计算机网络网课笔记-应用层

最后一层啦！小黎快完成啦！

粗略浏览了一下运输层的笔记，怎么全都是涂涂改改（

可能是不太正经，这章争取正经一些！

你信吗，反正我不信

概述

• 应用层是计算机网络体系结构的最顶层，是设计和建立计算机网络的最终目的，也是计算机网络中发展最快的部分。
  • 早期基于文本的应用（电子邮件、远程登录、文件传输、新闻组）
  • 20世纪90年代将因特网带入干家万户的万维网WWW
  • 当今流行的即时通信、P2P文件共享及各种音视频应用
  • 计算设备的小型化和“无处不在”，宽带住宅接入和无线接入的日益普及和迅速发展，为未来更多的新型应用提供了广阔的舞台。
• 在本章中，我们以一些经典的网络应用为例来学习有关网络应用的原理、协议和实现方面的知识。

客户/服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）

• 网络应用程序运行在处于网络边缘的不同的端系统上，通过彼此间的通信来共同完成某项任务。
• 开发一种新的网络应用首先要考虑的问题就是网络应用程序在各种端系统上的组织方式和它们之间的关系。目前流行的主要有以下两种：
• 客户/服务器（Client/Server，C/S）方式
• 对等（Peer-to-Peer，P2P）方式

客户/服务器（Client/Server，C/S）方式

• 客户和服务器是指通信中所涉及的两个应用进程。
• 客户/服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
• 客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
• 服务器总是处于运行状态，并等待客户的服务请求。服务器具有固定端口号（例如HTTP服务器的默认端口号为80），而运行服务器的主机也具有固定的IP地址。

C/S方式是因特网上传统的、同时也是最成熟的方式，很多我们熟悉的网络应用采用的都是C/S方式。包括万维网WWW、电子邮件、文件传输FTP等。

基于C/S方式的应用服务通常是服务集中型的，即应用服务集中在网络中比客户计算机少得多的服务器计算机上。

• 由于一台服务器计算机要为多个客户机提供服务，在C/S应用中，常会出现服务器计算机跟不上众多客户机请求的情况。比如抢课时的你和土豆
• 为此，在C/S应用中，常用计算机群集（或服务器场）构建一个强大的虚拟服务器。

对等（Peer-to-Peer，P2P）方式

在P2P方式中，没有固定的服务请求者和服务提供者，分布在网络边缘各端系统中的应用进程是对等的，被称为对等方。对等方相互之间直接通信，每个对等方既是服务的请求者，又是服务的提供者。

• 目前，在因特网上流行的P2P应用主要包括P2P文件共享、即时通信、P2P流媒体、分布式存储等。
• 基于P2P的应用是服务分散型的，因为服务不是集中在少数几个服务器计算机中，而是分散在大量对等计算机中，这些计算机并不为服务提供商所有，而是为个人控制的桌面计算机和笔记本电脑，它们通常位于住宅、校园和办公室中。
• P2P方式的最突出特性之一就是它的可扩展性。因为系统每增加一个对等方，不仅增加的是服务的请求者，同时也增加了服务的提供者，系统性能不会因规模的增大而降低。
• P2P方式具有成本上的优势，因为它通常不需要庞大的服务器设施和服务器带宽。为了降低成本，服务提供商对于将P2P方式用于应用的兴趣越来越大。

动态主机配置DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）

如图所示，对于图中网络，应该给网络中的各主机设置网络相关配置信息（IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器等）使其可以正常访问网络中的Web服务器。

如果网络中的主机数量比较多，则这种手工配置的工作量就比较大，并且容易出错。

如果给网络中添加一台DHCP服务器，在该服务器中设置好可为网络中其他各主机配置的网络配置信息。网络中各主机开机后自动启动DHCP程序，向DHCP服务器请求自己的网络配置信息。这样，网络中的各主机就可以自动从DHCP服务器自动获取网络配置信息而不用手工参与。

动态主机配置协议DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）提供了一种机制，称为即插即用连网。这种机制允许一台计算机加入新网络时可自动获取IP地址等网络配置信息而不用手工参与。

