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计算机网络之应用层

news 2025/9/19 16:53:57

一、概述

引入目的：

为了方便用户去使用；

该如何方便用户使用网络呢，即怎样帮助用户使用网络？

1.用户需要知道网络资源所在的位置

2.网络上资源一定是在资源子网的主机上

3.资源子网上的主机，在通信子网中用IP地址表述

4.必须给出一个合理易用的网络主机描述的方法（对用户来讲）

描述网络上主机的位置数据链路层物理地址虚拟IP地址应用层的域名

解决通过应用进程的交互来实现特定网络应用的问题

应用层是计算机网络体系结构的最顶层，是设计和建立见算计网络的最终目的

1.1应用层结构

客户/服务器方式(C/S)

客户/服务器

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等待状态，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

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

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

对等方式(P2P方式)

1.2域名系统

为方便网络用户，对网络的访问遍历，引入的一种主机位置的描述方法

1.域名构成：是一个字符串

2.域名系统作用

字符串描述的域名是给人用的，网络协议中用到主机地址是IP

涉及到了一个域名与IP地址的转换问题

如何通过域名获取到IP地址；域名系统负责完成这个任务

www.nefu.edu.cn

域名系统：是一个分布式数据库系统，记录着域名与IP地址的对应关系，当需要将域名转换成IP时，可以向域名数据库系统发出查询请求，并获得查询结果IP

为了让域名数据库系统更高效的工作，域名系统，按工作职责不同，设置了不同的域名数据库服务器，简称为域名服务器，根域名服务器，区域（顶级）域名服务器，权限域名服务器，本地域名服务器

3.域名解析工作过程

迭代方式解析递归方式解析

无论哪种方式，都要求助于根域名服务器

为此，为了减轻各域名服务器的工作负担，可以采用缓存的形式记录常用的域名与IP的映射关系；

www.nefu.edu.cn 域名字符串构成具有唯一性；不能同名；地址管理机构有专门的管理方案

1.3HTTP协议

1.HTTP协议负责传输网络中的由HTML语言描述的网络信息资源内容

2.HTTP语言：用于描述网络资源内容的（网页页面内容）

3.HTTP协议特点：

1）HTTP协议是无连接，无状态的协议

2）HTTP协议借助运输层TCP协议完成数据的传输

4.HTTP协议工作过程

http://www.nefu.edu.cn:80/jwc/index.jsp

URL:www.nefu.edu.cn:80/jwc/index.jsp统一资源定位符

1）从URL中提取域名 www.nefu.edu.cn

2）向本地域名服务器发出解析请求，解析 www.nefu.edu.cn，获得IP地址

3）本地主机向该IP地址发出TCP连接请求SYN=1

4）发出HTTP请求命令：Get

HTTP协议：用于传输HTML页面资源的协议 index.html

1.协议工作应用层：无连接，无状态的协议

2.协议借助于运输层TCP完成运输

3.协议工作过程：http://www.nefu.edu.cn:80/jwc/index.jsp

1）客户进程IE浏览器提取URL中域名 www.nefu.edu.cn

2）客户进程启动DNS查询请求 www.nefu.edu.cn 对应的IP地址

启动ARP地址解析协议，解析网关的地址，将请求内容交付给网关，网关要运行路由协议将请求转发到这个服务器 8.8.8.8

3）获取到IP地址后，TCP协议开始工作，向该IP地址发出连接建立请求SYN=1

4）发出HTTP的请求命令，Get 请求具体文件内容，发回查询结果

5）客户端浏览器进程负责解析HTML语言描述内容

1.4DHCP 动态主机配置协议

1.方便用户（人）快捷的维护网络参数

MAC地址 IP地址 MASK 子网掩码网关IP地址（与你连接路由器的地址）DNS地址解析协议（IP）

2.协议工作原理

1.5E_mail协议

1.方便用户（人）的交流

SMTP 发邮件的 POP3 收邮件协议 www下客户端收发HTTP

1.6FTP协议

1.方便用户(人)进行文件数据的共享

网盘的前身就是FTP服务器

二、习题

1. (单选题, 3.5分)下列关于 FTP 协议的叙述中，错误的是_____。

A. 数据连接在每次数据传输完毕后就关闭
B. 控制连接在整个会话期间保持打开状态
C. 服务器与客户端的 TCP 20 端口建立数据连接
D. 客户端与服务器的 TCP 21 端口建立控制连接

FTP 协议使用控制连接和数据连接，控制连接存在于整个FTP 会话过程中，数据连接在每次文件传输时才建立，传输结束就关闭，A 和 B 是正确的。默认情况下 FTP 协议使用 TCP 20 端口进行数据连接，TCP 21 端口进行控制连接。但是是否使用 TCP 20 端口建立数据连接与传输模式有关，主动方式使用 TCP 20 端口，被动方式由服务器和客户端自行协商决定，C 错，D 对。所以选 C。

