计算机网络——应用层

本系列文章为408考研计算机网络知识点整理仅涉及到一些重要的考研知识点并不完全包含全部知识，参考书目和视频资料：谢希仁计算机网络(第8版)，王道考研计算机网络，B站湖科大计算机网络微课堂。

6.1 应用层概述

6.2 客户-服务器方式和对等方式

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

6.2.1 客户-服务器方式（c/s方式）

6.2.2 对等方式（P2P方式）

6.3 动态主机配置协议DHCP

6.3.1 DHCP工作流程

如图所示，有两个DHCP服务器和一个DHCP客户，DHCP是TCP/IP协议体系应用层中的协议，使用运输层中UDP提供的服务，会被封装成UDP用户数据报，DHCP服务器的UDP端口为67，DHCP客户的UDP端口号为68。
主机DHCP启用后，DHCP客户广播发送DHCP发现报文，该报文中主要的信息有事务ID和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，因为主机目前还未分配IP地址，目的地址为广播地址255.255.255.255，因为目前主机不知道有多少个DHCP服务器，所以要广播。
DHCP服务器接受DHCP发现报文并做出相应，根据DHCP客户端的MAC地址获取配置信息，最终发送DHCP提供报文，该报文的源IP地址为DHCP服务器的IP地址，目的地址为广播地址，因为主机目前还未配置IP地址，为了主机可以收到，只能发送广播地址。
DHCP客户解析DHCP提供报文，如果DHCP提供报文中的事务ID与自己之前发送的DHCP发现报文中的事务ID相同，则接受该报文。DHCP提供报文中还包含配置信息（IP地址、子网掩码、地址租期、默认网关、DNS服务器，其中IP地址会使用ARP确保所选的IP地址未被占用）。
在图中DHCP客户会收到两个DHCP服务器发来的报文，一般选择先到达的报文所对应的服务器，然后向所选择的DHCP服务器发送DHCP请求报文，源地址为0.0.0.0，目的地址为广播地址，报文中封装了事务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。
假设DHCP客户选择DHCP服务器1发送请求，并且该服务器接受了该请求，于是DHCP服务器1发送DHCP确认报文，报文的源IP地址为DHCP服务器1的IP，目的地址为广播地址。
此时主机会使用ARP检测所分配的IP是否已经被占用，如果被占用则会给DHCP服务器发送DHCP谢绝报文，并重新广播DHCP发现报文，否则就可以使用该IP进行通信了。
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期，该报文的源IP地址为租用到的地址，目的地址为DHCP服务器1的地址。
此时有三种情况：
- 如果DHCP服务器同意则发回DHCP确认报文，DHCP客户得到了新的租用期。
- 如果DHCP服务器拒绝，则发送DHCP否认报文，DHCP客户必须立即停止使用之前租用到的IP，并重新发送DHCP发现报文来重新申请IP地址。
- 若DHCP服务器没有做出响应，则在过了0.875倍的租用期后DHCP客户重新发送DHCP请求报文，继续等待DHCP服务器做出反应，如果在租用期到之前还未反应，则DHCP客户停止使用租用的IP地址，并重新发送DHCP请求报文。
DHCP服务器也可以提前终止提供给DHCP客户的租用期，只要发送DHCP释放报文即可。