工作过程

假设网络中有两台DHCP服务器和多台用户主机，为了简单而有效地描述DHCP的工作过程，画出网络中的两台DHCP服务器和一台用户主机。

DHCP使用客户/服务器方式，在DHCP服务器上运行DHCP服务器进程，也可简称为DHCP服务器；在用户主机上运行DHCP客户进程，也可简称为DHCP客户。DHCP是TCP/IP协议体系应用层中的协议，它使用运输层的UDP所提供的服务。也就是说，DHCP报文在运输层会被封装成为UDP用户数据报。DHCP服务器使用的UDP端口是67，DHCP客户使用的UDP端口是68，这两个UDP端口都是熟知端口。

封装有DHCP报文的UDP用户数据报在网络层会被封装成IP数据报，然后再根据所使用的网络接口，封装成相应的数据链路层的帧进行发送。为了简单起见，在后续描述过程中，除非有特别需要，否则将不再每次描述DHCP报文逐层封装的过程。

DHCP客户与DHCP服务器的交互过程包括寻找DHCP服务器、提供IP地址租用、接受IP地址租约、确认IP地址租约、IP地址续约和随时解除IP地址租约。如下图所示：

下面对各部分进行详细介绍。

寻找DHCP服务器

当启用主机的DHCP后，DHCP客户将广播发送DHCP发现报文，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，因此使用该地址来代替。目的IP地址为广播地址255.255.255.255。之所以进行广播发送，是因为主机目前并不知道网络中有哪几个DHCP服务器，以及它们的IP地址各是什么。由于是广播的IP数据报，因此网络中的所有设备都会收到该IP数据报，并对其层层解封，解封出封装有DHCP发现报文的UDP用户数据报。对于DHCP客户，其应用层没有监听该UDP用户数据报的目的端口67的进程，也就是DHCP服务器进程。因此无法交付DHCP发现报文，只能丢弃。而对于DHCP服务器，其应用层始终运行着DHCP服务器进程，因此会接受该DHCP发现报文并作出响应。

DHCP报文的格式比较复杂，对于DHCP发现报文，我们只需要知道其内部封装有事务ID和DHCP客户端的MAC地址即可。

提供IP地址租用

DHCP服务器收到DHCP发现报文后，根据其中封装的DHCP客户端的MAC地址来查找自己的数据库，看是否有针对该MAC地址的配置信息。

• 如果有，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并发送DHCP提供报文。

封装该报文的IP数据报的源IP地址为DHCP服务器的IP地址，目的IP地址仍为广播地址。仍然使用广播地址的原因是，主机目前还没有配置IP地址，为了使主机可以收到，只能发送广播。这样一来，网络中的所有设备都会收到该IP数据报，并对其层层解封，解封出封装有DHCP提供报文的用户数据报。对于DHCP服务器，其应用层没有监听该UDP用户数据报目的端口68的进程，也就是DHCP客户进程。因此无法交付DHCP提供报文，只能丢弃。而对于DHCP客户，其应用层运行着DHCP客户进程，因此会接受该DHCP提供报文并作出相应处理。

DHCP客户会根据DHCP提供报文中的事务ID来判断该报文是否是自己所请求的报文。

• 如果该事务ID与自己之前发送的DHCP发现报文中封装的事务ID相等，就表明这是自己所请求的报文，就可以接受该报文。
• 如果该事务ID与自己之前发送的DHCP发现报文中封装的事务ID不等，则就丢弃该报文。

DHCP提供报文中，还封装有配置信息，例如IP地址、子网掩码、地址租期、默认网关、DNS服务器等。需要注意的是，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，会使用ARP来确保所选IP地址未被网络中其他主机占用。

接受IP地址租约

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，一般选择先到的那个，并向所选择的DHCP服务器发送DHCP请求报文。封装该报文的IP数据报的源地址仍为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，它首先需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IP地址仍为广播地址，这样做的目的是，不用向网络中的每一个DHCP服务器单播发送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。

DHCP请求报文中封装有事务ID、DHCP客户端的MAC地址、接受的租约中的IP地址、提供此租约的DHCP服务器端的IP地址等信息。

确认IP地址租约

在本例中，假设DHCP客户选择DHCP服务器1作为自己的DHCP服务器，并且DHCP服务器1接受该请求，于是DHCP服务器1给DHCP客户发送DHCP确认报文。封装该报文的IP数据报的源IP地址为DHCP服务器1的IP地址；目的IP地址仍为广播地址。