2.使用浏览器访问某大学Web 网站主页时，不可能使用到的协议是

A. PPP
B. ARP
C. UDP
D. SMTP

当接入网络时可能会用到 PPP 协议，A 可能用到 1 当计算机不知道某主机的 MAC 地址时，用 IP 地址查询相应的 MAC 地址时会用到 ARP 协议，B 可能用到：当访问Web 网站时，若 DNS 缓冲没有存储相应域名的 IP 地址，用域名查询相应的 IP 地址时要使用 DNS 协议，而 DNS 是基于 UDP 协议的，所以C 可能用到：SMTP 只有使用邮件客户端发送邮件，或是邮件服务器向别的邮件服务器发送邮件时才会用到，单纯的访问 Web 网页不可能用到，选 D。

3.下列关于 SMTP 协议的叙述中，正确的是

I. 只支持传输 7 比特 ASCII 码内容

II. 支持在邮件服务器之间发送邮件

III. 支持从用户代理向邮件服务器发送邮件

IV. 支持从邮件服务器向用户代理发送邮件

A. 仅 I、II 和 III
B. 仅 I、II 和 IV
C. 仅 I、III和 IV
D. 仅 II、III和 IV

根据下图可知，SMTP 协议用于用户代理向邮件服务器发送邮件，或在邮件服务器之间发送邮件。SMTP 协议只支持传输 7 比特的 ASCII 码内容。

4. (单选题, 3.5分)

若用户 1与用户 2 之间发送和接收电子邮件的过程如下图所示，则图中①、②、③阶段分别使用的应用层协议可以是

A. SMTP、SMTP、 SMTP
B. POP3、SMTP、POP3
C. POP3 、SMTP、SMTP
D. SMTP 、SMTP 、POP3

：SMTP 采用 “推” 的通信方式，在用户代理向邮件服务器及邮件服务器之间发送邮件时， SMTP 客户主动将邮件 “推” 送到 SMTP 服务器。而 POP3 采用 “拉” 的通信方式，当用户读取邮件时，用户代理向邮件服务器发出请求，“拉”取用户邮箱中的邮件。

5. (单选题, 3.5分)某自治系统内采用RIP 协议，若该自治系统内的路由器 Rl 收到其邻居路由器 R2 的距离矢量，距离矢量中包含信息＜netl ， 16＞，则能得出的结论是

A. R2 可以经过 Rl 到达 netl ，跳数为 17
B. R2 可以到达 netl ，跳数为16
C. Rl 可以经过 R1 到达 netl ，跳数为 17
D. Rl 不能经过 R2 到达 netl

Rl在收到信息并更新路由表后，若需要经过 R2 到达 netl ，则其跳数为 17，由于距离为 16 表示不可达，因此 Rl 不能经过 R2 到达 netl , R2 也不可能到达 netl 。B、C 错误，D 正确。而题目中并未给出 Rl 向 R2 发送的信息，因此 A 也不正确。

6. (单选题, 3.5分)FTP 客户和服务器间传递 FTP 命令时，使用的连接是

A. 建立在 TCP 之上的控制连接
B. 建立在 TCP 之上的数据连接
C. 建立在 UDP 之上的控制连接
D. 建立在 UDP 之上的数据连接

对于 FTP 文件传输，为了保证可靠性，选择 TCP 协议，排除 C、D。 FTP的控制信息是带外传送的，也即 FTP 使用了一个分离的控制连接来传送命令，故选 A。

7. (单选题, 3.5分)下面关于客户/服务器模型的描述，（）存在错误。Ⅰ，客户端必须知道服务器的地址，而服务器则不需要知道客户端的地址，Ⅱ客户端主要实现如何显示信息与收集用户的输入，而服务器主要实现数据的处理，Ⅲ浏览器的显示内容来自服务器，Ⅳ客户端是请求方，即使连接建立后，服务器也不能主动发送数据。

A. Ⅰ，Ⅳ
B. Ⅲ，Ⅳ
C. 只有Ⅳ
D. 只有Ⅲ

Ⅳ中的描述是错误的，因为服务器在连接建立后可以主动发送数据。

8. (单选题, 3.5分)假设所有域名服务器均采用迭代查询方式进行域名解析。当H4访问规范域名为www.abc.xyz.com的网站时，域名服务器201.1.1.1在完成该域名解析过程中，可能发出DNS查询的最少和最多次数分别是。

A. 0,3
B. 1,3
C. 0,4
D. 1,4

在迭代查询方式中，域名服务器可能会最少发出0次查询（如果已经缓存了该域名的解析结果），最多发出4次查询（如果需要向根域名服务器、顶级域名服务器、次级域名服务器和最终的授权域名服务器依次发出查询）。因此，最少和最多次数分别是0和4。

