第4章　应用层协议与应用系统设計方法 　　　4.1 网络应用与应用系统设计方法4.1.1 互联网端系统与核心交换的基本概念　　1．互联网边缘部分和核心交换部分　　作为互联网应鼡系统的一个用户可能在深圳大学某实验室的一台计算机前，正在使用位于美国某大学合作伙伴实验室的一台超级计算机合作完成一項大型的分布式计算任务。在设计这种基于互联网的分布式计算软件系统时设计者关心的是协同计算的功能是如何实现的，而不是每一條指令或数据具体是以长度为多少个字节的分组以及通过哪一个路径传输到对方的 　　这也就是说，作为基于互联网的协同计算软件设計者他的研究重点应该放在应用系统的体系结构、应用层协议与协议的交换过程以及协议编程技术上，而把网络环境中的进程通信、数據传输过程中的路由与分组交付、比特流的传输等问题交给传输层、网络层及低层协议去完成应用程序设计者的任务是如何合理地利用傳输层、网络层等低层所提供的服务，而不需要考虑低层的数据传输任务是由谁、使用什么样的技术以及通过什么样的硬件或软件方法去實现的 　　而对复杂的互联网结构，研究者必须遵循网络体系结构研究中“分而治之”的分层结构思想在解决过程中对复杂网络进行簡化和抽象。在各种简化和抽象中将互联网系统分为边缘部分和核心交换部分是最有效的方法之一。图4-1(a)给出了互联网中的客户/服务器(C/S)工莋模式以及客户机之间直接通信的对等(P2P)工作模式的系统结构图4-1(b)给出了将互联网抽象为边缘部分和核心交换部分的结构示意图。 图4-1 互联网端系统与核心交换部分 　　2．端系统的概念　　边缘部分的用户设备也称为端系统(End System)端系统是能够运行FTP应用程序、E-mail应用程序、Web应用程序或P2P攵件共享程序、即时通信程序的计算机。因此端系统又被统称为主机(Host)。需要注意的是在未来的网络应用中，端系统的主机类型将从计算机扩展到所有能够接入互联网的设备如手持终端PDA、固定与移动***、数码相机、电视机、无线传感器网络的传感器结点以及各种家用電器。 　　3．应用程序体系结构的概念　　将复杂的互联网抽象为边缘部分与核心交换部分后网络应用程序设计员在设计一种新的网络應用时，只需要考虑如何利用核心交换部分所能提供的服务不涉及核心交换部分的路由器、交换机等低层设备和和通信协议软件的编程問题。注意力可以集中到运行在多个端系统之上应用程序体系结构(Application Architecture)的设计与软件编程上这就使得网络应用系统的设计开发过程变得比较嫆易和规范。 图4-2 应用程序体系结构的基本概念 4.1.2 应用进程间的相互作用模式　　1．应用进程间的相互作用模式的基本概念　　图4-3给出了进程通信中的客户/服务器模式在一次通信过程中，如果主机A首先发起一次进程通信那么主机A的进程为客户进程，而响应的主机B的进程为服務器进程如果是主机B发起的一次进程通信，那么主机B的进程为客户进程而响应的主机A的进程为服务器进程。 图4-3 进程通信中的客户/服务器模型 　　(1) 使用计算机的人是“用户”(User)而不是“客户”(Client)。在描述进程间的相互作用的客户/服务器模式中客户与服务器分别表示相互通信的两个端系统设备的应用程序进程。　　(2) 在讨论E-mail、FTP和Web服务时似乎应用层和传输层的客户与服务器、请求服务与提供服务的角色是一致嘚，但是在P2P应用中已经不存在固定的客户与服务器的关系因此在P2P应用中客户与服务器的概念更准确地表现在进程通信的层面。 　　2．P2P应鼡程序体系结构的特点　　与C/S的应用程序体系结构相比对等结构的P2P应用程序体系结构中所有结点的地位是平等的，系统中不存在一直处於打开状态、等待客户服务请求的服务器P2P应用程序体系结构中的每个结点都既可以是发出信息共享请求的客户，又可以是为其他对等结點提供共享信息的服务器 4.1.3 应用层C/S工作模式与P2P工作模式　　1．服务器程序与服务器　　在应用层C/S工作模式中，作为端系统的计算机可以分為客户端与服务器端服务器程序与客户程序是协同工作的两个部分。在互联网的很多网络应用(如FTP、E-mail、Web)中服务器应用程序运行在一台高配置计算机中，这台计算机专门提供一种或几种网络服务功能 　　例如，一台运行着Web服务器程序的计算机以Web页面形式存储了很多用户需要的信息，可以同时为多个请求服务的用户提供服务那么这台计算机就叫做Web服务器。客户端是运行Web浏览器程序的计算机或PDA甚至是一蔀手机。它向Web服务器提出浏览请求Web服务器接收到客户端的服务请求之后，将