DHCP客户收到该确认报文后，就可以使用所租用到的IP地址了。

需要注意的是，在使用租用到的IP地址之前，主机还会使用ARP检测该IP地址是否已被网络中其它主机占用。

• 若被占用，DHCP客户会给DHCP服务器发送DHCP谢绝报文，来谢绝IP地址租约，并重新发送DHCP发现报文。
• 若未被占用，则可以使用租约中的IP地址与网络中的其他主机通信了。

IP地址续约

当租用期过了一半时，DHCP客户会向DHCP服务器发送DHCP请求报文来请求更新租用期。封装该报文的IP数据报的源IP地址为DHCP客户之前租用到的IP地址，目的IP地址为DHCP服务器1的地址。

• DHCP服务器若同意，则发回DHCP确认报文。这样，DHCP客户就得到了新的租用期。
• DHCP服务器若不同意，则发回DHCP否认报文。这时，DHCP客户必须立即停止使用之前租用的IP地址，并重新发送DHCP发现报文来重新申请IP地址。
• DHCP服务器若未作出响应，则在租用期过了87.5%时，DHCP客户必须重新发送DHCP请求报文，然后继续等到DHCP服务器可能作出的反应。若DHCP服务器未作出反应，则当租用期到期后，DHCP客户必须立即停止使用之前租用的IP地址，并重新发送DHCP发现报文来重新申请IP地址。

随时解除IP地址租约

DHCP客户可以随时提前终止DHCP服务器所提供的租用期，这时只需向DHCP服务器发送DHCP释放报文段即可。

注意事项

DHCP服务器在给DHCP客户挑选IP地址时，使用ARP来确保所挑选的IP地址未被网络中其他主机占用。而DHCP客户在使用所租用的IP地址之前，也会使用ARP来检测该IP地址是否已被网络中其他主机占用。

DHCP中继代理

对于以下网络拓扑，选中的网络中的各主机不是都可以通过DHCP来自动获取到网络配置信息。因为该网络中的主机广播发送DHCP发现报文，但该广播报文不会被路由器转发，而是丢弃。

解决方法是给该路由器配置DHCP服务器的IP地址，并使之成为DHCP中继代理。这样，该网络中的各主机就可以通过DHCP来自动获取到网络配置信息了。

当该路由器收到广播的DHCP报文后，会将其单播转发给DHCP服务器，DHCP客户和DHCP服务器通过该路由器的后续交互过程不再赘述。

使用DHCP中继代理的主要原因是，我们并不愿意在每一个网络上都设置一个DHCP服务器，因为这样会使DHCP服务器的数量太多。

在每一个网络上都设置一个DHCP服务器会使DHCP服务器的数量太多。因此现在是使每一个网络至少有一个DHCP中继代理（通常是一台路由器），它配置了DHCP服务器的IP地址信息，作为各网络中计算机与DHCP服务器的桥梁。

域名系统DNS（Domain Name System）

因特网只使用一台DNS服务器的做法并不可取。因为因特网的规模很大，这样的域名服务器肯定会因为超负荷而无法正常工作，而且一旦域名服务器出现故障，整个因特网就会瘫痪。

早在1983年，因特网就开始采用层次结构的命名树作为主机的名字（即域名）。并使用分布式的域名系统DNS。

DNS使大多数域名都在本地解析，仅少量解析需要在因特网上通信，因此系统效率很高。

由于DNS是分布式系统，即使单个计算机出了故障，也不会妨碍整个系统的正常运行。

DNS报文使用运输层的UDP协议进行封装，运输层端口号为53。

层次树状结构的域名结构

• 域名的结构由若干个分量组成，各分量之间用“点”隔开，分别代表不同级别的域名。
  
  • 每一级的域名都由英文字母和数字组成，不超过63个字符，不区分大小写字母。
  • 级别最低的域名写在最左边，而级别最高的顶级域名写在最右边。
  • 完整的域名不超过255个字符。
• 域名系统既不规定一个域名需要包含多少个下级域名，也不规定每一级的域名代表什么意思。
• 各级域名由其上一级的域名管理机构管理，而最高的顶级域名则由因特网名称与数字地址分配机构ICANN进行管理。

