1.7 网络传输--DNS
背景
随着接入网络主机的增多，IP 地址通讯的数字标识地址不便记忆。。
- 路由器喜欢 IP 地址，定长有层次结构
- 人们喜欢主机名，好记 hosts 文件：
- 记录主机名称和 IP 地址的对应表
- 输入主机名称，系统就会加载 hosts 文件并查找对应 IP
后来主机变多。。
- 文件服务器集中存放 hosts 文件，供下载
- 地址解析记录形成的文件同步到所有客机
互联网规模再扩大。。
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DNS 系统出现
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因特网采用层次树状结构的域名结构
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域名的结构为由“.”隔开的若干分量，分别代表不同级别的域名（域名级别从左到右依次升高），完整域名不超过 255 个字符
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各级域名由上一级的域名管理机构管理，最高的顶级域名由因特网名称和数字地址分配机构 ICANN 进行管理
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DNS（Domain Name System, 域名系统）
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因特网上作为域名和 IP 地址互相映射的一个分布式数据库
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域名解析（主机名解析），通过主机名得到该主机对应 IP 地址的过程。域名和 IP 地址的映射关系保存在域名服务器中，供其他应用查询
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正向解析：根据主机名称（域名）查找对应 IP 地址
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反向解析：根据 IP 地址查找对应的主机域名
DNS 服务器的部分层次结构： ![[Pasted image 20230806165529.png]]
- 从上到下依次：根域名服务器，顶级域名服务器和权威域名服务器
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根域名服务器：每个根域名服务器都知道所有顶级域名服务器的域名及其 IP 地址；因特网上公有 13 个不同 IP 地址的根域名服务器；当本地域名服务器向根域名服务器发送查询请求时，路由器会把查询报文转发给最近的一个根域名服务器。
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顶级域名服务器：它们负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名；当收到 DNS 查询请求时就会给出最终 IP 地址，也可能是下一级权限域名服务器的 IP 地址（查询是自上而下的）
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权限域名服务器：它们负责某个区的域名，每个主机的域名都必须到某个权限域名服务器处注册登记（所以它知道它管辖的区域的域名和 IP 地址的映射关系，还知道下级本地域名服务器的地址）；
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本地域名服务器：当一个主机发出 DNS 请求报文时，这个报文首先送往该主机的本地域名服务器。本地域名服务器起代理作用，会将该报文转发到上述的域名服务器的等级结构中。本地域名服务器离用户较近，一般不超过几个路由器的举例，也可能在同一个局域网中。本地域名服务器的 IP 地址（
ipconfig/all）直接配置在需要域名解析的主机中。
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- DNS 使用分布在各地的域名服务器来实现域名到 IP 地址的转换
- DNS 协议运行在 UDP 协议之上，端口号 53
域名解析过程
- 域名解析包含两种查询方式：递归查询，迭代查询
递归查询：
- 主机先向本地域名服务器进行递归查询
- 本地域名服务器收到递归查询的委托后，耶采用递归查询的方式向某个根域名服务器查询
- 根域名服务器收到递归查询的委托后，也采用递归查询的方式向某个顶级域名服务器查询
- 顶级域名服务器收到递归查询的委托后，也采用递归查询的方式向某个权限域名服务器查询
- 当查询到域名对应的 IP 地址后，查询结果会在之前受委托的各域名服务器之间传递，最终传回给用户主机 查询时递归下去，结果回溯回去，递归查询对被查询的域名服务器负担太大 如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名的 IP 地址，那么本地域名服务器就以 DNS 客户端的身份，向其他根域名服务器继续发送查询请求报文，即替主机继续查询，而不是让主机自己进行下一步查询
递归+迭代查询：
- 主机首先向本地域名服务器进行递归查询
- 本地域名服务器采用迭代查询，先向某个根域名服务器查询
- 根域名服务器告诉本地域名服务器，下一次应查询的顶级域名服务器的 IP 地址
- 本地域名服务器向顶级域名服务器进行迭代查询
- 顶级域名服务器告诉本地域名服务器，下一次应查询的权限域名服务器的 IP 地址
- 本地域名服务器向权限域名服务器进行迭代查询
- 权限域名服务器告诉本地域名服务器所查询的域名的 IP 地址
- 本地域名服务器最后把查询的结果告诉主机 当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的 IP 地址，要么告诉本地服务器下一步应该找哪个域名服务器进行查询，然后让本地服务器进行后续查询
![[Pasted image 20230806215514.png]]
高速缓存
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提高 DNS 查询效率
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减轻根域名服务器的负荷
