@网络通信及dns解析

时间:2024-03-17 18:59:25

网络通信

一.网络通信的实现

#想实现网络通信,每台主机需具备四要素
本机的IP地址
子网掩码
网关的IP地址
DNS的IP地址
#获取这四要素分两种方式

1.静态获取

   即手动配置

2.动态获取

     通过dhcp获取

#以太网头	ip头	   udp头	   dhcp数据包
 
 (1)最前面的”以太网标头”,设置发出方(本机)的MAC地址和接收方(DHCP服务器)的MAC地址。前者就是本机网卡的MAC地址,后者这时不知道,就填入一个广播地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF。

 (2)后面的”IP标头”,设置发出方的IP地址和接收方的IP地址。这时,对于这两者,本机都不知道。于是,发出方的IP地址就设为0.0.0.0,接收方的IP地址设为255.255.255.255。

 (3)最后的”UDP标头”,设置发出方的端口和接收方的端口。这一部分是DHCP协议规定好的,发出方是68端口,接收方是67端口。

 


二.通信实现的过程

 1.  数据包构造完成后,就可以发出了,以太网是广播发送,同一个子网络的每台计算机都会收到了这个数据包,因为接收方的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF,看不出是发给谁的,所以每台都会收到这个数据包的计算机,还必须分析这个包的IP地址,才能确定是不是发给自己的。当看到发出方IP地址是0.0.0.0,接收方是255.255.255.255,于是DHCP服务器知道”这个包是发给我的”,而其他计算机就可以丢弃这个包。

 

2.  DHCP服务器读出这个包的数据内容,分配好IP地址,发送回去一个”DHCP响应”数据包。这个响应包的结构也是类似的,以太网标头的MAC地址是双方的网卡地址,IP标头的IP地址是DHCP服务器的IP地址(发出方)和255.255.255.255(接收方),UDP标头的端口是67(发出方)和68(接收方),分配给请求端的IP地址和本网络的具体参数则包含在Data部分。
新加入的计算机收到这个响应包,于是就知道了自己的IP地址、子网掩码、网关地址、DNS服务器等等参数

三.DNS域名解析

1.dns的出现
    在互联网中,其实没有类似于www.xxx.com这种域名方式,而替代的是以IP地址,如222.222.222.222,那我们在IE地址栏中应当输入222.222.222.222才能打开网站www.xxx.com,但我们细想一下,互联网上的网站成千上万,如果每个网站登陆都需要记住一大串数字,那是不是特别不方便,对于记忆力不强的人,根本无法记住这么烦琐的数字。这个时候DNS就出现了,它的作用就是将222.222.222.222解析为www.xxx.com,那么我们登陆的时候就直接输入域名就可以了。

  
2.dns的作用
   计算机为什么一定要设置DNS才能上网?
   有些朋友可能会发现,为什么我可能登陆QQ、MSN,但却打不开网页呢?其实大部分原因都是因为DNS服务器故障造成的,DNS服务器地址是唯一的,是运营商提供给终端用户用来解析IP地址及域名的关系,而如果不设定DNS服务器地址,那么就无法查询地址的去向,自然也就打不开网页,而QQ、MSN等即时聊天软件,采用的是UDP传输协议,即不可靠传输协议,无需提供DNS服务器地址,也同样可以登陆。
3.dns的查询
1>递归
    主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。所谓递归查询就是:如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址,
那么本地域名服务器就以DNS客户的身份,向其它根域名服务器继续发出查询请求报文(即替主机继续查询),而不是让主机自己进行下一步查询。
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。

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2>.迭代
    本地域名服务器向根域名服务器的查询的迭代查询。迭代查询的特点: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:“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地服务器进行后续的查询。根域名服务器通常是把自己知道的*域名服务器的IP地址告诉本地域名服务器,
让本地域名服务器再向*域名服务器查询。*域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后,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当向哪一个权限域名服务器进行查询。
最后,知道了所要解析的IP地址或报错,然后把这个结果返回给发起查询的主机

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3>两者比较总述

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4>.DNS查询类型
DNS的查询类型有20种,比较常用的查询类型有有A,NS,CNAME,PTR,MX等五种类型。以下分别介绍五种类型:

1)A:由DNS域名到IP地址的查询,即正向查询,编程中由函数gethostbyname实现。

2)PTR:由IP到域名的查询,即逆向查询,编程中由函数gethostbyaddr。

3)NS:查询解析的名字服务器(Name server)。

4)CNAME:查询DNS的别名。

5)MX:邮箱服务器查询。

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4.DNS解析流程举例

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如上图所示,我们将详细阐述DNS解析流程。

1、首先客户端位置是一台电脑或手机,在打开浏览器以后,比如输入http://www.zdns.cn的域名,它首先是由浏览器发起一个DNS解析请求,
如果本地缓存服务器中找不到结果,则首先会向根服务器查询,根服务器里面记录的都是各个*域所在的服务器的位置,当向根请求http://www.zdns.cn的时候,
根服务器就会返回.cn服务器的位置信息。

2、递归服务器拿到.cn的权威服务器地址以后,就会寻问cn的权威服务器,知不知道http://www.zdns.cn的位置。这个时候cn权威服务器查找并返回http://zdns.cn服务器的地址。

