上帝视角
应用层
我们前面介绍过TCP/IP模型的下三层，分别是网络接入层、网络层和传输层。它们都是为应用层服务的，传输应用层的各种数据，现在我们就来看看最高层的应用层。
应用层
在TCP/IP模型中，应用层提供的服务相当于OSI模型的应用层、表示层和会话层的服务总和。不仅包含了管理通信连接的会话层功能、数据格式转换的表示层功能，还包括主机间交互的应用层功能。
应用层功能
应用层的目的是向应用程序提供网络接口，直接向用户提供服务。相比于下层的网络协议，应用协议要常见得多，可能大家都听过HTTP、HTTPS、SSH等应用层协议。
应用层协议
TCP/IP模型中应用层位于传输层之上，传输层的端口号用于标识数据所对应的应用层协议。也就是说，有端口号的协议都是应用层协议。应用协议是终端设备之间的应用通信规则。应用之间交互的信息叫消息，应用协议定义这些消息的格式以及消息的控制或操作的规则。
应用协议与端口号
应用协议的通信方式可分为两类：
服务器和客户端模型P2P模型在服务器和客户端模型中，始终公开固定IP地址的主机为其它主机的应用程序提供服务，请求服务的主机之间不会互相通信。这些为其它主机提供服务的终端设备称为服务器，那些请求服务的主机则称为客户端。大多数应用层协议，都是这种模型。
服务器和客户端模型
在P2P模型中，没有特定的服务器或客户端，这些设备上安装的应用程序，可以在主机间建立对等连接，既可以提供服务，也可以接受服务。通常是大流量的应用程序采用P2P模型，比如：下载器等。
P2P模型
开发应用程序时，为了实现相应的功能和目的，可以使用现有的应用协议，也可以自己定义一个新的应用协议。同时，应用程序可以直接使用传输层以下的网络传输服务，开发者只需要关心选择哪种应用协议、如何开发即可，而不用考虑数据是如何传输到目的地。这也是TCP/IP分层模型的特点。
网络传输服务
应用程序有很多，包括Web浏览器、电子邮件、远程登录、文件传输、网络管理等。这些应用程序都会使用应用协议进行通信，应用协议正是为了实现应用程序的功能而设计和创造的。
应用程序
远程登录
网络设备的管理方式，分为本地管理和远程管理。远程管理是从本地主机登录到网络对端设备，向网络对端的设备发送管理数据，以实现设备管理的操作方式。通过远程管理，不仅可以直接使用主机上的应用，还可以对主机进行参数设置。远程登录主要使用Telnet和SSH两种协议管理网络设备。
远程登录
女神叫大刘去她公司修理网络，大刘都不用去女神的公司，直接远程登录解决问题。
Telnet
在实际工作中，除了个别无法远程管理设备外，大多会采用远程管理的方式，来管理设备的配置文件和系统文件。对比本地管理，远程管理不受物理位置限制，连上网络就可以对世界另一端的设备进行操控，更省去了插拔设备线缆、终端设置的过程，可以通过一个远程应用同时管理大量的网络设备。
Telnet协议定义了一台设备通过IP网络向远端设备发起明文管理连接的通信标准，可以在一台设备上通过Telnet协议与一台远端设备建立管理连接，并对远端设备实施配置和监控，这种方式的体验与本地登录设备并无区别。发起管理的设备为Telnet客户端，被管理的设备是Telnet服务器。因此，Telnet协议是一个典型的服务器和客户端模型的应用层协议。
Telnet协议
Telnet协议通过TCP协议建立服务器和客户端的一条连接，并通过这条连接向服务器发送用户名、密码和命令。Telnet协议使用的是TCP23端口，表示客户端在发起Telnet连接时，默认连接服务器的TCP23号端口。
当Telnet客户端输入命令后，这些命令通过TCP连接发送到23号端口，监听请求的守护进程Telnetd收到后，将命令发送给Shell，Shell为操作系统进行命令解释，然后操作系统执行Telnet客户端发出的命令。同理，操作系统按照相反的顺序，将命令执行的结果发回给Telnet客户端。
