计算机网络（六）应用层

6.1、应用层概述

我们在浏览器的地址中输入某个网站的域名后，就可以访问该网站的内容，这个就是万维网WWW应用，其相关的应用层协议为超文本传送协议HTTP

用户在浏览器地址栏中输入的是“见名知意”的域名，而TCP/IP的网际层使用IP地址来表示目的主机，从域名到IP地址的装转换，由属于应用层范畴的域名系统DNS，在后台帮用户完成

如上是一些常见的应用，我们将通过如上应用学习应用层

总结

6.2、客户/服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）

概念

客户/服务器方式（C/S方式）

如上图：主机A正在运行的客户程序称为客户进程，简称为客户。运行客户程序的主机A称为客户计算机，但有时也称为客户。主机B正在运行的服务器程序称为服务器进程，简称为服务器。运行客户程序的主机A称为服务器计算机，但有时也称为服务器。

对等方式（P2P方式）

如上图所示，主机CDEF运行着同一种P2P程序，其中EF，ED和CE互为对等方。举例可以理解为，E的P2P进程正在从F下载文件，并且为D的P2P进程提供下载服务

总结

6.3、动态主机配置协议DHCP

概念

互联网广泛使用的动态主机配置协议 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 提供了即插即用连网 (plug-and-play networking) 的机制。
这种机制允许一台计算机加入新的网络和获取 IP 地址，而不用手工配置。

DHCP的作用

在没有DHCP时，我们只有手动给网络中各主机正确配置网络的相关配置信息，才能正常访问Web服务器。但如果要配置的主机数很多，工作量大，就很容易出错

如果我们给网络中添加一台DHCP服务器并配置相关信息，那么主机开机时，就会向DHCP服务器请求自己的网络配置信息自动获取自己的网络配置，这就减少很多工作量

DHCP的工作过程

DHCP 使用客户 - 服务器方式

需要 IP 地址的主机在启动时就向 DHCP 服务器广播发送发现报文（DHCP DISCOVER），这时该主机就成为 DHCP 客户。
本地网络上所有主机都能收到此广播报文，但只有 DHCP 服务器才回答此广播报文。
DHCP 服务器先在其数据库中查找该计算机的配置信息。若找到，则返回找到的信息。若找不到，则从服务器的 IP 地址池 (address pool) 中取一个地址分配租用给该计算机。DHCP服务器的回答报文叫做提供报文（DHCP OFFER）。

DHCP 工作方式

DHCP 使用客户-服务器方式，采用请求/应答方式工作。
在DHCP服务器上运行DHCP服务器进程，简称DHCP服务器。在用户主机运行DHCP客户进程，简称DHCP客户
DHCP属于应用层协议，其基于 UDP 工作：DHCP报文在运输层会被封装成为UDP用户数据报。DHCP 服务器运行在 67 号端口， DHCP客户运行在 68 号端口。

DHCP交互过程

DHCP客户端启用DHCP后广播发送DHCP发现报文（DHCP DISCOVER）

事务ID

DHCP客户端的MAC地址

封装该报文的IP数据报的源IP地址为0.0.0.0，这是因为主机目前还未分配到IP地址，因此使用该地址代替

目的IP地址为广播地址255.255.255.255，因此该网络的所有设备都会收到该IP数据报。之所以广播发送，是因为主机现在并不知道网络中有哪几个DHCP服务器。

对于DHCP客户收到DHCP发现报文后，其应用层没有监听该UDP用户数据报目的端口67进程，因此无法交付DHCP发现报文，只能丢弃。

由于DHCP服务器应用层始终运行DHCP服务器进程，因此会接受DHCP发现报文并做出响应。DHCP服务器收到DHCP发现报文后，层层解封，解封出封装有DHCP发现报文的UDP用户数据报。

DHCP服务器根据DHCP发现报文中封装的DHCP客户端的MAC地址来查找自己的数据库，如果查到匹配信息，则使用这些配置信息来构建并发送DHCP提供报文，如果没有则采用默认配置信息来构建报文并发送

DHCP服务端将广播发送DHCP提供报文（DHCP OFFER）

事务ID

配置信息：IP地址：DHCP服务器从自己的IP地址池中挑选待租用给主机的IP地址（使用ARP来确保所选IP地址未被网络中其他主机占用），子网掩码，地址租期，默认网关，DNS服务器

源IP地址：发送DHCP提供报文的DHCP服务器的IP

目的地址：因为目的主机还没分配到IP，所以使用广播地址

对于DHCP客户收到DHCP提供报文后，由于其应用层始终运行DHCP客户进程，因此会接受DHCP提供报文并做出响应。DHCP客户根据DHCP提供报文中的事务ID来判断该DHCP提供报文是否是自己的所请求的报文，若相等则接收

对于DHCP服务器收到DHCP提供报文后，其应用层没有监听该UDP用户数据报目的端口68进程，即DHCP客户进程，因此无法交付DHCP提供报文，只能丢弃。

注意：DHCP服务器从自己的IP地址池中挑选待租用给主机的IP地址时，使用ARP确保所选IP地址未被网络其他主机占有

在本例中，DHCP客户会收到两个DHCP服务器发来的DHCP提供报文，DHCP客户从中选择一个，一般选择先到的，并向所选择的DHCP服务器发送DHCP请求报文

DHCP客户端将广播发送DHCP请求报文（DHCP REQUEST）

事务ID

DHCP客户端的MAC地址

接收的租约中的IP地址

提供此租约的DHCP服务器端的IP地址

源地址：0.0.0.0，因为此时DHCP客户才从多个DHCP服务器中挑选一个作为自己的DHCP服务器。DHCP客户首先要征得该服务器的同意，之后才能正式使用向该DHCP服务器租用的IP地址

目的地址：广播地址，这样可以一次性向所有DHCP服务器发送DHCP请求报文，来告知它们是否请求它们作为自己的DHCP服务器

在本例中，假设DHCP客户端选择DHCP服务器1作为自己的DHCP服务器，DHCP服务器1接受该请求，于是DHCP服务器1给DHCP客户端发送DHCP确认报文

源地址：DHCP服务器1的IP地址

目的地址：广播地址

DHCP客户收到该报文后就可以使用租用的IP地址

注意：DHCP客户在接收DHCP确认报文前使用ARP确保所选IP地址未被网络其他主机占有