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title: "《计网》应用层"
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date: 2023-07-27T19:15:08+08:00
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## 应用层
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* 应用层对应用程序的通信提供服务。应用层协议具体应定义为
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* 应用进程交换的报文类型，如请求报文和响应报文
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* 各种报文类型的语法，如报文中的各个字段及其详细描述
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* 字段的语义，即包含在字段中信息的含义
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* 进程何时发送报文，以及对报文的响应的规则
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## 网络应用模型
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### 客户/服务器模型
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* 主要特点
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* 客户是服务请求方，服务器是服务提供方
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* 服务器特点
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* 提供永久服务
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* 服务器IP地址固定不变
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* 客户端特点
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* 与服务器通信，使用服务器提供的服务
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* 间歇性接入网络
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* 可能使用动态的IP地址
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* 不与其他客户端直接通信
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* 常见应用
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* Web
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* 文件传输协议FTP
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* 远程登录
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* 电子邮件
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### P2P模型
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* 主要特点
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* 显著特点：对等节点之间有直接通信能力
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* P2P是指在互联网中由对等节点组成的一种覆盖网络
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* P2P是一种动态的逻辑网络，不是一种物理网络
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* 不存在永远在线的服务器
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* 每个主机既可以提供服务，也可以请求服务
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* 节点间歇性接入网络，并且可能改变IP地址
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* 自扩展性好，网络健壮性强
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## 域名系统DNS
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* DNS作用：把域名转换为IP地址
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* DNS采用C/S模型
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* DNS协议运行在UDP上，使用53端口
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### DNS组成部分
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* 层次域名空间
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* 
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* 顶级域名
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* 二级域名
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* 三级域名
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* 多个标号组成的完整域名总共不超过255个字符
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* 域名服务器
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* 
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* 种类
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* 根域名服务器（.）
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* 顶级域名服务器
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* 授权/权限域名服务器
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* 一定能在授权服务器找到对应的IP号
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* 本地域名服务器
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* 域名服务器被设计为一种联机的分布式数据库系统，采用C/S模型
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* 域名解析过程
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* 递归查询
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* 
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* 本机向本地域名服务器的查询是递归查询
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* 递归迭代查询
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* 
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* 本地域名服务器向根域名服务器的查询是迭代查询
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* 流程
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* 主机m.xyz.com先向其本地域名服务器dns.xyz.com进行递归查询
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* 本地域名服务器采用迭代查询。它向一个根域名服务器查询
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* 根域名服务器告诉本地域名服务器，下一次应查询的顶级域名服务器dns.com的IP地址
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* 本地域名服务器向顶级域名其dns.com进行查询
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* 顶级域名服务器dns.com告诉本地域名服务器，下一次查询的权限域名服务器的dns.baidu.com的IP地址
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* 本地域名服务器向权限域名服务器dns.baidu.com进行查询
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* 权限域名服务器dns.baidu.com告诉本地域名服务器所查询的主机的IP地址
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* 本地域名服务器dns.xyz.com最后把查询结果告知主机m.xyz.com
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* 8个步骤共要使用8个UDP用户数据报（使用UDP是为了减少开销）的报文
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* 本地域名服务器经过三次迭代查询后，从权限域名服务器dns.baidu.com得到了主机www.baidu.com的IP地址
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* 高速缓存（DNS缓存）
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* 在域名服务器中使用DNS的目的
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* 为了提高DNS查询效率
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* 减轻根域名服务器的负荷和减少互联网上的DNS查询报文数量
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* DNS服务器将在一段时间后丢弃高速缓存中的信息
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## 文件传输协议FTP
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* FTP使用TCP可靠的传输服务
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* FTP必须在整个会话期间保留用户的状态信息
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* 服务器必须追踪用户在远程目录树上的当前位置
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* FTP特点
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* 提供交互式访问
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* 运行客户指明文件的类型与格式，运行文件具有存取权限
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* 适合在异构网络中的任意计算机之间传送文件
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* FTP功能
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* 提供不同种类主机系统（软硬件都可）之间的文件传输能力
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* 以用户权限管理的方式提供用户对远程FTP服务器的文件管理能力
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* 以匿名FTP的方式提供公用文件共享的能力，使用anonymous作为用户名
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* FTP组成
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* 一个主进程，负责接收新的请求
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* 若干个从属进程，负责处理单个请求
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* 主进程步骤
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* 服务端打开21端口，使客户进程能够连接上
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* 等待客户进程发出连接请求
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* 启动从属进程处理客户进程发来的请求。主进程与从属进程并发执行，从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止。
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* 回到等待状态，继续接受其他客户进程发来的请求
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### FTP工作时用到的TCP连接
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* FTP使用两个独立的连接的好处
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* 使协议更加简单和容易实现
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* 在传输文件的时候可以利用控制连接对文件的传输进行控制（如用户可以在文件传输过程中发生请求中止服务）
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* 控制连接
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* 作用
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* 用于将命令从客户传给服务器并传回服务器的应答
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* 端口
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* 21端口
