应用层及其协议
前言
对于同⼀台设备上的进程间通信，有很多种⽅式，⽐如有管道、消息队列、共享内存、信号等⽅式，⽽对于不同设备上的进程间通信，就需要⽹络通信，⽽设备是多样性的，所以要兼容多种多样的设备，就协商出了⼀套通⽤的⽹络协议。这个⽹络协议是分层的，每⼀层都有各⾃的作⽤和职责，接下来就分别对每⼀层进⾏介绍。
一、应用层
最上层的，也是我们能直接接触到的就是应用层 ，我们电脑或手机使用的应用软件都是在应用层上实现。当俩个不同设备需要进行通信的时候，应用就把相关数据传给下一层，也就是传输层。
应⽤层只需要专注于为⽤户提供应⽤功能，不⽤去关⼼数据是如何传输的，就类似于，我们寄快递的时候，只需要把包裹交给快递员，由他负责运输快递，我们不需要关⼼快速是如何被运输的。
⽽且应⽤层是⼯作在操作系统中的⽤户态，传输层及以下则⼯作在内核态。
1.DNS协议
1.1DNS和域名
DNS（Domain Name System），域名系统。域指的是自治系统网络，名指的是IP对应的名字。域名系统可以将自治系统不容易记忆的IP，转化为容易记忆的域名，然后在通信的时候，再将域名解析为IP进行通信。
域名由点、字母、数字组成，点分割不同的域。例如对于www.taobao.com，com是*域，taobao是二级域，www是三级域。当然，还可以继续去分隔四级域、五级域等。*域是国际通用的。
1.2*域
1.国家专用的*域，例如cn（中国）、us（美国）、uk（英国）、ca（加拿大）；
2.通用的*域，例如com（商业机构）、net（网络服务器机构）、gov（*机构）、org（组织）等。
注意，edu是cn下的二级域。
1.3DNS服务器
DNS服务器，也叫域名服务器。只要有外网服务器，就可以搭建一个DNS服务器。
DNS服务器分为：
1.根域名服务器：最高等级的服务器，每个国家自行维护，分布在不同的国家，它可以知道所有的*域名服务器的地址；
2.*域名服务器：主要由不同国家和地区自行维护，用于解析*域名；
3.本地域名服务器：主要由各个公司、机构自行维护，用于解析二级、三级等域名。
如果一个本地域名服务器要查询baidu.com对应的IP，主要流程
1.首先要解析*域名com，如果它不知道去哪里找相应的*域名服务器，就会去查询根域名服务器，以获取到相应的*域名服务器的地址；
2.本地域名服务器去*域名服务器中查询，二级域名baidu应该去查询那个本地域名服务器，*域名服务器会告诉本地域名服务器，需要去查询的本地域名服务器的地址是多少；
3.本地域名服务器再去查询相应的本地域名服务器，查询baidu.com对应的IP是什么。
2.DHCP协议
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol），动态主机设置协议，是一个局域网协议，使用UDP协议进行通信。
DHCP提供了即插即用联网的功能，让在不同环境的计算机，可以不需要手动配置IP信息，即可使用网络。
在电脑IPV4协议的配置中，通过配置自动获取IP地址，可以启用DHCP协议，DHCP会给自动用户分配一个临时IP。这个IP是有“租期”的，如果“租期”到了，计算机仍然在使用这个IP，则可以“续租”。
DHCP为计算机自动获取IP的过程：
1.DHCP的监听端口默认是67，主机会使用UDP协议广播DHCP发现报文，通过这个发现报文发现DHCP服务器的位置；
2.DHCP服务器收到后，会回复DHCP提供报文，通知对方自己可以提供DHCP服务；
3.主机收到DHCP服务器的DHCP提供报文后，会向DHCP服务器发出DHCP请求报文，用于请求IP地址；
4.DHCP服务器响应请求，并提供IP地址。
3.HTTP协议与HTTPS协议
HTTP：是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，是一个客户端和服务器端请求和应答的标准（TCP），用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议，它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。
HTTPS：是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版，即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容就需要SSL。
HTTPS协议的主要作用可以分为两种：一种是建立一个信息安全通道，来保证数据传输的安全；另一种就是确认网站的真实性。
