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一、應用層概述

??應用層位于計算機網絡結構的最上層，用于解決應用進程的交互以實現特定網絡應用的問題。萬維網WWW，域名系統DNS，
動態主機配置協議DHCP，電子郵件，文件傳送FTP和P2P文件共享，多媒體網絡應用，都是屬于應用層的范疇。
??目前應用層流行的兩種架構：C/S和P2P。

1.1、C/S架構

??C/S架構的全稱是服務器/客戶端架構，即將網絡中的應用劃分為兩大類，一類是服務器，一類是客戶端。客戶端向服務器請求，服務器給予客戶端響應。
??服務端具有固定的IP和端口，并且應該長期處于運行狀態。C/S架構是服務集中型的，體現在一臺服務器要接受N個客戶端的請求并處理，客戶端必須知道服務器的地址，而服務器不關心客戶端的地址。

1.2、P2P架構

??相比較于C/S架構，P2P架構中的每一個應用是對等的，體現在每個應用既有可能是服務方，也有可能是客戶方。例如E從D下載文件，同時F又從E下載文件。
??系統增加對等方，不會造成資源的緊張，因為增加一個服務請求者的同時，也是增加了一個服務的提供者。

二、動態主機配置協議DHCP

??在網絡中，用戶主機如果需要訪問Web服務器，需要進行IP地址，子網掩碼，默認網關，DNS服務器地址等一系列的設置。如果手動地去配置，在現有的網絡規模中是不現實的。
??解決手動配置的問題，可以引入DHCP服務器。在其中設置好其他主機的配置信息，網絡中的各個主機啟動后訪問DHCP服務器，向服務器請求自己的配置信息，而不用手動配置。

??DHCP服務進程，運行在DHCP服務器上。DHCP客戶進程，運行在用戶主機上。為了簡化，本筆記中后續的DHCP服務進程和DHCP客戶進程，都簡稱為客戶進程和服務進程，DHCP服務器和用戶主機，都簡稱為服務和客戶。
??DHCP是應用層的協議，使用的是運輸層的UDP協議作為支持，在運輸層會被封裝為UDP數據報，服務使用的端口是67，客戶使用的端口是68

2.1、DHCP發現報文

??客戶廣播發送DHCP發現報文，源IP地址為0.0.0.0。因為目前用戶主機還沒有被分配IP地址。目標地址為255.255.255.255。因為目前主機并不知道網絡中有哪些具體的服務。
??網絡中的所有設備都會收到該IP數據報。并對其層層解封出有DHCP發送報文的UDP數據報：

• 如果是其他客戶進程監聽到了，丟棄該報文，因為客戶進程沒有監聽67端口。
• 如果是服務進程監聽到了，會接受該報文，并作出響應。

??DHCP發現報文中，還帶有事務ID和客戶的MAC地址。

2.2、DHCP提供報文

??服務接收到報文后，根據其中封裝的客戶的MAC地址，查找自己的數據庫，查詢是否有針對該MAC地址的配置信息。

• 如果有，使用配置信息構建并發送DHCP提供報文。
• 如果沒有，就使用默認的配置信息構建并發送DHCP提供報文。

??然后發送DHCP提供報文，該報文的源IP地址為服務的地址，目標IP地址為廣播地址。（因為此時客戶還沒有獲取IP地址，為了使客戶收到只能使用廣播）
??同樣地網絡中的所有設備都會收到該IP數據報。并對其層層解封出有DHCP提供報文的UDP數據報。

• 如果是其他客戶進程監聽到了，會接受該報文，并作出響應。
• 如果是服務進程監聽到了，會丟棄該報文，因為服務進程沒有監聽68端口。
  ??客戶還會根據事務ID，判斷該報文是否是自己發送的請求報文的響應，除了事務ID，DHCP提供報文還有其他信息：
  
  ??客戶如果收到了多個服務的響應報文，則會從其中選擇一個。（通常選擇先到達的。）并向選擇的服務發送DHCP請求報文。

2.3、DHCP請求報文

??源地址依舊是0.0.0.0，此時客戶還不能使用服務的DHCP提供報文中配置信息的IP地址，因為要再次向選擇的服務發起確認。

這時客戶不是已經知道具體選擇了哪一臺DHCP服務了嗎，為什么還需要通過廣播的方式？
此時的客戶端無有效 IP，無法用單播發起定向通信，只能廣播。這一點，RFC 2131 明確規定：客戶端 在未完成 DHCP 過程前，不能單播通信。）（并且需要通知所有服務器，告訴所有 DHCP Server：我選定了誰，其他人請釋放資源。有些網絡拓撲中，中繼或交換機需要廣播才能正確處理

2.4、DHCP確認報文

??假設客戶選擇服務1作為自己的服務。并且服務1接受該請求，則服務1會向客戶發送請求的DHCP確認報文，源IP地址為自身的IP，目的IP地址依舊是廣播地址， 這時客戶才可以使用租用的IP地址。
??如果客戶通過ARP檢測發現有占用的情況，客戶就會給服務發送撤銷報文，然后重新走DHCP發現報文的步驟：

2.5、DHCP的續約與終止

??當租用期限過了一半時，客戶會向服務發送DHCP請求報文，請求更新租用期。這時的源IP地址為客戶租用到的IP地址，目的IP地址為服務IP地址。

• 如果服務同意續約，則發送DHCP確認報文，客戶得到新的租用期。
• 如果服務不同意續約，則發送DHCP否認報文，客戶立即停止租用該IP，走DHCP發現報文的步驟。
• 如果服務不響應，則在0.85的租用期時間，客戶發送DHCP請求報文
  • 租用期滿，服務依舊不響應，客戶立即停止租用該IP，走DHCP發現報文的步驟。

??并且客戶可以隨時停止DHCP的租用，需要發送DHCP釋放報文。

??服務給客戶挑選IP地址時，使用ARP保證地址不被占用。客戶在使用該IP之前，也會再次使用ARP進行檢查

總結