应用层协议之DNS、DHCP

news2024/11/23 7:27:44

运输层为应用进程提供了端对端的通信服务，但不同的网络应用的应用进程之间，还需要有不同的通信规则。因此在运输层协议之上，还需要有应用层协议。

应用层中有这些常见的协议

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

这篇文章先来说说域名系统 DNS、动态主机配置 DHCP

域名

根据级别不同，域名系统可以划分为顶级域名、二级域名、三级域名，每一个域名都由标号序列组成，各标号之间用点隔开，如：mail.cctv.com

顶级域名（Top-level Domain） 分为以下三类。

国家顶级域名（Country Code Top-level Domain）：如 cn（中国）、us（美国）、uk（英国）
通用顶级域名（General Top-level Domain）：如 com（公司企业）、net（网络服务机构）、org（非营利性组织）、int（国际组织）、edu（教育机构）、gov（政府部门）
新通用顶级域名（New Generic Top-level Domain）：如 vip、xyz、top、club、shop

二级域名 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，如 google、baidu、microsoft
在国家及地区顶级域名下，它一般指注册类别的，如 com、edu、gov、net

域名最上层是根，用一个点（.）表示，然后依次往下是顶级域名、二级域名、三级域名、四级域名，类似树状结构。

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如域名 mail.cctv.com 中，com 是顶级域名，cctv 是二级域名，mail 是三级域名。

DNS

DNS（Domain Name System）可以基于UDP协议，也可以基于TCP协议，服务器占用53端口。

用户与互联网上某台主机通信时，需要知道对方的IP地址，但用户很难记住长达32位的二进制主机地址，所以在应用层为了便于记忆各种网络应用，除了IP地址，还有主机地址。域名系统DNS能够把互联网上的主机名字转换为IP地址。

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（比如顶级域名服务器记录了二级域名服务器的地址）

当我们需要查找 example.microsoft.com这个域名地址时，按照查找规则

首先会在本地名称查找，找不到返回根域名服务器的IP地址（Q1-A1过程）
接着去根域名服务器查找，找不到返回com顶级域名服务器的IP地址（Q2-A2过程）
再去com顶级域名服务器查找，找不到返回microsoft.com二级域名服务器地址（Q3-A3过程）
然后去microsoft.com 二级域名服务器查找，找不到返回 example.microsoft.com三级域名服务器地址（Q4-A4过程）
最后去example.microsoft.com三级域名服务器查找，终于找着了！（Q5-A5过程）

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我们的计算机中也会缓存dns记录，通过 ipconfig/displaydns可以查看

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也可以通过 ipconfig/flushdns清除缓存

IP地址

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地址需要手动设置，适用于不常移动的台式机（如学校机房中台式机），优点是便于维护和管理，可以针对指定的IP地址做一些设置，如禁用网络等。

动态IP地址从DHCP服务器自动获取IP地址，适合无线设备。比如带着笔记本到全是台式机的机房时，分配已有的静态IP地址可能会与其它台式机冲突，如果另外指定静态IP地址，那么笔记本到另外一个机房又不可用。

DHCP

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）动态主机配置协议，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。

DHCP发送IP地址存在四个阶段

① DISCOVER：发现服务器
发广播包（此时源IP是0.0.0.0，目标IP是255.255.255.255，目标MAC是FF:FF:FF:FF:FF:FF）
② 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（可能会有多个服务器提供租约）
③ RRQUEST: 选择IP地址
客户端选择一个OFFER，发送广播包进行回应
④ ACKNOWLEDGE：确认
被选中的服务器发送ACK数据包给客户端，此时IP地址分配完成

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