顶级域名分类

顶级域名分为以下三类：

• 国家顶级域名nTLD：采用ISO 3166的规定。如cn表示中国，us表示美国，uk表示英国、等等。
• 通用顶级域名gTLD：最常见的通用顶级域名有七个，即：com（公司企业）、net（网络服务机构）、org（非营利性组织）、int（国际组织）、edu（美国教育结构）、gov（美国政府部门）、mil（美国军事部门）。
• 反向域arpa：用于反向域名解析，即IP地址反向解析为域名。

在国家顶级域名下注册的二级域名均由该国家自行确定。例如，顶级域名为jp的日本，将其教育和企业机构的二级域名定为ac和co，而不用edu和com。

• 我国则将二级域名划分为以下两类：
  • 类别域名：共七个：ac（科研机构）、com（工、商、金融等企业）、edu（教育机构）、gov（政府部门）、net（提供网络服务的机构）、mil（军事机构）和org（非营利性组织）。
  • 行政区域名：共34个，适用于我国的各省、自治区、直辖市。例如：bj为北京市、sh为上海市、js为江苏省，等等。

此外，名称相同的域名其等级未必相同。例如com是顶级域名，但我国顶级域名cn下也有一个名称为com的二级域名。

因特网的域名空间

这种按等级管理的命名方法便于维护名字的唯一性，并且也容易设计出一种高效的域名查询机制。需要注意的是，域名只是个逻辑概念，并不代表计算机所在的物理地点。

域名服务器

域名和IP地址的映射关系必须保存在域名服务器中，供所有其他应用查询。显然不能将所有信息都储存在一台域名服务器中。DNS使用分布在各地的域名服务器来实现域名到IP地址的转换。

域名服务器可以划分为以下四种不同的类型：

• 根域名服务器
  根域名服务器是最高层次的域名服务器，每个根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名及其IP地址，因特网上共有13个不同IP地址的根域名服务器。尽管我们将这13个根域名服务器中的每一个都视为单个的服务器，但“每台服务器”实际上是由许多分布在世界各地的计算机构成的服务器群集，当本地域名服务器向根域名服务器发出查询请求时，路由器就把查询请求报文转发到离这个DNS客户最近的一个根域名服务器。这就加快了DNS的查询过程，同时也更合理地利用了因特网的资源。根域名服务器通常并不直接对域名进行解析，而是返回该域名所属顶级域名的顶级域名服务器的IP地址。
• 顶级域名服务器
  这些域名服务器负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名。当收到DNS查询请求时就给出相应的回答（可能是最后的结果，也可能是下一级权限域名服务器的IP地址）。
• 权限域名服务器
  这些域名服务器负责管理某个区的域名，每一个主机的域名都必须在某个权限域名服务器处注册登记。因此权限域名服务器知道其管辖的域名与IP地址的映射关系。另外，权限域名服务器还知道其下级域名服务器的地址。
• 本地域名服务器
  本地域名服务器不属于上述的域名服务器的等级结构，当一个主机发出DNS请求报文时，这个报文就首先被送往该主机的本地域名服务器。本地域名服务器起着代理的作用，会将该报文转发到上述的域名服务器的等级结构中。每一个因特网服务提供者ISP，一个大学，甚至一个大学里的学院，都可以拥有一个本地域名服务器，它有时也称为默认域名服务器。本地域名服务器离用户较近，一般不超过几个路由器的距离，也有可能就在同一个局域网中，本地域名服务器的IP地址需要直接配置在需要域名解析的主机中。

域名解析的过程

递归查询

递归查询就是一个问下一个，下一个再问下一个的下一个… 问到底之后，这一个告诉上一个，上一个再告诉上一个的上一个…

迭代查询

迭代查询就是，选一个幸运怨种一个服务器一个个问，问到结果后记录下来得到结果。

由于递归查询对于被查询的域名服务器负担太大，通常采用以下模式：从请求主机到本地域名服务器的查询是递归查询，而其余的查询是迭代查询。

DNS高速缓存

为了提高DNS的查询效率，并减轻根域名服务器的负荷和减少因特网上的DNS查询报文数量，在域名服务器中广泛地使用了高速缓存。高速缓存用来存放最近查询过的域名以及从何处获得域名映射信息的记录。

由于域名到IP地址的映射关系并不是永久不变，为保持高速缓存中的内容正确，域名服务器应为每项内容设置计时器并删除超过合理时间的项（例如，每个项目只存放两天）。

不但在本地域名服务器中需要高速缓存，在用户主机中也很需要。许多用户主机在启动时从本地域名服务器下载域名和IP地址的全部数据库，维护存放自己最近使用的域名的高速缓存，并且只在从缓存中找不到域名时才向域名服务器查询。同理，主机也需要保持高速缓存中内容的正确性。