Telnet协议实现了远程命令传输，但是客户端和服务器跨越不可靠的公共网络时，在命令传输过程中可以截获Telnet通信的所有数据，然后使用截获的用户名和密码来通过Telnet服务器的身份认证，并登录到设备上对配置文件进行修改。
Telnet协议的安全隐患
Telnet协议存在重大安全隐患，不推荐在实验室之外的环境使用。
SSH
SSH协议全程是安全外壳协议，目的就是为了取代Telnet，SSH是加密的远程登录协议，提供更加安全的远程登录服务。使用SSH后会加密通信内容。即使信息被截获，由于无法解密，也无法了解数据的真正内容。
SSH协议
SSH协议常用版本是SSHv2，SSH客户端通过SSHv2协议与SSH服务器建立一条TCP的加密信道，建立这条安全信道的方式是让客户端使用服务器的RSA公钥来验证SSH服务器的身份。SSH协议默认使用TCP22端口。
如果客户端成功验证了服务器的身份，它们之间就会创建出一个会话密钥，并用双方协商出来的加密算法和会话密钥，对这个信道传输的数据进行加密。这样，两台设备之间就建立了一条安全的信道，使用这条安全信道发送密码，密码以密文的形式传输，通过服务器的身份认证。SSH就是通过这种方式建立加密信道，确保SSH服务器，也就是被管理设备的Shell免遭非法用户操作。
文件传输
除了远程登录，我们还需要从远端设备传输文件，文件传输协议提供的应用服务可以满足我们的需求。FTP是网络上文件传输的标准协议，FTP使用TCP作为传输协议，支持用户的登录认证和访问权限的控制。另一种常见的文件传输协议是TFTP协议，TFTP是一种简单的文件传输协议，不支持用户的登录认证，也没有复杂的命令。TFTP使用UDP作为传输协议，并有重传机制。
文件传输
FTP
FTP用于服务器和客户端之间传输文件，是IP网络上传输文件的通用协议。FTP采用客户端和服务器的模式，使用TCP协议提供可靠传输。FTP可以对登录服务器的用户名和密码进行验证，允许客户端指定文件的传输类型，并且可以设置文件的传输权限。
FTP使用两条TCP连接实现文件传输。一条是FTP控制连接，用来控制管理；另一条是FTP数据连接，用于数据传输。FTP控制连接用于传输FTP控制命令和命令执行的应答信息，比如登录用户名和密码的验证、发送文件的名称、发送方式的设置。这条连接在整个FTP会话过程中一直保持打开，通过ASCII码字符串发送请求和接收应答。在控制连接上无法发送数据，而FTP数据连接用于文件和文件列表的传输，仅在需要传输数据时建立数据连接，数据传输完毕后终止。
FTP协议
FTP控制连接使用的是TCP21号端口，也是FTP服务器的侦听端口，等待客户端的连接。在TCP21号端口进行文件GET（RETR）、PUT（STOR），以及文件表（LIST）等操作时，每次都会建立一个用于数据传输的数据连接。数据和文件表的传输正式在这个数据连接上进行的。
数据连接的TCP连接通常使用端口20。也可以使用PORT命令修改为其它值。
相同的一个文件，不同的操作系统可能有不同的存储方式。为了确保文件能够准确的传送给对方，常用2中传输模式：
ASCII模式ASCII模式是默认的文件传输模式。发送方把本地文件转换成标准的ASCII码，然后在网络中传输；接收方收到文件后，根据自己的文件存储方式，把它转换成本地文件。ASCII文件传输模式通常用于传输文本文件。二进制流模式二进制流模式也称为图像文件传输模式。发送方不做任何转换，把文件按照比特流的方式进行传输。二进制文件类型通常用于传送程序文件。在FTP数据连接过程中，有两种数据传输方式：主动方式和被动方式。
FTP主动传输方式，也称为PORT方式。采用主动方式建立数据连接时，FTP客户端会通过FTP控制连接向FTP服务器发送PORT命令，PORT命令携带参数：A1、A2、A3、A4、P1、P2，其中A1、A2、A3、A4表示需要建立数据连接的主机IP地址，而P1和P2表示客户端用于传输数据的临时端口号，临时端口号的数值为*P1+P2。当需要传输数据时，服务器通过TCP端口号20与客户端提供的临时端口建立数据传输通道，完成数据传输。在整个过程中，由于服务器在建立数据连接时主动发起连接，因此被称为主动模式。