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* 特点
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* 控制信息都以7位ASCII格式传送
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* 控制连接在整个会话期间一直保持打开
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* FTP的控制信息是带外传送的
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* 数据连接
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* 作用
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* 用于传输文件
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* 端口
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* 20端口
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* 特点
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* PORT模式
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* 主动模式
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* 传送数据是服务器连接到客户端端口
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* PASV模式
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* 被动模式
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* 传送数据是客户端连接服务器端口
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## 电子邮件系统
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* 电子邮件系统是一种异步通信方式
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* 基于WWW的电子邮件
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* 用户浏览器与Gmail的邮件服务器用HTTP发送或接收邮件
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* 不同邮件服务器之间传送用SMTP
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* 三个组成部分
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* 用户代理，用户与电子邮件系统的接口，如Outlook,Foxmail
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* 邮件服务器，用来发送和接收邮件
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* 邮件发送协议SMTP【类似Push】和读取协议pop3【类似Pull】
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* 发送接收过程
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* 
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### 电子邮件格式
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* 电子邮件 = 信封 + 内容
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* 内容 = 首部【RFC822规定】 + 主体【用户自用撰写】
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* 首部的关键字
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* From:abc@cskaoyan.com【必须要】，由邮件系统自动填入
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* To:x123@cskaoyan1.com【必须要】，abc是收件人邮箱号，后者是邮箱所在主机的域名
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* Subject:xxxxxxx【可选】，是邮件的主题
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* 多用途网络邮件扩充（MIME）
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* 因为SMTP/pop3只能传送一定长度的ASCII码邮件，且无法传送可执行文件及其他二进制对象，所以提出MIME
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* MIME继续使用SMTP的格式，增加了邮件主题的结构，定义了传送非ASCII码的编码规则
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### 发送协议和读取协议
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||SMTP|POP3|IMAP|
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|---|---|---|---|
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|定义|一种提供可靠且有效的电子邮件传输协议|一种非常简单但功能有限的邮件读取协议|因特网报文存取协议|
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|特点|使用C/S方式<br>使用TCP连接<br>端口号25<br>只支持传输7比特ASCII码内容|使用C/S方式<br>使用TCP连接<br>端口号为110<br>POP3协议是用明文传输密码的，不对密码加密|为用户提供了联机命令<br>创建文件夹<br>在不同文件夹之间移动邮件<br>在远程文件夹中查询邮件<br>IMAP服务器维护了会话用户的状态信息<br>允许用户代理只获取报文的某些部分<br>适合低带宽|
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|工作过程|连接建立<br>邮件传送<br>链接释放|下载并保留<br>下载并删除||
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## 万维网
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* WWW是一个分布式，联机式的信息存储空间
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* 组成部分
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* 统一资源定位符URL
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* 标志分布在整个互联网上的万维网文档
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* 超文本传送协议HTTP
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* 实现WWW上的各种连接的协议
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* 超文本标记语言HTML
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* 使不同风格的文档在互联网上的主机显示
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* URL的形式
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* <协议>://<主机>:<端口>/<路径>
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## HTTP协议
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* 定义了浏览器向服务器请求web页面的方式，以及服务器向浏览器传送页面的方式
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* HTTP特点
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* HTTP使用面向连接的TCP作为传输层协议，保证了数据的可靠传输
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* HTTP协议本身是无连接的
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* HTTP协议是无状态的
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* 不需要保存客户的状态信息，可以减少服务器的CPU及内存的消耗
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### Cookie
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* Cookie是网站为了辨别用户身份，进行会话跟踪而存储在客户端上的数据
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* Cookie的组成
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* 在HTTP响应报文中的一个cookie首部行
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* 在HTTP请求报文中的一个cookie首部行
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* 在用户端系统中保留一个cookie文件，由用户的浏览器进行管理
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* 位于web站点的一个后端数据库
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### HTTP操作过程
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* 浏览器分析链接指向页面的URL
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* 浏览器向DNS请求解析网址的IP地址
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* 域名系统DNS解析出IP地址
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* 浏览器与该服务器建立TPC链接【默认端口80】
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* 浏览器发送HTTP请求
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* 服务器通过HTTP响应把文件发送给浏览器
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* 释放TCP连接
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* 浏览器解释文件，把web页面显示给用户
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### 持久连接和非持久连接
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* 非持久连接
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* 传输时间
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* 文档传输时间 + 两倍的往返时间RTT
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* connection状态
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* 标志为close，说明是非持久连接
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* 持久连接
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* 
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* 传输时间
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* 共经历1个RTT延迟
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* connection状态
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* 标志为keep-alive,说明是持久连接
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* HTTP/1.1的默认方式是持久连接
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### HTTP的报文结构
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* 两类HTTP报文
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* 请求报文
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* 响应报文
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* 报文的组成
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* 开始行【请求报文为请求行】【响应报文为状态行】
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* 首部行
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* 实体主体
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* 请求报文采用的方法
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* GET【请求】
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* HEAD【读取URL表示的信息的首部，无response】
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* POST【上传信息】
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* CONNECT【代理服务器】
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* 实例
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