應(yīng)用層協(xié)議是規(guī)定在網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用程序之間通信的一組規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。它們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議套件的最高層操作，負(fù)責(zé)端到端通信和用戶界面功能。

在本文中，我們將涵蓋所有核心通信、與電子郵件相關(guān)以及實(shí)時(shí)通信到系統(tǒng)設(shè)計(jì)面試中主要使用的文件傳輸協(xié)議的關(guān)鍵應(yīng)用協(xié)議。

理解客戶端-服務(wù)器模型

首先，讓我們了解客戶端-服務(wù)器模型，這是互聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)，其中客戶端請(qǐng)求資源或服務(wù)，而服務(wù)器提供它們。這個(gè)模型是網(wǎng)絡(luò)編程和Web應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的核心。

當(dāng)然，服務(wù)器也可以與其他服務(wù)器通信，而客戶端并不總是最終用戶；它通常只是另一個(gè)程序?qū)で髷?shù)據(jù)。

這些數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則由應(yīng)用協(xié)議設(shè)置，規(guī)定了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上如何傳輸和接收。

核心通信協(xié)議

最常見(jiàn)的協(xié)議是HTTP，它代表超文本傳輸協(xié)議，建立在TCP/IP之上。

它是一種請(qǐng)求-響應(yīng)協(xié)議，但可以將其想象成一場(chǎng)沒(méi)有記憶的對(duì)話。每次交互都是分開(kāi)的，沒(méi)有對(duì)過(guò)去的記憶 — 這意味著服務(wù)器不存儲(chǔ)請(qǐng)求之間的任何上下文；相反，每個(gè)請(qǐng)求包含所有必要的信息。

請(qǐng)注意，標(biāo)頭包含URL和方法等詳細(xì)信息，而正文攜帶請(qǐng)求或響應(yīng)的內(nèi)容。

每個(gè)響應(yīng)還包括狀態(tài)代碼，提供有關(guān)客戶端對(duì)服務(wù)器的請(qǐng)求結(jié)果的反饋。例如：

• 2xx 成功代碼 表示成功接收和處理請(qǐng)求。
• 3xx 重定向代碼：這表示用戶代理需要采取進(jìn)一步的操作來(lái)滿足請(qǐng)求。
• 4xx 客戶端錯(cuò)誤代碼：當(dāng)請(qǐng)求包含錯(cuò)誤的語(yǔ)法或無(wú)法滿足時(shí)使用。
• 5xx 服務(wù)器錯(cuò)誤代碼：服務(wù)器無(wú)法滿足有效請(qǐng)求。

最常用的HTTP方法包括GET、POST、PUT、PATCH和DELETE。

WebSockets：Web的活線

HTTP是一種單向連接，通常是從客戶端到服務(wù)器，但如果我們需要雙向連接怎么辦？

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新，我們使用WebSockets，它提供了在單個(gè)長(zhǎng)連接上的全雙工通信通道，允許服務(wù)器向客戶端推送實(shí)時(shí)更新。

這對(duì)于需要持續(xù)數(shù)據(jù)更新而無(wú)需重復(fù)的HTTP請(qǐng)求-響應(yīng)循環(huán)的應(yīng)用程序至關(guān)重要。

比如聊天應(yīng)用、實(shí)時(shí)體育新聞或股票市場(chǎng)信息，這些場(chǎng)景中活動(dòng)不停，對(duì)話也是如此。

與電子郵件相關(guān)的協(xié)議

在與電子郵件相關(guān)的協(xié)議中，SMTP是互聯(lián)網(wǎng)上的電子郵件傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。

它是在服務(wù)器之間發(fā)送電子郵件消息的協(xié)議。大多數(shù)電子郵件客戶端使用SMTP發(fā)送電子郵件，并使用IMAP或POP3之一檢索它們。

?IMAP（Internet Message Access Protocol）：IMAP從服務(wù)器檢索電子郵件，允許客戶端訪問(wèn)和操作消息，就像它們存儲(chǔ)在本地一樣，這對(duì)于需要從多個(gè)設(shè)備訪問(wèn)電子郵件的用戶非常理想。?POP3（郵局協(xié)議第3版）：POP3用于從服務(wù)器下載電子郵件到本地客戶端，通常在從單個(gè)設(shè)備管理電子郵件時(shí)使用。

文件傳輸和管理協(xié)議

FTP是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸文件的傳統(tǒng)協(xié)議，通常用于網(wǎng)站維護(hù)和大數(shù)據(jù)傳輸。

它用于在客戶端和服務(wù)器之間傳輸文件，上傳文件到服務(wù)器或備份文件。

我們還有SSH（安全外殼），用于在不安全的網(wǎng)絡(luò)上安全地操作網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

它通常用于登錄到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)并執(zhí)行命令或傳輸文件。

實(shí)時(shí)通信協(xié)議

我們還有實(shí)時(shí)通信協(xié)議，比如WebRTC，它實(shí)現(xiàn)了瀏覽器對(duì)瀏覽器的應(yīng)用程序，用于語(yǔ)音通話、視頻聊天和文件共享，無(wú)需內(nèi)部或外部插件。

這對(duì)于視頻會(huì)議和實(shí)時(shí)流媒體等應(yīng)用程序至關(guān)重要。

一些其他流行的實(shí)時(shí)通信協(xié)議

包括：

• MQTT（消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸）：MQTT是一種輕量級(jí)的消息傳遞協(xié)議，適用于處理能力有限且需要低帶寬的設(shè)備，例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。它針對(duì)高延遲或不可靠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化。
• AMQP（高級(jí)消息隊(duì)列協(xié)議）：AMQP是面向消息的中間件的協(xié)議，為企業(yè)級(jí)消息通信提供了強(qiáng)大的穩(wěn)健性和安全性。例如，它與RabbitMQ等工具一起使用。

什么是RPC？

讓我們還談?wù)凴PC，即遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用，這是一種允許一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的程序在服務(wù)器計(jì)算機(jī)上執(zhí)行代碼的協(xié)議。它是一種在實(shí)際上將過(guò)程（方法或函數(shù)）調(diào)用為本地調(diào)用時(shí)抽象出網(wǎng)絡(luò)通信細(xì)節(jié)的方法。

因此，它抽象了網(wǎng)絡(luò)通信的細(xì)節(jié)，使開(kāi)發(fā)人員能夠與遠(yuǎn)程功能無(wú)縫交互，就像它們是應(yīng)用程序的本地功能一樣。

許多應(yīng)用層協(xié)議可能使用RPC機(jī)制執(zhí)行其操作。例如：

• 在Web服務(wù)中，HTTP請(qǐng)求可能導(dǎo)致在后端執(zhí)行RPC調(diào)用以處理數(shù)據(jù)或代表客戶端執(zhí)行操作。
• SMTP服務(wù)器可能在內(nèi)部使用RPC調(diào)用來(lái)處理電子郵件消息或與數(shù)據(jù)庫(kù)交互。

總結(jié)

當(dāng)然，還有許多其他應(yīng)用層協(xié)議存在，但這里涵蓋的協(xié)議是在Web開(kāi)發(fā)中最常用且最重要的。