小码哥《网络协议从入门到底层原理》笔记（十）：应用层、域名、DNS解析

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应用层的常见协议

• 超文本传输：HTTP、HTTPS
• 文本传输：FTP
• 电子邮件：SMTP、POP3、IMAP
• 动态主机配置：DHCP
• 域名系统：DNS

域名(Domain Name)

• 用于IP地址不方便记忆，并且不能表达组织的名称和性质，人们设计出了域名（比如baidu.com）
  • 但实际上，为了能够访问到具体的主机，最终还是得知道目标主机的IP地址
  • 域名申请注册：https://wanwang.aliyun.com/
• 那干脆全程直接用域名，不用IP地址？
  • IP地址固定4个字节，域名随随便便都至少10几个字节，这无疑会增加路由器的负担，浪费流量
• 根据级别不同，域名可分为
  • 顶级域名（Top-level Domain, 简称 TLD）
  • 二级域名
  • 三级域名
  • ...

顶级域名的分类

• 通用顶级域名（General Top-level Domain，简称gTLD）
  • .com（公司D），.net（网络机构D），.org（组织机构D），.edu（教育D）
  • .gov（政府部门D），.int（国际组织D）等
• 国家及地区顶级域名（Country Code Top-level Domain，简称: ccTLDD）
  • .cn（中国D），.jp（日本D），.uk（英国D）
• 新通用顶级域名（New Generic Top-level Domain，简称: New gTLDD）
  • .vip，.xyz，.top，.club，.shop等

二级域名

• 二级域名是指顶级域名之下的域名
  • 在通用顶级域名下，它一般指域名注册人的名称，例如google，baidu，microsoft等
  • 在国家及地区顶级域名下，它一般指注册类别的，例如com，edu，gov，net等

DNS

• DNS的全称是：Domain Name System，译为：域名系统
  • 利用DNS协议，可以将域名（比如baidu.com）解析成对应的IP地址（比如220.18.38.148）
  • DNS可以基于UDP协议，也可以基于TCP协议，服务器占用53端口

服务器

• 客户端首先会访问最近的一台DNS服务器（也就是客户端自己配置的DNS服务器）
• 所有的DNS服务器都记录了DNS根域名服务器的IP地址
• 上级DNS服务器记录了下一级DNS服务器的IP地址
• 全球一共13台IPv4根域名服务器, 25台IPv6的DNS根域名服务器

IP地址的分配

• IP地址按照分配方式，可以分为：静态IP地址，动态IP地址
  • 静态IP地址
    • 手动设置
    • 适用场景：不怎么挪动的台式机（比如学校机房中的台式机），服务器等
  • 动态IP地址
    • 从DHCP服务器自动获取IP地址
    • 适用场景：移动设备，无线设备等

DHCP

• DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol），译为：动态主机配置协议
  • DHCP协议基于UDP协议，客户端是68端口，服务器是67端口
• DHCP服务器会从IP地址池中，挑选一个IP地址“出租“给客户端一段时间，时间到期就回收它们
  • 平时家里上网的路由器就可以充当DHCP服务器

分配IP地址的4个阶段

• DISCOVER：发现服务器
  • 发广播包(源IP是0.0.0.0，目标IP是255.255.255.255，目标MAC是FF:FF:FF:FF:FF:FF)
• OFFER：提供租约
  • 服务器返回可以租用的IP地址，以及租用期限、子网掩码、网关、DNS等信息
  • 注意:这里可能会有多个服务器提供租约
• REQUEST：选择IP地址
  • 客户端选择一个OFFER，发送广播包进行回应
• ACKNOWLEDGE：确认
  • 被选中的服务器发送ACK数据包给客户端
  • 至此，IP地址分配完毕

细节

• DHCP服务器可以跨网段分配IP地址么?（DHCP服务器、客户端不在同一个网段）
  • 可以借助DHCP中继代理（DHCP Relay Agent）实现跨网段分配IP地址
• 自动续约
  • 客户端会在租期不足的时候，自动向DHCP服务器发送REQUEST信息申请续约