主动模式
如果客户端在防火墙内部，主动方式可能会有问题，因为客户端的端口号是随机的，防火墙并不知道。默认安全策略，防火墙只会允许外部主机访问部分内部已知端口，阻断对内部随机端口的访问，从而无法建立FTP数据连接。这时，就需要使用FTP被动方式来进行文件传输。
被动方式也被称为PASV方式。FTP控制通道建立后，希望通过被动方式建立数据传输通道的FTP客户端会利用控制通道向FTP服务器发送PASV命令，告诉服务器进入被动方式传输。服务器选择临时端口号并告知客户端，命令参数和主动传输方式一致。当需要传输数据时，客户端主动与服务器的临时端口建立数据传输通道，并完成数据传输。在整个过程中，服务器是被动接收客户端的数据连接，所以被称为被动模式。
被动模式
采用被动方式时，两个连接都由客户端发起。一般防火墙不会限制内部的客户端发起的连接，这样就解决了主动方式下的问题。
TFTP
TFTP也是用于服务器和客户端之间传输文件的，对比FTP，TFTP没有复杂的交互接口和认证控制，适用于不需要复杂交互的网络环境。
TFTP采用客户端和服务器的模式，使用UDP协议传输，服务器使用端口号69侦听TFTP连接。由于UDP不能提供可靠的数据传输，因此TFTP使用超时重传机制确保数据正确发送。TFTP只能提供简单的文件传输能力，包括文件的上传和下载。不支持文件目录功能，也不能对用户的身份进行验证和授权。
TFTP下载
TFTP协议传输是由客户端发起的。当需要下载文件时，客户端向TFTP服务器发送一个读请求，然后从服务器接收数据，并向服务器发送确认；当需要上传文件时，由客户端向服务器发送一个写请求，然后向服务器发送数据，并接收服务器的确认。
TFTP上传
与FTP类似，TFTP传输文件有两种模式：netascii模式和octet模式。octet传输模式对应FTP的二进制流模式，用于传输程序文件；netascii模式对应FTP的ASCII模式，用于传输文本文件。
TFTP进行文件传输时，将传输文件看成是由多个连续的文件块组成。每一个TFTP数据报文中包含一个文件块，同时对应一个文件块编号。每次发完一个文件块后，就等待对方的确认，确认时指明块编号。发送方发完数据后，如果在规定时间内没收到对端的确认，那么发送方就会重新发送数据。发送确认的一方如果在规定时间内没收到下一个文件块数据，则重发确认报文。这种方式可以确保文件的传送不会因某一个数据的丢失而失败。
每次TFTP发送的数据报文中包含的文件块大小固定为
字节，如果文件长度恰好是
字节的整数倍，那么在文件传送完毕后，发送方还必须在最后发送一个不包含数据的报文，用来表示文件传输完毕。如果文件长度不是
字节的整数倍，那么最后传送的数据报文包含的文件块肯定小于
字节，正好作为文件结束的标志。电子邮件
电子邮件，顾名思义，就是指网络上的邮政。通过电子邮件，可以发送文字内容、图片，还可以发送报表数据等所有计算机可以存储的信息。电子邮件不受距离限制，可以与世界上任一的互联网用户互相联系。由于使用简易、投递迅速、易于保存、不受距离限制等特点，使得电子邮件已经成为人们普遍使用的一种应用。
电子邮件
大刘向女神发的第一封邮件。
通信架构
电子邮件在几十年的发展过程中出现了明显的变化，从原始的发送方电脑直接向接收方电脑发送电子邮件，演变成收发双方都使用邮件服务器代为收发邮件。通过这种方式，电子邮件通信不再依赖接收方当前是否在线，而电子邮件的通信过程由简单的发送方到接收方，演变成发送方电脑到发送方邮件服务器，发送方邮件服务器到接收方邮件服务器，以及接收方邮件服务器到接收方电脑的三个通信过程。并且参与通信的四方都不是直接相连，而是分别独立连接到互联网中。这个架构中，邮件发送方和接收方使用的电脑称为用户代理。
邮件架构
邮件地址
使用电子邮件时，需要拥有一个地址，这个地址叫做邮件地址，也叫邮箱地址。它相当于通信地址和姓名。我的电子邮件如下：
networkfox
qq.