵件由客戶端進行管理,而在IMAP中郵件則由服務器進行管理。
使用IMAP時,可以不必從服務器上下載所有郵件也可以閱讀。由於IMAP是在服務器端處理MIME信息,所以它可以實現當某一封郵件含有10個附件時“只下載7個附件”的功能,而POP中必須要把整個郵件下載下來才能閱讀。

Web 頁面請求過程

向 DNS 服務器發送 DNS 查詢報文來解析域名。
開始進行 HTTP 會話,需要先建立 TCP 連接。
在運輸層的傳輸過程中,HTTP 報文被封裝進 TCP 中。HTTP 請求報文使用端口號 80,因爲服務器監聽的是 80 端口。連接建立之後,服務器會隨機分配一個端口號給特定的客戶端,之後的 TCP 傳輸都是用這個分配的端口號。
在網絡層的傳輸過程中,TCP 報文段會被封裝進 IP 分組中,IP 分組經過路由選擇,最後到達目的地。 在鏈路層,IP 分組會被封裝進 MAC 幀中,IP 地址解析成 MAC 地址需要使用 ARP。
客戶端發送 HTTP 請求報文,請求獲取頁面。
服務器發送 HTTP 相應報文,客戶端從而獲取該頁面。
瀏覽器得到頁面內容之後,解析並渲染,向用戶展示頁面。

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