5.1 Internet应用发展与应用层协议分类（上）在线视频

第5章

Internet应用层

与应用层协议

本章介绍互联网应用层协议的分类

以及主要的应用层协议的特点与应用

重点是互联网的新兴应用

以及基于P2P工作模式的应用

先看第一节

互联网应用发展

与应用层协议的分类

网络应用与应用层协议是两个重要的概念

E-mail FTP

Telnet Web IM IPTV VoIP

以及基于网络的金融应用系统

电子政务

电子商务

远程医疗 网络数据存储等等

都是不同类型的网络应用

那么不同的网络应用

需要制定不同的应用层协议

用以规定实现网络服务功能的应用程序

进程之间的通信所遵循的规则

应用层协议的内容包括

如何构造进程通信的报文

报文应该包括哪些字段

每个字段的意义

以及交互的过程

例如

电子邮件应用程序包括

邮件服务器程序

与邮件客户端程序

电子邮件应用层协议SMTP

定义了服务器与服务器之间

服务器与邮件客户端程序之间传送报文的格式

会话过程与交互顺序

POP3 IMAP4协议规定了用户

从邮箱中读取邮件的过程和方法

在实际开展一项

Internet应用系统设计与研发任务时

设计者面对的是被抽象为边缘部分

与核心交换部分的复杂的Internet环境

他只需要考虑如何利用核心交换部分

所能提供的服务

而不必涉及核心交换部分的路由器

交换机等低层设备

和通信协议软件的编程问题

设计者的注意力

可以集中到运行在多个端系统之上的

网络应用系统功能

工作模型的设计与应用软件编程上

这就使得网络应用系统的

设计开发过程变得更加容易和规范

这一点也正体现了网络分层结构的基本思想

也反映出网络技术的成熟

我们将网络应用程序的功能

工作模式与协议结构

定义为应用程序体系结构

图中给出了应用层协议

与应用程序体系结构关系的示意图

根据应用层协议在互联网中的作用

以及提供的服务功能

可以分为3种基本类型

分别是基础设施类

网络应用类与网络管理类

基础设施类的应用层协议主要有两种

一个是支持互联网运行的

全局基础设施类应用层协议

域名服务（DNS）协议

和支持各个网络系统运行的

局部基础设施类应用层协议

动态主机配置协议（DHCP）

第二个网络管理类的协议

主要是简单的网络管理协议SNMP

第三个是网络应用类的协议

又可以分为两类

基于C/S工作模式的应用层协议

和基于P2P工作模式的应用层协议

基于C/S工作模式的应用程序

主要包括网络终端协议Telnet

电子邮件服务的简单报文传输协议SMTP

文件传输服务的FTP协议

Web服务的HTTP协议等

基于P2P工作模式的应用程序

目前很多都是属于专用应用层协议

基本上可以分为文件共享

即使通信 流媒体 共享存储 协同工作等等P2P协议

先看Internet基础应用与相关协议

互联网基础应用

与相关协议是网络中最早提供的一些基本服务功能

有的比TCP/IP协议还要早

这些基本应用及其协议包括

远程登录与Telnet协议

电子邮件服务

与用来发送邮件的SMTP协议

用来接收邮件的POP3协议或IMAP协议

文件传输服务与FTP TFTP协议

以及基于web的网络应用及HTTP协议

包括统一资源定位符 URL

HTML超文本标记语言

Web浏览器 搜索引擎应用

内容分发网CDN技术及应用等等

这里仅介绍内容分发网CDN技术及应用

在Internet商业化不久

由于Web与各种新的互联网应用的发展

Internet流量急剧增长

同时由于TCP/IP协议

体系缺乏必要的流量控制手段

因此导致互联网的主干网

带宽迅速的被消耗掉

很多人开始戏称WWW为“全球等待”

即World Wide Wait

为了缓解

互联网用户增加与网络服务等待时间增长的矛盾

在增加互联网核心交换网

汇聚网与接入网的带宽同时

1998年MIT研究人员

提出了内容分发网CDN的概念

并开展了CDN技术及应用的研究

CDN系统设计的基本思路是

如果某个内容被很多用户关注

那就将它缓存在离用户最近的节点上

利用负载均衡技术

选择最适合的缓存节点为用户提供服务

理解CDN的技术特征

需要把握以下几个问题

第一个是CDN系统设计的理论依据

由于互联网内容十分丰富

任何一个CDN系统

只能有针对性的对部分用户

访问频繁的热点内容进行缓存

CDN的设计思想来源于

用户访问模型的帕累托定律

即经济学中的二八定律

换句话说

互联网中大部分用户只访问少量的热点内容

大部分非热点内容的用户访问量很小

因此

CDN系统可以根据自身的算法来选择热点内容

只需要通过缓存少量的热点内容

就能够达到为大部分用户提供服务的目的

在CDN系统优化设计的过程中

可以参考齐夫定律

在自然语言的语料库里

如果把单词出现的频率

按由高到底的顺序排列

则每个单词

出现的频率与它的名次的

常数次幂存在简单的反比关系

齐夫定律可以看着是二八定律的数学抽象

人们用它解释互联网访问规律时表述为

20%的用户贡献了80%的访问量

第二个是CDN

是Internet上的一种覆盖网

CDN在互联网不同物理位置

放置缓存服务器节点

通过一种分布式CDN服务器系统构成的覆盖网

热点内容存储到靠近用户接入端的CDN服务器上

用户在访问热点内容的时候

不需要通过互联网主干网

能够就近访问CDN服务器

获得所需的内容

第三个是CDN系统具有分布式存储

负载均衡 网络请求的重定向

内容管理4大功能

CDN的内容服务

是基于缓存服务器节点的代理缓存功能

代理缓存是互联网内容提供商(ICP)

源服务器内容的一个透明镜像

网站维护人员只需要将内容注入到CDN系统

CDN系统就可以自动的通过

部署在网络不同物理位置的节点

缓存服务器进行全网分发

以实现跨运营商 跨地域的内容分发服务

第四个方面是CDN的工作过程

对于用户是透明的

CDN系统能够实时地根据网络流量

和各节点的连接

负载状况

以及到用户的距离

和响应时间等综合因素

避开有可能影响数据传输速度和稳定性的瓶颈位置

将用户的服务请求

重新导向离用户最近的服务节点上

使用户可就近取得所需内容

尽可能使内容传输的速度更快

等待时间更短

使互联网服务更加方便和稳定

CDN的工作过程对于用户是透明的

用户感知的是访问互联网资源的时间缩短了

并不会感知到CDN系统的存在