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减少因特网上的 DNS 查询报文数量
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动态更新，windows 中
ipconfig/flushdns刷新 DNS 缓存 -
域名服务器为每项查询过的域名到 IP 地址的映射关系都设置了计时器
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不仅本地域名服务器，而且用户主机都需要高速缓存（不是hosts 文件）
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如果不久前有用户查询过某域名的 IP 地址，则本地域名服务器的高速缓存中应该存有该域名对应的 IP 地址，所以直接把高速缓存中存放的上次查询结果给用户
1.8 网络传输 UDP
![[Pasted image 20230807151651.png]]
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UDP (User Datagram Protocol, 用户数据报协议)
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一种无连接的面向数据报的传输层（第四层）协议
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提供面向事务的简单不可靠信息传送服务
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UDP 在 IP 报文的协议号是 17（在 IP 数据报的协议字段中，数字 17 表示该数据携带的是 UDP 数据，会将数据报传递给 UDP 协议处理程序进行处理）
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缺点：不提供数据包分组，组装并且不能对数据包进行排序（只是把应用程序传给 IP 层的数据报发送出去，无法得知报文是否安全完整到达）
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UDP 缺乏拥塞控制（congestion control），需要基于网络的机制来减少因失控和高速 UDP 流量负荷导致的拥塞崩溃效应（使用包队列和丢弃技术的路由器，数据报拥塞控制协议 DCCP。。。）
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UDP 用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用（传输数据前不用在客户和服务器之间建立连接没有超时重发等机制，所以传输速度很快），包括网络视频会议在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用 UDP 协议
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UDP 协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式。
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一个典型的数据包（？）就是一个二进制数据的传输单位。每个数据包的前 8 个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据
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UDP 报头 4 个字段，每个字段 2 个字节（即 16 个二进制位）
- 源端口（Source Port）
- 目的端口（Destination Port）
- 长度（Length），用于校验 UDP 数据包的数据字段和包含 UDP 数据报首部的“伪首部”。其校验方法用 IP 分组首部中的首部校验（？）
- 校验和（？）
![[Pasted image 20230807212109.png]]
伪首部：
- 伪包头（Pseudo Header）
- 是指在 TCP 的分段或 UDP 的数据报格式中，在数据报首部前面增加源 IP 地址，目的 IP 地址，IP 分组和协议字段，TCP 或 UDP 数据报的总长度等于 12 字节（？），所以构成的扩展首部结构
- 伪首部是一个临时结构，既不向上也不向下传递，仅仅保证可以校验桃子姐的正确性
![[Pasted image 20230807161134.png]]
TCP 和 UDP 的区别：
| 特征点 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 传输可靠性 | 面向连接 | 面向非连接 |
| 应用场景 | 传输数据量大 | 传输量小 |
| 速度 | 慢 | 快 |
UDP 协议 应用：
- 绝大多数 UDP 应用都不需要可靠机制，甚至可能因为引入可靠机制而降低性能
- 流媒体（多媒体游戏），IP 电话（VoIP）等
- UDP 不属于连接型协议，所以资源消耗小，处理速度快，所以音频，视频和普通数据在传送时使用 UDP 比较多（即使偶尔丢失一两个数据报，也不会对接受结果产生太大影响）
- 域名系统（DNS），简单网络管理协议（SNMP），路由信息协议（RIP）等
UDP 的单播、广播、组播
- 单播：用于两个主机之间端对端的通信。即一对一（客户端与服务器端点到点连接）。
- 广播：用于一个主机对整个局域网上所有主机通信。即一对所有。广播禁止在 Internet 宽带网上传输（广播风暴）。
- 组播（多播）：对一组特定的主机进行通信，而不是整个局域网上的所有主机。即一对一组。组播的重点是高效的把同一个包尽可能多的发送到不同的，甚至可能未知的设备。但是TCP连接是一对一明确的。 只有UDP才有广播、组播的传递方式。而TCP是一对一连接通信。
组播的优点：
- 具有同种业务的主机加入同一数据流，共享同一通道，节省了带宽和服务器的优点。
- 服务器的总带宽不受客户端带宽的限制。由于组播协议由接收者的需求来确定是否进行数据流的转发，所以服务器端的带宽时常量，与客户端的数量无关
- 与单播一样，多播是允许在广域网即Internet上进行传输的，而广播仅仅在同一局域网上才能进行。
