應用層協議是規定在網絡上應用程序之間通信的一組規則和標準。它們在互聯網協議套件的最高層操作，負責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、與電子郵件相關以及實時通信到系統設計面試中主要使用的文件傳輸協議的關鍵應用協議。

理解客戶端-服務器模型

首先，讓我們了解客戶端-服務器模型，這是互聯網的基本架構，其中客戶端請求資源或服務，而服務器提供它們。這個模型是網絡編程和Web應用程序開發的核心。

當然，服務器也可以與其他服務器通信，而客戶端并不總是最終用戶；它通常只是另一個程序尋求數據。

這些數據傳輸規則由應用協議設置，規定了數據在網絡上如何傳輸和接收。

核心通信協議

最常見的協議是HTTP，它代表超文本傳輸協議，建立在TCP/IP之上。

它是一種請求-響應協議，但可以將其想象成一場沒有記憶的對話。每次交互都是分開的，沒有對過去的記憶 — 這意味著服務器不存儲請求之間的任何上下文；相反，每個請求包含所有必要的信息。

請注意，標頭包含URL和方法等詳細信息，而正文攜帶請求或響應的內容。

每個響應還包括狀態代碼，提供有關客戶端對服務器的請求結果的反饋。例如：

• 2xx 成功代碼 表示成功接收和處理請求。
• 3xx 重定向代碼：這表示用戶代理需要采取進一步的操作來滿足請求。
• 4xx 客戶端錯誤代碼：當請求包含錯誤的語法或無法滿足時使用。
• 5xx 服務器錯誤代碼：服務器無法滿足有效請求。

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器，但如果我們需要雙向連接怎么辦？

為了實現實時更新，我們使用WebSockets，它提供了在單個長連接上的全雙工通信通道，允許服務器向客戶端推送實時更新。

這對于需要持續數據更新而無需重復的HTTP請求-響應循環的應用程序至關重要。

比如聊天應用、實時體育新聞或股票市場信息，這些場景中活動不停，對話也是如此。

與電子郵件相關的協議

在與電子郵件相關的協議中，SMTP是互聯網上的電子郵件傳輸的標準。

它是在服務器之間發送電子郵件消息的協議。大多數電子郵件客戶端使用SMTP發送電子郵件，并使用IMAP或POP3之一檢索它們。

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

文件傳輸和管理協議

FTP是通過互聯網傳輸文件的傳統協議，通常用于網站維護和大數據傳輸。

它用于在客戶端和服務器之間傳輸文件，上傳文件到服務器或備份文件。

我們還有SSH（安全外殼），用于在不安全的網絡上安全地操作網絡服務。

它通常用于登錄到遠程計算機并執行命令或傳輸文件。

實時通信協議

我們還有實時通信協議，比如WebRTC，它實現了瀏覽器對瀏覽器的應用程序，用于語音通話、視頻聊天和文件共享，無需內部或外部插件。

這對于視頻會議和實時流媒體等應用程序至關重要。

一些其他流行的實時通信協議

包括：

• MQTT（消息隊列遙測傳輸）：MQTT是一種輕量級的消息傳遞協議，適用于處理能力有限且需要低帶寬的設備，例如物聯網設備。它針對高延遲或不可靠網絡進行了優化。
• AMQP（高級消息隊列協議）：AMQP是面向消息的中間件的協議，為企業級消息通信提供了強大的穩健性和安全性。例如，它與RabbitMQ等工具一起使用。

什么是RPC？

讓我們還談談RPC，即遠程過程調用，這是一種允許一臺計算機上的程序在服務器計算機上執行代碼的協議。它是一種在實際上將過程（方法或函數）調用為本地調用時抽象出網絡通信細節的方法。

因此，它抽象了網絡通信的細節，使開發人員能夠與遠程功能無縫交互，就像它們是應用程序的本地功能一樣。

許多應用層協議可能使用RPC機制執行其操作。例如：

• 在Web服務中，HTTP請求可能導致在后端執行RPC調用以處理數據或代表客戶端執行操作。
• SMTP服務器可能在內部使用RPC調用來處理電子郵件消息或與數據庫交互。

總結

當然，還有許多其他應用層協議存在，但這里涵蓋的協議是在Web開發中最常用且最重要的。