目錄
1. 網絡應用的體系結構
2. 客戶-服務器（C/S）體系結構
3. 對等體（P2P）體系結構
4. C/S 和 P2P 體系結構的混合體
Napster
即時通信
5. 進程通信
6. 分布式進程通信需要解決的問題
7. 問題1：對進程進行編址（addressing）
8. 問題2：傳輸層提供的服務
需穿過層間的信息（層間接口）
層面信息代表（Socket）
9. TCP 套接字（Socket）詳解
10. TCP socket
11. 問題2：傳輸層提供的服務-層間信息代碼
UDP Socket
12. UDP之上的套接字（Socket）
13. UDP socket
14. 套接字（Socket）
15. 問題 3：如何使用傳輸層提供的服務實現應用
16. 應用層協議
1. 網絡應用的體系結構
可能的應用架構：
- 客戶-服務器模式（C/S: Client/Server）
- 對等模式（P2P: Peer To Peer）
- 混合體：客戶-服務器和對等體系結構
2. 客戶-服務器（C/S）體系結構
服務器：
- 一直運行
- 固定的 IP 地址和周知的端口號（約定）
- 擴展性：服務器場
- 數據中心進行擴展
- 擴展性差
客戶端：
- 主動與服務器通信
- 與互聯網有間歇性的連接
- 可能是動態 IP 地址
- 不直接與其它客戶端通信
3. 對等體（P2P）體系結構
- （幾乎）沒有一直運行的服務器
- 任意端系統之間可以進行通信
- 每一個節點既是客戶端又是服務器
- 自擴展性：新 peer 節點帶來新的服務能力，也帶來新的服務請求
- 參與的主機間歇性連接且可以改變 IP 地址
- 難以管理
- 例子：Gnutella, 迅雷
4. C/S 和 P2P 體系結構的混合體
Napster
- 文件搜索：集中
- 主機在中心服務器上注冊其資源
- 主機向中心服務器查詢資源位置
- 文件傳輸：P2P
- 任意 Peer 節點之間傳輸文件
即時通信
- 在線檢測：集中
- 用戶上線時向中心服務器注冊 IP 地址
- 用戶聯系中心服務器查找在線好友位置
- 用戶間聊天：P2P
- 兩個用戶直接通信
5. 進程通信
進程：在主機上運行的應用程序
- 在同一個主機內：使用進程間通信機制通信（操作系統定義）
- 不同主機：通過交換報文（Message）來通信
- 使用 OS 提供的通信服務
- 按照應用協議交換報文
- 借助傳輸層提供的服務
客戶端進程：發起通信的進程
服務器進程：等待連接的進程
注意：P2P 架構的應用也有客戶端進程和服務器進程之分
6. 分布式進程通信需要解決的問題
- 進程標示和尋址問題（服務用戶）
- 傳輸層-應用層提供服務方式（服務）
- 位置：層間界面的 SAP（TCP/IP：socket）
- 形式：應用程序接口 API（TCP/IP：socket API）
- 如何使用傳輸層服務實現應用（用戶使用服務）
- 定義應用層協議：報文格式、解釋、時序等
- 編制程序，使用 OS API 調用網絡設施傳報文
7. 問題1：對進程進行編址（addressing）
- 進程接收報文必須標識 SAP（發送同理）
- 主機：唯一 32 位 IP 地址（但不足以唯一標識進程）
- 需額外標識：
- 傳輸層協議：TCP/UDP
- 端口號（Port Numbers）
- 知名端口號示例：
- HTTP: TCP 80
- Mail: TCP 25
- FTP: TCP 21（注：原圖標注為 TCP 2，實際應為 21）
- 進程唯一標識：
IP地址 + 端口號（端節點） - 本質：主機間通信由?2 個端節點構成
8. 問題2：傳輸層提供的服務
需穿過層間的信息（層間接口）
- 要傳輸的報文（本層 SDU）
- 對方應用進程標識：
- 目標 IP + TCP/UDP 端口號
- 傳輸層實體（TCP/UDP）據此封裝：
- TCP 段/UDP 數據報（含源/目標端口號）
- 將 IP 地址交 IP 實體封裝數據報（源/目標 IP）
層面信息代表（Socket）
- Socket 作用：
- 避免每次攜帶完整 4 元組信息（繁瑣易錯）
- 用戶通過代號（socket）標識通信方
- 類似 OS 文件句柄：操作句柄=操作文件
- TCP Socket 特性：
- 需預先建立連接（會話關系穩定）
- 用整數本地標示通信關系
- 層間接口攜帶信息量最小
- 本質代表 4 元組：
(源IP, 源端口, 目標IP, 目標端口)
9. TCP 套接字（Socket）詳解
- 定義：面向連接服務（TCP）的本地意義標示
- 4 元組：
(源IP, 源端口, 目標IP, 目標端口) - 核心特性：
- 唯一指定一個會話（兩進程間）
- 應用通過此標示與遠程程序通信
- 無需每次發送報文指定完整 4 元組
- 優勢：
- 類似 OS 文件句柄（替代目錄名/文件名）
- 簡單高效，便于管理
10. TCP socket
11. 問題2：傳輸層提供的服務-層間信息代碼
UDP Socket
- UDP服務特性：
- 無需預先建立連接
- 每個報文獨立傳輸
- 前后報文可能發送至不同分布式進程
- 本地標識：
- 僅需一個整數表示本應用實體
- 原因：報文可能傳輸至不同進程（無固定通信關系）
- 層間接口信息：
- 最小化信息量
- UDP Socket內容：本機IP + 本機端口
- 傳輸要求：
- 發送報文時必須提供目標IP及端口
- 接收報文時，傳輸層需上傳發送方的IP及端口
12. UDP之上的套接字（Socket）
- 無連接服務（UDP）的Socket定義：
- 本地意義的2元組標識：
(本機IP, 本機端口)- 指定應用所在的端節點（end point）
- 本地意義的2元組標識：
- 發送數據時的優勢：
- 使用預創建的本地Socket（標識ID），避免每次發送都重復指明本機IP和端口
- 關鍵限制：
- 發送報文時必須顯式指定目標IP和UDP端口（另一端點）
13. UDP socket
14. 套接字（Socket）
- 進程向套接字發送報文或從套接字接收報文
- 套接字 <-> 門戶
- 發送進程將報文推出門戶，發送進程依賴于傳輸層設施在另外一側的門將報文交付給接受進程
- 接收進程從另外一端的門戶收到報文（依賴于傳輸層設施）
15. 問題 3：如何使用傳輸層提供的服務實現應用
- 定義應用層協議：報文格式，解釋，時序等
- 編制程序，通過 API 調用網絡基礎設施提供通信服務傳報文，解析報文，實現應用時序等
16. 應用層協議
- 定義了：運行在不同端系統上的應用進程如何相互交換報文
- 交換的報文類型：請求和應答報文
- 各種報文類型的語法：報文中的各個字段及其描述
- 字段的語義：即字段取值的含義
- 進程何時、如何發送報文及對報文進行響應的規則
- 應用協議僅僅是應用的一個組成部分
- Web 應用：HTTP 協議，web 客戶端，web 服務器，HTML
公開協議：
- 由 RFC 文檔定義
- 允許互操作
- 如 HTTP, SMTP
專用（私有）協議：
- 協議不公開
- 如：Skype
)
)