3、继续向http://zdns.cn的权威服务器去查询这个地址,由http://zdns.cn的服务器给出了地址:202.173.11.10

4、最终才能进行http的链接,顺利访问网站。

5、这里补充说明,一旦递归服务器拿到解析记录以后,就会在本地进行缓存,如果下次客户端再请求本地的递归域名服务器相同域名的时候,就不会再这样一层一层查了,
因为本地服务器里面已经有缓存了,这个时候就直接把http://www.zdns.cn的A记录返回给客户端就可以了。
5.DNS缓存
DNS缓存指DNS返回了正确的IP之后,系统就会将这个结果临时储存起来。并且它会为缓存设定一个失效时间 (例如N小时),在这N小时之内,当你再次访问这个网站时,系统就会直接从你电脑本地的DNS缓存中把结果交还给你,而不必再去询问DNS服务器,变相“加速”了网址的解析。

当然,在超过N小时之后,系统会自动再次去询问DNS服务器获得新的结果。所以,当你修改了 DNS 服务器,并且不希望电脑继续使用之前的DNS缓存时,就需要手动去清除本地的缓存了。
6.DNS缓存分类
1)浏览器DNS缓存(内存中): 浏览器会按照一定频率缓存DNS记录

2)本地操作系统DNS缓存(内存中): 如果浏览器缓存中找不到需要的DNS记录,那就去操作系统找。

3)本地HOSTS文件(硬盘中): Windows系统中位于C:\Windows\System32\drivers\etc

4)路由器指定的DNS(远程): 路由器自动获取DNS地址,也可以手动修改-登录后台设置DNS服务器地址
  ps:路由器DNS被篡改会造成域名劫持,你访问的网址都会被定位到同一个位置,但是IP直接可以访问

5)ISP的DNS服务器(远程):  ISP(Internet Service Provider互联网服务提供商、联通电信移动),ISP有专门的DNS服务器应 对DNS查询请求 

6)根服务器(远程,跨国): ISP的DNS服务器还找不到的话,它就会向根服务器发出查询请求
7.浏览器DNS查找顺序
浏览器DNS缓存->本地系统DNS缓存->本地计算机HOSTS文件->ISP DNS缓存->递归or迭代搜索

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8.清除DNS缓存
1>.打开cmd执行命令:ipconfig /all  可清除电脑缓存
2>.查看本地dns缓存命令:ipconfig /displaydns
3>.清除本地dns缓存命令:ipconfig /flushdns



#常见国内通用DNS地址:
   (国内用户推荐使用,速度较快!)
   首先DNS服务器地址添:114.114.114.114  (位于北京人民英雄纪念碑)
   备用DNS服务器地址添:114.114.115.115
   全球通用DNS地址(此DNS地址为谷歌服务器的)
   首选DNS服务器地址添:8.8.8.8
   备用DNS服务器地址添:8.8.4.4

四.网络通信流程

1.本机获取
本机的IP地址:192.168.10.10
子网掩码:255.255.255.0
网关的IP地址:192.168.10.1
DNS的IP地址:114.114.114.114
2.访问网站
打开浏览器,想要访问baidu,在地址栏输入了网址:www.baidu.com
3.dns协议
基于udp协议
udp是用户数据包协议,是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务
4.http
HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol(超文本传输协议)的缩写,HTTP 协议和 TCP/IP 协议族内的其他众多的协议相同, 用于客户端和服务器之间的通信

http类似于一个网络的开头
列如:
GET / HTTP/1.1
Host: www.google.com
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) ……

这里写图片描述

5 .TCP协议
  TCP,即传输控制协议(Transmission Control Protocol),是一种网络通信协议,旨在通过Internet发送数据包。
  TCP是面向连接的协议,是允许系统通过Internet进行通信的标准,它定义了如何建立和维护应用程序可以通过其交换数据的网络对话;保证了数据的传递,并保证数据包的发送顺序与发送数据包的顺序相同。
  TCP是OSI层中的传输层协议
   
   
   
   
   TCP数据包需要设置端口,接收方(Google)的HTTP端口默认是80,发送方(本机)的端口是一个随机生成的1024-65535之间的整数,假定为51775。

 #TCP数据包的标头长度为20字节,加上嵌入HTTP的数据包,总长度变为4980字节
6 IP协议
TCP数据包再嵌入IP数据包。IP数据包需要设置双方的IP地址,这是已知的,发送方是192.168.1.100(本机),接收方是172.194.72.105(Google)。

IP数据包的标头长度为20字节,加上嵌入的TCP数据包,总长度变为5000字节
7 .以太网协议
  IP数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址,发送方为本机的网卡MAC地址,接收方为网关192.168.1.1的MAC地址(通过ARP协议得到)。

   以太网数据包的数据部分,最大长度为1500字节,而现在的IP数据包长度为5000字节。因此,IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP标头(20字节),所以四个包的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。

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8 服务器端响应
经过多个网关的转发,Google的服务器172.194.72.105,收到了这四个以太网数据包。

根据IP标头的序号,Google将四个包拼起来,取出完整的TCP数据包,然后读出里面的”HTTP请求”,接着做出”HTTP响应”,再用TCP协议发回来。

本机收到HTTP响应以后,就可以将网页显示出来,完成一次网络通信。