【计算机网络系列】FTP、DNS、DHCP

小鱼儿 2022-11-19 12:50 214阅读 0赞

# FTP #

FTP文件传输

*  把文件从一台主机发送到另一台主机
 *  C/S结构
    
     *  客户端软件
     *  服务端软件
     *  FTP协议

FTP使用TCP协议，端口21/20

*  控制连接：用于传递控制命令
 *  数据连接：用于传输文件

两种工作模式

*  主动模式
    
     *  控制连接：客户端开启临时端口，服务端监听端口21
     *  数据连接：客户端开启临时端口，并监听，通过Port 命令发送给服务端，服务端主动连接（端口20），发送数据
 *  被动模式
    
     *  控制连接：客户端开启临时端口，服务端监听端口21
     *  数据连接：客户端开启临时端口，发送命令PASV给服务端，服务端开启临时端口并监听（Port 发送给客户端），等待客户端连接，发送数据

# DNS #

Internet域名结构：树状层次结构

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如何进行域名到IP地址的转换？

*  大量按层次组织的DNS服务器实现的分布式数据库
 *  允许主机查询分布式数据库的应用层协议（进行域名和IP地址的转换）

层次结构

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*  根DNS服务器：管理顶级DNS服务器的域名和IP地址 a.root-servers.net ~ m.root-servers.net
    
     *  http://root-servers.org
 *  顶级DNS 服务器（TLD ：Top Level Domain）：
    
     *  负责com, org, net,edu等
     *  顶级域名和国家顶级域名，例如cn, uk, fr等
 *  权限DNS服务器（Authoritative ）管理该域或区内的域名和IP地址
    
     *  在Internet上能被用域名公开访问的主机，其组织机构都要提供DNS记录
     *  组织负责维护、服务提供商负责维护
 *  本地DNS服务器（Local DNS ）
    
     *  不属于DNS服务器的层次结构
        
         *  本地DNS服务器起着代理的作用，负责将DNS查询报
     *  文发送到DNS层次结构中，将查找结果返回给主机
        
         *  每个ISP（大学、系）都可以有一台或多台本地DNS
         *  主机接入网络，可以获得本地DNS的地址（例如DHCP）

DNS资源记录

*  所有DNS服务器存储了资源记录（RR：Resource Record）
    
     *  RR format: (name , value , type , ttl)
 *  Type =A， Name：主机域名，Value：IP地址
 *  Type=NS， Name：主机域名， Value：该域权威域名解析服务器的主机域名
 *  Type=CNAME，Name：某一真实域名的别名，Value：真实域名
 *  Type=MX，Name：主机域名，Value：该域的邮件服务器名

如何注册域名

*  例子：你刚刚创建了一个公司 “Network Utopia”
 *  在域名管理机构 (如Network Solutions) 注册域名 networkutopia.com
    
     *  向域名管理机构提供你的权威域名解析服务器的名字和IP地址
     *  域名管理机构向com顶级域名解析服务器中插入两条记录
    
        (networkutopia.com, dns1.networkutopia.com,NS)
        (dns1.networkutopia.com, 212.212.212.1, A)
    
     *  在权威域名解析服务器中为 www.networkuptopia.com 加入Type A记录，为networkutopia.com加入Type MX记录

DNS协议

*  采用UDP（或者 TCP)，端口号53
    
     *  采用 UDP 是因为为了低延时，并且连接 DNS 服务器的主机特别多，所以使用 UDP 可以减轻 DNS 服务器负担
     *  但是互联网最小链路的 MTU 为 576，那么 IP 分组的首部最大为 60字节，所以就剩下516字节，也就是说 UDP 报文不能超过 516 否则就可能会被分片，那么分片之后就很容易导致分片丢失，从而使整个 UDP 报文都失效，所以 DNS 服务器在返回查询结果的时候，如果报文大于 512 字节，那么就会改为使用 TCP 连接，以此来保证可靠。
 *  定义了**查询**和**响应**两种报文
 *  消息头部
    
     *  Identification: 16位查询编号，回复使用相同的编号
     *  flags：查询或回复、期望递归、递归可用、权威回答

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DNS解析

*  迭代查询：返回下一个需要查询的服务器地址
    
    ![image-20210105143217352][]
 *  递归查询：返回查询结果，上层DNS服务器负载加重（只有本地DNS才支持递归）
    
    ![image-20210105143159068][]

DNS缓存

*  每收到一个DNS响应报文，DNS服务器缓存该映射信息（动态，有生命周期）
 *  本地DNS服务器缓存TLD服务器的IP地址，因而很少去访问root服务器

DNS工作过程

*  DNS通常由其他应用层程序使用，将域名解析为IP地址
 *  例：
    
     *  用户主机浏览器请求URL：www.some.edu/index.html
     *  浏览器提取域名，运行DNS客户端程序，向本地DNS服务器发送包含主机域名的请求
     *  本地DNS服务器返回请求的应答，包含对应域名的IP地址
     *  浏览器向该IP地址的80端口发起TCP连接

# DHCP #

一个主机如何获得IP地址

*  “硬编码”：静态配置
 *  动态主机配置协议 DHCP（ Dynamic Host ConfigurationProtocol）：
    
     *  "即插即用”、允许地址重用、支持在用地址续租、支持移动用户加入网络

动态主机配置协议(DHCP)

*  传输层采用UDP协议传输，端口号67/68
    
     *  因为tcp协议是面向连接的，无法发送广播报文
 *  从 DHCP 服务器动态获取：
    
     *  IP 地址
     *  子网掩码
     *  **默认网关地址**
     *  **DNS 服务器名称与IP 地址**

工作过程

*  主机广播 “DHCP discover”(发现报文)
    
     *  主机广播发送DHCP服务器发现报文：目的IP地址： 255.255.255.255，源地址：0.0.0.0
 *  DHCP服务器利用 “DHCP offer” (提供报文) 进行响应
    
     *  DHCP服务器发送DHCP提供报文，报文包括：推荐IP地址、掩码、IP地址租用期
 *  主机请求IP地址: “DHCP request” (请求报文)
    
     *  主机广播发送DHCP请求报文，回应配置参数（一个或多个DHCP）
 *  DHCP服务器分配IP地址: “DHCP ack” (确认报文)
    
     *  DHCP服务器发送DHCP确认报文，确认对主机的参数配置

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DHCP：中继代理

*  在每个物理网络配置一台DHCP服务器，开销较大
 *  路由器不转发广播包
 *  中继代理：通常是一台路由器，中继代理知道用于该网络的DHCP服务器地址，将主机的DHCP消息进行转发  
    （单播，在DHCP消息中保存中继代理接口的IP地址）

关于DHCP

*  地址租用期：IP地址有效的时间段，到期之前，DHCP允许主机更新对IP地址的租用
 *  DHCP除返回IP地址外，还包括：子网掩码、默认网关、DNS服务器名字及IP地址…….
 *  DHCP，即插即用协议，具有将主机自动接入网络的能力，在移动应用方面存在缺陷

**小结**

应用层协议

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如何选择传输层协议：根据应用程序的需求

*  可靠传输
 *  吞吐量
 *  时延
 *  安全性

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