模块一 · 应用层
网络应用如何通信
你点击一个网页，究竟是谁在和谁说话？先理解网络应用的参与者、入口和需求，再进入HTTP、DNS等具体协议。
本章要解决的问题：你点击一个网页，究竟是谁在和谁说话？先理解网络应用的参与者、入口和需求，再进入HTTP、DNS等具体协议。
本章的证据来源：《计算机网络：自顶向下方法（原书第8版）》§2.1，纸书53–62页。本章使用教学情境，不声称采集了本机连接或真实请求。
先从一个例子理解概念
你在浏览器点开一个页面。我们先假设浏览器已经知道服务器地址，只研究“向它请求页面、收到页面”这段通信。域名解析怎样得到地址，会在DNS章节展开。
应用、进程与客户端/服务器
应用是浏览器、聊天工具等软件；进程是程序运行中的实例。网络应用的通信发生在进程之间，不只是笼统的“两台电脑通信”。
本例中，主动请求页面的浏览器进程扮演客户端，响应请求的Web进程扮演服务器。这是这次通信的角色，不是电脑永久的身份；一台机器可同时运行两种角色。
套接字与端点
套接字（socket）是进程使用网络服务的通信对象。可以先把它想成进程收发数据的“门”；它是软件对象，不是电脑上插网线的物理接口。
端点表示通信的一个入口。以普通TCP/IP程序为例，需要IP地址帮助找到目标主机的网络位置，并用端口区分应用端点。协议类型也影响端点含义，端口不是全球唯一的应用身份证。
继续同一个网页例子
这里先看服务分工，不学习报文首部和握手细节：
浏览器进程 → 本地socket → 运输服务 → 网络 → 服务器socket → Web进程
浏览器说“请求页面” Web进程生成响应应用层协议规定请求和响应表达什么、怎样处理，例如HTTP。运输服务提供进程间传送数据的能力，例如TCP的字节流服务。它们处理不同的问题。
浏览器不是把一句人话直接交给网卡；它按应用协议形成消息，再通过接口使用运输服务。程序通常不需要自己决定每台中间路由器的出口。
先问应用需要什么，再选择服务
| 应用需求 | 问的是什么 | 一个例子 |
|---|---|---|
| 数据完整性 | 能否接受缺失、重复或错误 | 文件传输希望得到完整内容 |
| 吞吐量 | 每秒需要交付多少数据 | 视频需要满足所选码率等条件 |
| 时延 | 多晚收到还可用 | 通话中迟到的数据可能失去价值 |
| 安全 | 内容、来源和身份需要什么保护 | 登录需要加密和可靠身份认证 |
这些需求不是互斥选项。视频既需要足够吞吐，也可能有时延要求；应用“能容忍部分丢失”也不意味着应无条件丢弃所有恢复机制。
TCP和UDP先认识到什么程度
TCP向应用提供面向连接的可靠、有序字节流服务，但不直接保证固定时延、最低吞吐量或加密。连接遇到持续故障也可能以错误结束，不保证永远能够完成传输。
UDP提供数据报服务，协议本身不保证送达、顺序或去重；应用或上层协议可以在其上增加可靠性、安全等机制。UDP不是“绝对快”，TCP也不是“只能慢”。
本模块先把运输层当作提供服务的部分；下一模块才推导它内部如何实现。套接字编程章会把这些概念变成具体接口操作。
客户端/服务器之外还有什么
P2P（对等方式）让参与者也能彼此提供资源或服务。它不意味着完全没有协调服务器，也不意味着所有参与者在每时每刻能力相同。后续内容分发章节再比较它与客户端/服务器方式。
本章小结
| 概念 | 先记住的意思 |
|---|---|
| 进程 | 正在运行的程序实例，通信的参与者 |
| 客户端/服务器 | 当前通信中发起请求与提供服务的角色 |
| socket | 程序收发网络数据的通信对象 |
| 端点 | 用于通信的入口，需结合协议、地址与端口理解 |
| 应用协议 | 规定消息语义与处理规则 |
| 运输服务 | 给进程提供数据传送能力，具体机制之后学习 |
自测题
5 题 · 先自己答，再展开对照
“浏览器向服务器请求页面”，实际通信的参与者是什么？
浏览器进程和提供Web服务的进程，通过各自socket使用网络服务。两台机器只是承载这些进程的设备。客户端和服务器是机器永久不变的身份吗？
不是，它们是具体通信的角色；同一机器可以运行客户端和服务器进程，同一程序也可在不同通信中承担不同角色。socket、IP地址和端口在例子中分别起什么作用？
socket是进程使用网络服务的对象；IP地址用于网络寻址；端口帮助区分应用端点，还需结合协议理解，不能把端口单独当成唯一进程身份。为什么选择运输服务之前要先说明应用需求？
不同应用对完整性、吞吐、时延和安全有不同要求，知道需求才能判断某个服务提供了什么、还需应用补充什么。TCP直接保证加密与固定时延吗？UDP上能构建可靠通信吗？
TCP本身不保证加密、固定时延或最低吞吐。UDP本身不保证可靠，但应用或上层协议可增加可靠性和安全等机制，不能仅以TCP/UDP名称判断快慢。
参考资料与适用范围
- 《计算机网络：自顶向下方法（原书第8版）》§2.1.1–2.1.6，纸书53–62页（PDF72–81页）：应用体系结构、进程、socket、寻址和运输服务需求。
- RFC 9293 §2：TCP提供的字节流服务
- RFC 768：UDP数据报与服务范围
修订核对日期：2026-10-13。本章是教学例子，没有本次或历史观察的具体测量值。TCP/IP端点说明限定在本章普通通信情境，不替代完整接口和协议规范。