应用层包括了各种应用协议。
人和应用程序，通过应用协议来使用网络。
7.1.1 IP地址和域名
1.IP地址
Internet上的每台主机，都必须有一个唯一的标识——IP地址。
题外话：网络上的路由器也必须有IP地址。
TCP/IP模型中网际层的IP协议，就利用IP地址来传递信息。
IPv4的地址由32位(4个字节)构成，通常采用点分十进制写法。
点分十进制(Dotted decimal notation)：IP地址以10进制(0~255)按4个字节写做4段，以 . 分隔。
IPv4的点分十进制是和IPv6的冒分十进制相区别的。比如：3FFE:FFFF:7654:FEDA:1245:BA98:3210:4562
IP地址的语义由2部分构成：
- 网络标识：
- 主机标识：
IP地址按地域(国家、地区）分配和管理，管理机构是 Inter NIC(Internet Network Information Center)。
IP地址分为了5类：
ABC类是分配给主机/路由器的普通IP地址，D类是组播(或称多播)IP地址。E类是实验性地址。
因为ABCDE类的开头比特位绝不相同，因此：理论上不存在相同IP不同主机的情况。
由IP地址的结构可以计算出各类地址的范围：
| 地址分类 | 范围下限 | 范围上限 |
|---|---|---|
| A类 | 0.0.0.0 | 127.255.255.255 |
| B类 | 128.0.0.0 | 191.255.255.255 |
| C类 | 192.0.0.0 | 223.255.255.255 |
注意：
理论上，A类地址的范围是 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255，网络标识的范围 0 ~ 127。
但实际上， A类地址的网络标识范围只有 1~126，因为：
- 网络标识 127(0111 1111)+任意主机号=127.x.x.x ：是环回地址。
- 网络标识段为全0(0000 0000)的也是主机地址，但比较特殊。
- 主机号也为全0(0.0.0.0) : 可以做源端但不可以做目的端，代表的是网络上的主机。
- 主机号不全为0：可以做源端但不可以做目的端，只是它代表的是网络上特定的主机。
因此，A类地址中，网络标识 1(0000 0001) ~ 126(0111 1110) 是非特殊的网络标识范围。
另外，对于任意的网络号，主机号全1的地址是广播地址。
广播地址不可以做源端，只能做目的端。
根据网络号的不同，广播地址分为：
- 网络号全1，主机号全1：受限的广播，广播信号不会被路由器转发
- 网络号非全1全0，主机号全1：向网络号所在的网络广播
- 网络号非全1/全0，主机号全1，存在子网划分：向子网广播
广播这一块还太粗糙，需要后续整理归纳，todo。
子网掩码
即使是C类地址，可分配的主机IP地址仍然非常大，而IP资源是有限的，为了节约IP资源，可以在主机标识部分用子网掩码再划分出子网(subnet)。
子网掩码和IP地址一样，也是32位，但它的主机标识部分为全0，仅ABC地址网络标识段+子网段有值。
IP地址 AND(逻辑与) 子网掩码 = 带子网的网络标识段
可以把子网掩码的二进制位数写在IP地址后面 IP/n。
- A类的默认子网掩码: 255.0.0.0（255=1111 1111，缩写成“/8”，表示网络标识占了8位）;
- B类的默认子网掩码: 255.255.0.0（/16）;
- C类的默认子网掩码: 255.255.255.0(/24)
/30 = /(24 +6): C类地址的基础上，再占用6位来划分子网，255.255.255.252，
/32 = /(24+8): C类地址基础上，再占用8位划分子网，255.255.255.255
回答：必须这样！这样才能够从父级子网中划分。
问题： IP相同，子网掩码不同可能吗？
回答：
不可能。
定义了 0xxxxxxx这个子网，其他子网就不能使用0开头，不能再定义00xxxxxx和01xxxxxx，但允许继续定义10xxxxxx或者11xxxxxx。
如果把 0xxxxxxx 和 1xxxxxxx 都定义了，就不能再定义其他子网了。
2.域名
TCP/IP网络中的主机和网络设备使用IP地址进行通信，但IP地址不方便人类记忆和使用，因此引入了域名系统，在IP地址和域名之间建立了映射关系。
域名只是一个逻辑概念，和具体的IP地址无关，只要管理机构允许，任意IP和任意域名都可以建立对应关系。
域名和物理网络、主机的物理位置都无关。
域名采用了层次结构的、基于“域”的命名方案。
扩展： 什么是域？windows domain vs network domain 回答：
Network domain
简单的说，Windows 域只是域的一种形式而已。
7.1.2 域名系统的概念
域名系统(DNS，Domain Name System)管理了Internet上的域名。
注意：
独立于Internet的局域网，也可以通过架设 DNS服务器，建立主机和域名之间的映射，方便局域网内的用户记忆和访问主机，此情况下，可以使用 Internet上已经存在的域名，或者使用从未存在过的域名，因为这个域名仅仅在局域网内使用，并不会和 Internet 上的域名有何关系，所以没有影响。
DNS是一个分布式数据库系统(DBS,DataBase System)，包括：
- 域名空间：是指域名+网站空间（虚拟主机），而非字面意义：域名的空间
- 域名服务器：
- 地址转换请求程序
域名是一个树状结构，根节点是顶级域名，下面是二级域名，最下面的是主机名称。
域名的书写方法：主机名. ... N级域名. ... 二级域名.顶级域名
说明：
顶级域名就是1级域名，N级域名就是 N-1级域名的前缀。
在域名树中，：
- 主机域名：叶节点，是某个域中某台主机的名称。比如：www.ecust.edu.cn(注意：www只是是主机名称而未标明所在域，完整的写法才叫主机域名)
- 网络域名：非叶节点，是某个网络域的名称。比如：ecust.edu.cn
同一域中的主机，有着相同的网络域名，仅主机名不同。
不同域中的主机，可以采用相同的主机名。
因此，Internet中的两台主机，其域名必定唯一。
顶级域名（1级域名）有3类：
- 国家地区顶级域名：cn, us, hk...
- 国际顶级域名：int (国际性组织)
- 分类顶级域名：com, net , org, edu
二级域名由各国家自行制订。比如我国就由：
- 类别域名：6个, ac, com, edu , gov, net, org
- 行政区域域名：34个, bj, sh, cd
强调：
- 域名和物理网络没有关系，而是与DNS系统如何管理网络中的主机有关，比如同一物理网络中，某些主机可以分配域名，某些则没有域名。
- 域名和IP地址中的子网叶没有关系，理由同上。
- 一台主机可以拥有多个域名。可能是一个IP映射多个域名，也可能该主机有多个IP(多个网卡)，每个IP对应一个域名。
7.1.3 域名解析原理
运行了域名服务器程序的主机，称为域名服务器。
域名服务器通常是网络中专设的主机。
域名解析过程：
应用程序要将一个域名解析为IP地址时，就会调用域名解析函数(Resolve)。
域名解析函数把要解析的域名放在DNS请求中，以UDP报文的形式发送给本地域名服务器。
如果本地域名服务器查找到该域名对应的IP地址，就返回UDP应答报文，应用程序获得IP地址后就进行通信。 如果本地域名服务器不能找到对应的 IP，就会向更上级域名服务器发送DNS请求。
如果上级域名服务器也不能解析，DNS请求会发送到根域名服务器
根域名服务器管辖了顶级域名，但它通常不负责域名解析，不过它记录了待解析域名中下级域名的IP地址，并将DNS请求转发到该下级域名服务器，下级域名服务器同样将DNS请求转发到再下级域名服务器，最终抵达授权域名服务器，由授权域名服务器返回IP地址。