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详细讲解计算机网络——应用层_相关技巧_

2023-05-27 390人已围观

简介详细讲解计算机网络——应用层_相关技巧_

应用层协议

在传输层之上，便是应用层。传输层的 UDP 报文和 TCP 报文段的数据部分就是应用层交付的数据。

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应用层直接为用户提供服务，应用层有很多协议，每一个协议对应着计算机上的一个服务。

不同类型的网络应用有不同的通信规则，因此应用层协议是多种多样的，比如DNS、FTP、Telnet、SMTP、HTTP、RIP、NFS等协议都是用于解决其各自的一类问题。

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应用层协议(application-layer protocol)定义了运行在不同端系统上的应用程序如何相互传递报文。

应用层协议定义了：

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一、DNS

1、DNS 是什么

DNS 全名叫 Domain Name Server，中文俗称“域名服务器”

在 Internet 上域名与 IP 地址之间是一一对应的，域名虽然便于人们记忆，但机器之间只能互相认识IP地址，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS 就是进行域名解析的服务器，将域名(机器名) 转换为 IP地址。

DNS 是一个分布式数据库，提供了主机名和 IP 地址之间相互转换的服务。

这里的分布式数据库是指，每个站点只保留它自己的那部分数据。

如果整个因特网都使用一个域名服务器，负荷太大，所以 DNS 设计成一个分布式的数据库，即使单个主机出故障也不会妨碍整个 DNS 系统。

另外 DNS 使得大多数域名都能在本地解析，仅少量解析需要在因特网上通信，因此 DNS 效率很高。

域名和 IP 是一对一关系吗？

实际上域名和 IP 是多对多关系。
一个 IP 可以被多个域名指向（购买的虚拟主机）
一个域名下也可以有多个 IP（负载均衡）

2、域名结构

域名指的是用点符号分割的计算机名字。
IP地址对应着网络上的各个机器，但由于IP地址没有具体字面含义，难以记忆，有时IP地址还会经常更换。
引入域名来标识某台机器。域名是全球唯一的，每次申请域名，都会在域名服务器上查询是否存在。
所有域名都是以“ . ”开始的。

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域名结构是树状结构，树的最顶端代表根域名

下一层是 .com、.cn 等顶级域名。
再下层就是二级、三级、四级域名。

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顶级域名代表服务器或网站的性质常见有com（商用）、cn（中国）、net（提供信息）、edu（教育）、gov）等等。

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二级域名：每个人都可以申请的，可以在顶级域名下申请，比如 www.esyc.com中esyc就是一个二级域名。在二级域名下你就可以注册其他域名了。
三级域名：www.mail.esyc.com中mail就是三级域名。在www.esyc.com这个域名注册这个三级域名的时候无需在征得com域名的同意。即一个域创建子域的时候不需要征求上级同意。

当然域名可以3级可以4级可以5级等等，级别是没有限制的，只需要满足，一个域名的各个组成部分不超过63个字符长，总长不超过255个字符长。

3、域名服务器

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● 根域名服务器：最高层次的域名服务器，根域名服务器知道所有顶级域名服务器的域名和IP地址。任何一个本地域名服务器要对互联网上的任何域名进行解析，只要自己无法解析，就会首先求助于根域名服务器。

● 顶级域名服务器：管理在该顶级域名服务器下注册的所有二级域名。当收到DNS查询请求时，就给出相应的回答（可能是最后的结果，也可能是下一步需要去找的域名服务器的IP地址）。

● 权限域名服务器（权威域名服务器）：负责一个区的域名服务器。当一个权威域名服务器不能给出最终的查询结果时，就会告诉发出请求方，下一步应该去找哪一个权威域名服务器。

● 本地域名服务器（递归服务器）：主机发出 DNS 查询请求时，该请求首先会发给本地域名服务器。

理论上讲，任何标准域名的解析都需要经过层级式的域名解析。

即首先要通过第一层的根域名服务器的指引，才能去下面的顶级域名服务器寻找。

但是实际应用，提供接入服务的服务商的缓存域名服务器上可能已经有了域名与 IP 映射的缓存。

4、DNS 解析流程

● 在浏览器中输入 www.qq.com 域名，浏览器先检查自身缓存中有没有被解析过的这个域名对应的 IP 地址，如果有，就调用这个 IP 映射，完成域名解析。

● 如果浏览器缓存中未命中，操作系统会检查本地的 hosts 文件是否有该域名和 IP 的映射，如果有，就调用这个IP地址映射，完成域名解析。

● 如果 hosts 里也没有这个域名的映射，则向本地域名服务器（LDNS）发送请求，看是否有这个域名的映射关系，如果有，直接返回，完成域名解析。（LDNS 一般在城市的某个角落，距离你不会很远，一般都会缓存域名解析结果，大约 80% 的域名解析到这里就完成了）

● 如果 LDNS 仍然未命中，LDNS 就向根服务器发送查询请求，根服务器里面记录的都是各个顶级域所在的服务器 IP，根服务器会根据域名后缀返回对应的顶级域名服务器位置。当向根请求 www.qq.com 的时候，根服务器就会返回 .com 服务器的位置信息。

● LDNS 拿到 .com 的权威服务器地址以后，就会询问 .com 的权威服务器，知不知道 www.qq.com 的位置。这个时候 .com 权威服务器查找并返回 www.qq.com 服务器的地址。LDNS 继续向 www.qq.com 的权威服务器去查询这个地址，由 www.qq.com 的服务器给出了 IP 地址：202.173.11.10

● LDNS 服务器得到了 www.qq.com 对应的 IP 地址后以 DNS 应答包的方式传递给客户机，并把域名和对应的 IP 地址在本地缓存下来。

● 客户机根据 IP 地址建立连接，并在客户端缓存域名/IP映射。

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简单来说，其实只有四步：

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5、DNS 服务器查询方式

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（1）迭代查询

DNS 服务器会向客户机提供其他能够解析查询请求的 DNS 服务器地址。

当客户机发送查询请求时，DNS 服务器并不直接回复查询结果，而是告诉客户机另一台 DNS 服务器地址，
客户机再向这台 DNS 服务器提交请求，依次循环直到返回查询的结果为止。
迭代查询返回的是最佳的查询点或者主机地址。本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭代查询。

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（2）递归查询

DNS 服务器必须使用一个准确的查询结果回复客户机。

如果DNS 服务器本地没有存储查询目标的 DNS 信息，那么该服务器会去询问其他服务器（即代替客户机去查询，而不是让客户机自己进行下一步查询），并将返回的查询结果提交给客户机。
因此，递归查询返回的查询结果或者是所要查询的IP地址，或者是报错（表示无法查询到所需的 IP 地址）。主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。

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