文件传送协议FTP（File Transfer Protocol）

将某台计算机中的文件通过网络传送到可能相距很远的另一台计算机中，是一项基本的网络应用，即文件传送。

文件传送协议FTP（File Transfer Protocol）是因特网上使用得最广泛的文件传送协议。

• FTP提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式（如指明是否使用ASCII码），并允许文件具有存取权限（如访问文件的用户必须经过授权，并输入有效的口令）
• FTP屏蔽了各计算机系统的细节，因而适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件。

在因特网发展的早期阶段，用FTP传送文件约占整个因特网的通信量的三分之一，而由电子邮件和域名系统所产生的通信量还要小于FTP所产生的通信量。只是到了1995年，万维网wwW的通信量才首次超过了FTP。

FTP的常见用途是在计算机之间传输文件，尤其是用于批量传输文件。FTP的另一个常见用途是让网站设计者将构成网站内容的大量文件批量上传到他们的Web服务器。

工作原理

主动模式

FTP服务器监听熟知端口号21。FTP客户随机选择一个临时端口号与其建立TCP连接。这条TCP连接用于FTP客户与服务器之间传送FTP的相关控制命令。也就是说，这条TCP连接是FTP客户与服务器之间的命令通道。

当有数据要传输时，FTP客户通过命令通告告知FTP服务器来与自己的另一个临时端口号建立TCP连接，即建立数据通道。FTP服务器使用自己的熟知端口号20与其建立TCP连接。这条TCP连接用于FTP客户与服务器之间传送文件。也就是说，这条TCP连接是FTP客户与服务器之间的数据通道。

由于在建立数据通道时，FTP服务器主动连接FTP客户，因此称为主动模式。需要注意的是控制连接在整个会话期间一直保持打开，用于传送FTP相关控制命令。数据连接用于文件传输，在每次文件传输时才建立，传输结束就关闭。

被动模式

对于FTP客户与服务器之前命令通道的建立，与主动模式相同。

不同之处在于，当有数据要传输时，FTP客户通过命令通道通知FTP服务器开启某个协商好的临时端口，被动等待来自FTP客户的TCP连接以建立数据通道。

FTP客户发起与FTP服务器的TCP连接以建立数据通道，由于在建立数据通道时，FTP服务器被动等待FTP客户的连接，因此称为被动模式。

电子邮件

电子邮件（E—mail）是因特网上最早流行的一种应用，并且仍然是当今因特网上最重要、最实用的应用之一。

传统的电话通信属于实时通信，存在以下两个缺点：

• 电话通信的主叫和被叫双方必须同时在场；
• 一些不是十分紧迫的电话也常常不必要地打断人们的工作或休息。

而电子邮件与邮政系统的寄信相似。

• 发件人将邮件发送到自己使用的邮件服务器；
• 发件人的邮件服务器将收到的邮件按其目的地址转发到收件人邮件服务器中的收件人邮箱；
• 收件人在方便的时候访问收件人邮件服务器中自己的邮箱，获取收到的电子邮件。

电子邮件使用方便、传递迅速而且费用低廉。它不仅可以传送文字信息，而且还可附上声音和图像。由于电子邮件的广泛使用，现在许多国家已经正式取消了电报业务。在我国，电信局的电报业务也因电子邮件的普及而濒临消失。

电子邮件系统组成结构

电子邮件系统采用客户/服务器方式。

电子邮件系统的三个主要组成构件：用户代理，邮件服务器，以及电子邮件所需的协议。

• 用户代理是用户与电子邮件系统的接口，又称为电子邮件客户端软件。
• 邮件服务器是电子邮件系统的基础设施。因特网上所有的ISP都有邮件服务器，其功能是发送和接收邮件，同时还要负责维护用户的邮箱。
• 协议包括邮件发送协议（例如SMTP）和邮件读取协议（例如POP3，IMAP）

邮件发送和接收过程

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）

电子邮件信息格式

电子邮件的信息格式并不是由SMTP定义的，而是在RFC 822中单独定义的。这个RFC文档已在2008年更新为RFC 5322。一个电子邮件有信封和内容两部分。而内容又由首部和主体两部分构成。

MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions）

SMTP协议只能传送ASCII码文本数据，不能传送可执行文件或其他的二进制对象。SMTP不能满足传送多媒体邮件（例如带有图片、音频或视频数据）的需要。并且许多其他非英语国家的文字（例如中文、俄文、甚至带有重音符号的法文或德文）也无法用SMTP传送。

为解决SMTP传送非ASCII码文本的问题，提出了多用途因特网邮件扩展MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions）

• 增加了5个新的邮件首部字段，这些字段提供了有关邮件主体的信息。
• 定义了许多邮件内容的格式，对多媒体电子邮件的表示方法进行了标准化。
• 定义了传送编码，可对任何内容格式进行转换，而不会被邮件系统改变。

实际上，MIME不仅仅用于SMTP，也用于后来的同样面向ASCII字符的超文本传送协议HTTP。

邮件读取协议

常用的邮件读取协议有以下两个：

• 邮局协议POP（Post Office Protocol），POP3是其第三个版本，是因特网正式标准。
  • 非常简单、功能有限的邮件读取协议。用户只能以下载并删除方式或下载并保留方式从邮件服务器下载邮件到用户方计算机。
  • 不允许用户在邮件服务器上管理自己的邮件。（例如创建文件夹，对邮件进行分类管理等）。
• 因特网邮件访问协议IMAP（Internet Message Access Protocol），IMAP4是其第四个版本，目前还只是因特网建议标准。
  • 功能比POP3强大的邮件读取协议。用户在自己的计算机上就可以操控邮件服务器中的邮箱，就像在本地操控一样，因此IMAP是一个联机协议。
• POP3和IMAP4都采用基于TCP连接的客户/服务器方式。POP3使用熟知端口110，IMAP4使用熟知端口143。

基于万维网的电子邮件

通过浏览器登录（提供用户名和口令）邮件服务器万维网网站就可以撰写、收发、阅读和管理电子邮件。这种工作模式与IMAP很类似，不同的是用户计算机无需安装专门的用户代理程序，只需要使用通用的万维网浏览器。

邮件服务器网站通常都提供非常强大和方便的邮件管理功能，用户可以在邮件服务器网站上管理处理自己的邮件，而不需要将邮件下载到本地进行管理。

万维网WWW

有没有感觉这个标题很二次元www

• 万维网WWW（World Wide Web）并非某种特殊的计算机网络。它是一个大规模的、联机式的信息储藏所，是运行在因特网上的一个分布式应用。

• 万维网利用网页之间的超链接将不同网站的网页链接成一张逻辑上的信息网。

浏览器

浏览器最重要的部分是渲染引擎，也就是浏览器内核。负责对网页内容进行解析和显示。

• 不同的浏览器内核对网页内容的解析也有不同，因此同一网页在不同内核的浏览器里的显示效果可能不同；
• 网页编写者需要在不同内核的浏览器中测试网页显示效果。

统一资源定位符URL

为了方便地访问在世界范围的文档，万维网使用统一资源定位符URL来指明因特网上任何种类“资源”的位置URL的一般形式由以下四个部分组成：

<协议>://<主机>:<端口>/<路径>

万维网文档

• 超文本标记语言HTML（HyperText Markup Language）：使用多种“标签”来描述网页的结构和内容
• 层叠样式表CSS（Cascading Style Sheets）：从审美的角度来描述网页的样式
• JavaScript：一种脚本语言（和Java没有任何关系），控制网页的行为

由HTML、CSS、JavaScript编写的万维网文档，由浏览器内核负责解释和渲染。

这些文档都部署在服务器端，有一些是Web前端人员开发设计好的静态页面，有一些是服务器后端程序根据用户需求自动生成的动态页面。它们都需要从服务器传送给用户浏览器进行解析和渲染。