9. (单选题, 3.5分)FTP客户端发起对FTP服务器连接的第一阶段是建立（）。

A. 传输连接
B. 数据连接
C. 会话连接
D. 控制连接

正确答案是D. 控制连接。

解析：FTP客户端和FTP服务器之间的通信需要建立两个连接：控制连接和数据连接。其中，控制连接用于传输控制信息（如命令、响应等），数据连接用于传输文件数据。在FTP客户端发起对FTP服务器连接的第一阶段，需要建立控制连接，因此选择D. 控制连接。

10. (单选题, 3.5分)不考虑NAT，在Internet中，IP数据报从源结点到目的结点可能需要经过多个网络和路由器。整个传输过程中，IP数据报头部中的（）。

A. 源地址和目的地址都不会发生变化
B. 源地址可能变化而目的地址不会变化
C. 源地址不会发生变化而目的地址可能会变化
D. 源地址和目的地址都可能发生变化

解析: IP数据报头部中的源地址和目的地址都是在源结点创建数据包时确定的，并且在整个传输过程中不会被改变。而在NAT网络中，源地址会被NAT设备改变，因此该题目明确指出了不考虑NAT情况下的IP数据包传输。因此，正确答案为A.

11. (单选题, 3.5分)将数据从FTP服务器传输用户主机上,称为( )

A. 数据下载
B. 数据上传
C. 宽带连接
D. FTP服务

解析：将数据从FTP服务器传输到用户主机上称为数据下载，将数据从用户主机上传到FTP服务器上称为数据上传。

12. (单选题, 3.5分)无须转换即可由 SMTP 协议直接传输的内容是

A. JPEG 图像
B. MPEG 视频
C. EXE 文件
D. ASCII 文

电子邮件出现得较早，当时的数据传输能力较弱，使用者们往往也不需要传输较大的图片、视频等，因此SMTP具有一些目前来看较为老旧的性质，例如限制所有邮件报文的体部分，只能采用 7 位ASCII来表示。在如今的传输过程中，如果传输了非文本文件，往往需要将这些多媒体文件重新编码为ASCII 再传输。因此无须转换即可传输的是ASCII文本，答案为 D。

13. (单选题, 3.5分)通过 POP3 协议接收邮件时，使用的传输层服务类型是

A. 无连接不可靠的数据传输服务
B. 无连接可靠的数据传输服务
C. 有连接不可靠的数据传输服务
D. 有连接可靠的数据传输服务

答案解析：POP3 建立在 TCP 连接上，使用的是有连接可靠的数据传输服务。

15. (单选题, 3.5分)

某浏览器发出的 HTTP 请求报文如下：

GET /index.html HTTP/1.1 Host: www.test.edu.cn Connection: Close

Cookie: 123456

下列叙述中，错误的是

A. 该浏览器请求浏览 index.html
B. Index.html 存放在 www.test.edu.cn 上
C. 该浏览器请求使用持续连接
D. 该浏览器曾经浏览过 www.test.edu.cn

Connection ：连接方式，Close 表明为非持续连接方式，keep-alive 表示持续连接方式。Cookie 值是由服务器产生的，HTTP 请求报文中有 Cookie 报头表示曾经访问过 www.test.edu.cn 服务器。

16. (单选题, 3.5分)假设连接R1、R2和R3之间的点对点链路使用地址 201.1.3.x/30，当H 3访问Web服务器S时， R 2转发出去的封装HTTP请求报文的IP分组是源IP地址和目的IP地址，它们分别是( D )。

A. 192.168.3.251，130.18.10.1
B. 192.168.3.251，201.1.3.9
C. 201.1.3.8，130.18.10.1
D. 201.1.3.10，130.18.10.1

答案解析：

从题图可知，R2转发出去的封装HTTP请求报文的IP分组的源IP地址应该是NAT路由器R2接口L0的IP地址，目的IP地址应该是Web服务器S的IP地址130.18.10.1。

题目给定连接R1、R2和R3之间的点对点链路使用201.1.3.x/30地址，也就是网络前缀为30比特，剩余2比特用于指明主机，这2比特为全0时表示网络地址，2为全1时表示该网络的广播地址，其他组合(01和10)用于分配给主机或路由器。

在R1与R2互连的这段链路上，R1接口的IP地址为201.1.3.9，将该地址的前30比特固定不变，剩余2比特有以下四种组合：

00：这段链路的网络地址，点分十进制形式为201.1.3.8；

11：这段链路的广播地址，点分十进制形式为201.1.3.11；

01：R1在该段链路上的接口的IP地址，点分十进制形式为201.1.3.9；

10：R2在该段链路上的接口L0的IP地址，点分十进制形式为201.1.3.10；

综上所述，选项D正确。