网络协议系列文章

网络协议(一)：基本概念、计算机之间的连接方式

网络协议(二)：MAC地址、IP地址、子网掩码、子网和超网

网络协议(三)：路由器原理及数据包传输过程

网络协议(四)：网络分类、ISP、上网方式、公网私网、NAT

网络协议(五)：网络互联模型、物理层、数据链路层

网络协议(六)：网络层

网络协议(七)：传输层-UDP

网络协议(八)：传输层-TCP（三次握手、四次挥手原理）

网络协议(九)：应用层（域名、DNS、DHCP）

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网络分层对应的通信协议和数据名称

应用层的常见协议

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

一、域名（ Domain Name）

• 由于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/
• 根据级别不同，域名可以分为
  • 顶级域名（Top-level Domain，简称 TLD）
  • 二级域名
  • 三级域名
  • …

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

顶级域名的分类

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

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二、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220.181.38.148）
  • DNS可以基于UDP协议，也可以基于TCP协议，服务器占用53端口

DNS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的DNS根域名服务器、25 台IPv6的DNS根域名服务器

DNS常用命令

• ipconfig /displaydns 查看DNS缓存记录
• ipconfig /flushdns 清空DNS缓存记录
• ping 域名 ping 域名会自动解析DNS
• nslookup 域名 主动解析DNS

三、DHCP

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协议

• 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
  • 平时家里上网的路由器就可以充当DHCP服务器

分配IP的四个阶段

1. 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）
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
   • 注意：这里可能会有多个服务器提供租约
3. REQUEST：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
   • 至此，IP地址分配完毕

DHCP 细节

1. 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
2. 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
3. 常用命令
   • ipconfig /all：可以看到DHCP相关的详细信息，比如租约过期时间、DHCP服务器地址等
   • ipconfig /release：释放租约
   • ipconfig /renew：重新申请IP地址、申请续约（延长租期）