HTML文档

CSS文档

HTML文档所呈现出来的样式过于简单，也就是不够美观。我们可以在CSS文档中定义一些所需要的样式，对网页内容进行美化。

JavaScript文档

超文本传输协议HTTP（HyperText Transfer Protocol）

HTTP定义了浏览器（即万维网客户进程）怎样向万维网服务器请求万维网文档，以及万维网服务器怎样把万维网文档传送给浏览器。

HTTP/1.0

HTTP/1.0采用非持续连接方式。在该方式下，每次浏览器要请求一个文件都要与服务器建立TCP连接，当收到响应后就立即关闭连接。

• 每请求一个文档就要有两倍的RTT的开销。若一个网页上有很多引用对象（例如图片等），那么请求每一个对象都需要花费2RTT的时间。
• 为了减小时延，浏览器通常会建立多个并行的TCP连接同时请求多个对象。但是，这会大量占用万维网服务器的资源，特别是万维网服务器往往要同时服务于大量客户的请求，这会使其负担很重。

HTTP/1.1

HTTP/1.1采用持续连接方式。在该方式下，万维网服务器在发送响应后仍然保持这条连接，使同一个客户（浏览器）和该服务器可以继续在这条连接上传送后续的HTTP请求报文和响应报文。这并不局限于传送同一个页面上引用的对象，而是只要这些文档都在同一个服务器上就行。

• 为了进一步提高效率，HTTP/1.1的持续连接还可以使用流水线方式工作，即浏览器在收到HTTP的响应报文之前就能够连续发送多个请求报文。这样的一个接一个的请求报文到达服务器后，服务器就发回一个接一个的响应报文。这样就节省了很多个RTT时间，使TCP连接中的空闲时间减少，提高了下载文档的效率。

HTTP的报文格式

HTTP是面向文本的，其报文中的每一个字段都是一些ASCII码串，并且每个字段的长度都是不确定的。

HTTP请求报文

HTTP请求报文支持以下方法：

HTTP响应报文

Cookie

• 早期的万维网应用非常简单，仅仅是用户查看存放在不同服务器上的各种静态的文档。因此HTTP被设计为一种无状态的协议。这样可以简化服务器的设计。
• 现在，用户可以通过万维网实现各种复杂的应用，如网上购物、电子商务等。这些应用往往需要万维网服务器能够识别用户。
• Cookie提供了一种机制使得万维网服务器能够“记住”用户，而无需用户主动提供用户标识信息。也就是说，Cookie是一种对无状态的HTTP进行状态化的技术。

工作原理

万维网缓存与代理服务器

• 在万维网中还可以使用缓存机制以提高万维网的效率。
• 万维网缓存又称为Web缓存（Web Cache），可位于客户机，也可位于中间系统上，位于中间系统上的Web缓存又称为代理服务器（Proxy Server）.
• Web缓存把最近的一些请求和响应暂存在本地磁盘中。当新请求到达时，若发现这个请求与暂时存放的请求相同，就返回暂存的响应，而不需要按URL的地址再次去因特网访问该资源。

当校园网中的某台主机要访问因特网上的原始服务器时，它首先会向校园网中的代理服务器发送请求，若代理服务器中存放有所请求的对象，则代理服务器会向该主机发回包含所请求对象的响应。

若代理服务器中没有所请求的对象，则代理服务器会向因特网上的原始服务器发送请求。原始服务器将包含有所请求对象的响应发回给代理服务器。代理服务器将该响应存入Web缓存，然后给主机发回该响应。

可以想象，如果Web缓存的命中率比较高，则路由器R1和R2之间链路上的通信量将大大减少。因而可以减少校园网各主机访问因特网的时延。

为了防止原始服务器中文档已更改，而代理服务器中未更改导致返回信息不一致的问题，原始服务器通常会为每个响应的对象设定一个修改时间字段和一个有效日期字段。当校园网中的某台主机要请求原始服务器中的该文档时，它首先向校园网中的代理服务器发送请求，若代理服务器中的该文档未过期，则代理服务器将其封装在响应报文中发回给主机。

若代理服务器中的该文档已过期，则代理服务器会向因特网上的原始服务器发送请求。在请求报文中包含有一个首部字段为if-modified-since的首部行，该字段的取值就是该文档的修改日期。原始服务器根据该文档的修改日期就可判断出代理服务器中存储的该文档是否与自己存储的该文档一致。如果一致，则给代理服务器发送不包含实体主体的响应，状态码为304，短语为Not Modified。代理服务器重新更新该文档的有效日期，然后将该文档封装在响应报文中发回给该主机。

如果不一致，则给代理服务器发送封装有该文档的响应内容，这样代理服务器就更新了该文档，然后将更新后的该文档封装在响应报文中发回给主机。