应用层协议原理

网络应用程序的核心是写出能够运行在不同的端系统和通过网络彼此通信的程序。研发新的应用程序时需要编写将在多态端系统上运行的软件，不需要写在网网络和兴设备，例如路由器或者链路层交换机上运行的软件，网络的核心设备并不在应用层上起作用，而仅在较低层起作用，特别是位于网络层及下面的层次。

网络应用程序体系结构

• 客户服务器体系结构：在这种体系结构中有一个总是打开的诸暨称为服务器 ，它副服务于来自许多其他称为客户 的主机的请求，这种体系结构另一个特征就是服务器具有固定的，周知的地址称为IP地址 ，因此客户总是能够通过向该服务器的IP地址发送分组来与其联系。
• P2P体系结构：对于位于数据中心的服务器有最小的（或者没有）依赖，应用程序在间断连接的主机对之间直接通信，这些主机被称为 对等方 。P2P体系结构中最引人入胜的特征之一是他们的自扩展性。

进程通信

客户和服务器进程

在操作系统的术语中，进行通信的实际上是进程而不是程序，当进程运行在相同的端系统上时，他们使用进程间通信机制相互通信，而在不同的端系统上的进程，通过跨越计算机网络交换报文而相互通信。网络引用程序由成对的进程组成，这些进程通过网络互相发送报文。

进程与计算机网络之间的接口

多数引用程序由通信进程对组成，没对中的两个进程互相发送报文。进程通过一个套接字的软件接口向网络发送报文和从网络接收报文 （如果将进程类比于一座房子，而它的套接字可以类比于它的门） ，socket 起到管道的作用，不同的进程需要创建不同的socket。套接字是同一台主机内应用层与运输层之间的接口，由于该套接字是建立网络应用程序的可编程接口，因此套接字也称为应用程序和网络之间的 应用程序编程接口 。应用程序开发者对于运输层的控制仅限于：1.选择运输层协议；2.设定一个运输层参数。

进程寻址

在一台主机上运行的进程为了向在另一台主机上运行的进程发送分组，接收进程需要有一个地址。为了标识该接收进程，需要定义两种信息：1.主机的地址；2.定义在目的主机中的接收进程的标识符。
在因特网中，主机由IP地址标识。除了知道报文送往目的地的主机地址外，发送进程还必须指定运行在接收主机上的接收进程（更具体的说，接收套接字）,目的地端口号用于这个目的。

可供应用程序使用的运输服务

当开发应用时，必须选择一种可用的运输层协议。应用层为了实现目标需要根据传输层提供哪些服务支持。大体上从四个方面对应用程序要求进行分类：可靠数据传输，吞吐量，定时和安全性：

• 可靠数据传输：分组在计算机网络中可能丢失，而像电子邮件等一些应用数据丢失可能会造成严重的后果。因此，为了支持这些应用，必须做一些工作以确保由应用程序的一端发送的数据正确、完全地交付给该应用程序的另一端。如果一个协议提供了这样的确保数据交付服务就认为提供了可靠数据传输;
• 吞吐量：发送进程能够像接收进程交付比特的速率。具有吞吐量要求的应用程序称为带宽敏感的应用;
• 定时：定时保证能够以多种形式实现，一个保证例子如：发送方注入套接字的每个比特到达接收方的套接字不迟于100ms。这种服务将对交互式实时应用程序有吸引力。
• 安全性：运输程序能够为应用程序提供一种或多种安全性服务。运输层提供除了机密性，数据网整性和端点鉴别等服务。

因特网提供的运输服务

因特网为应用程序提供两个运输层协议，即UDP和TCP,下表显示了某些应用程序的服务要求：

网络传输协议服务

关于安全性

TCP和UDP在设计之初并没有考虑到安全性的问题，也就是说发送进程传进套接字的数据，与经网络传送到目的进程的数据相同。
现在为了改进在应用层和传输层增加了安全套接字层（SSL）,用SSL加强后的TCP提供了关键的进程到进程的安全性服务，包括加密，数据完整性和端点鉴别。（严格来讲，SSL属于应用层，SSL有它自己的套接字API,类似于传统的TCP套接字API）.

流行的应用及其应用层和支撑的运输层协议

应用层协议

应用层协议定义了运行在不同的端系统上的应用程序如何相互传递报文，特别是应用程序定义了：

• 交换的报文类型，例如请求报文和响应报文；
• 各种报文类型的语法；
• 字段的语义，即这些字段包含的信息的含义；
• 一个进程何时以及如何发送报文，对报文进行响应规则。