3.1http与https区别
HTTP协议传输的数据都是未加密的，也就是明文的，因此使用HTTP协议传输隐私信息非常不安全，为了保证这些隐私数据能加密传输，于是网景公司设计了SSL（Secure Sockets Layer）协议用于对HTTP协议传输的数据进行加密，从而就诞生了HTTPS。简单来说，HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全。
HTTPS和HTTP的区别主要如下：
1、https协议需要到ca申请证书，一般免费证书较少，因而需要一定费用。
2、http是超文本传输协议，信息是明文传输，https则是具有安全性的ssl加密传输协议。
3、http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。
4、http的连接很简单，是无状态的；HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比http协议安全。
3.2HTTPS的工作原理
我们都知道HTTPS能够加密信息，以免敏感信息被第三方获取，所以很多银行网站或电子邮箱等等安全级别较高的服务都会采用HTTPS协议。
客户端在使用HTTPS方式与Web服务器通信时有以下几个步骤，如图所示。
（1）客户使用https的URL访问Web服务器，要求与Web服务器建立SSL连接。
（2）Web服务器收到客户端请求后，会将网站的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端。
（3）客户端的浏览器与Web服务器开始协商SSL连接的安全等级，也就是信息加密的等级。
（4）客户端的浏览器根据双方同意的安全等级，建立会话密钥，然后利用网站的公钥将会话密钥加密，并传送给网站。
（5）Web服务器利用自己的私钥解密出会话密钥。
（6）Web服务器利用会话密钥加密与客户端之间的通信。
3.3HTTPS的优点
尽管HTTPS并非绝对安全，掌握根证书的机构、掌握加密算法的组织同样可以进行中间人形式的攻击，但HTTPS仍是现行架构下最安全的解决方案，主要有以下几个好处：
（1）使用HTTPS协议可认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器；
（2）HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全，可防止数据在传输过程中不被窃取、改变，确保数据的完整性。
（3）HTTPS是现行架构下最安全的解决方案，虽然不是绝对安全，但它大幅增加了中间人攻击的成本。
（4）谷歌曾在2014年8月份调整搜索引擎算法，并称“比起同等HTTP网站，采用HTTPS加密的网站在搜索结果中的排名将会更高”。
3.4 HTTPS缺点
虽然说HTTPS有很大的优势，但其相对来说，还是存在不足之处的：
（1）HTTPS协议握手阶段比较费时，会使页面的加载时间延长近50%，增加10%到20%的耗电；
（2）HTTPS连接缓存不如HTTP高效，会增加数据开销和功耗，甚至已有的安全措施也会因此而受到影响；
（3）SSL证书需要钱，功能越强大的证书费用越高，个人网站、小网站没有必要一般不会用。
（4）SSL证书通常需要绑定IP，不能在同一IP上绑定多个域名，IPv4资源不可能支撑这个消耗。
（5）HTTPS协议的加密范围也比较有限，在黑客攻击、拒绝服务攻击、服务器劫持等方面几乎起不到什么作用。最关键的，SSL证书的信用链体系并不安全，特别是在某些国家可以控制CA根证书的情况下，中间人攻击一样可行。
3.5http切换到https
如果需要将网站从http切换到https到底该如何实现呢？
这里需要将页面中所有的链接，例如js，css，图片等等链接都由http改为https。例如：http://www.baidu.com改为https://www.baidu.com
BTW，这里虽然将http切换为了https，还是建议保留http。所以我们在切换的时候可以做http和https的兼容，具体实现方式是，去掉页面链接中的http头部，这样可以自动匹配http头和https头。例如：将http://www.baidu.com改为//www.baidu.com。然后当用户从http的入口进入访问页面时，页面就是http，如果用户是从https的入口进入访问页面，页面即使https的。
PS：本文仅做学习参考，部分内容来源于网络。