计算机网络初识

概念

• 协议： 一系列规则和约定的规范性描述
• 数字带宽： 指在单位时间内流经的信息总量
• 吞吐量： 实际的、可测到带宽
• 点到点（Point to Point）: 信源机 和 信宿机 之间 的通信 由一段一段的直接相连的机器间通信组成
• 端到端（End to End）：信源机 和 信宿机 之间 直接通信，好像拥有一条 直接的线路

参考模型/分层

分层原则： 信宿机 第 n 层 收到的对象 应与 信源机第 n 层 发送出 的对象完全一致。

分层模型

• OSI 七层模型
  • Applicaiton
  • Presentation 表示层
  • Session 会话层
  • Transport
  • Network
  • Data Link 数据链路层
  • Physical 物理层
• TCP/IP 四层模型
  • Application
  • Transport
  • Internet
  • Network Access
• 5 层混合参考模型
  • Application (数据流 Data stream)
  • Transport (数据段 Segment)
  • Network (分组 Packet)
  • Data Link (帧 Frame)
  • Physical (比特流 BIts)

物理层

物理层 提供透明的比特流传输，不关心比特流里携带的信息。 呈现 4 大特性

• 机械特性(mechanical characteristics)， 指明接口所有接线器的形状、尺寸、引脚数、排列等

• 电气特性(electrical)，指明在接口电缆的各条线 上出现 的电压 范围

• 功能特性(functional)， 某一电平 的电压 表示 何种意义

• 规程特性(procedural)，对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

信号的传输

信号在传输的过程中，可以看成由很多不同频率的分量的传输，因为 高频分量的不等量衰减，接收方收到的信号是衰减和**失真(变形)**的

截止频率：，一般从 0~fc 这一频段，振幅在传输过程不会明显衰减，fc 称为 截止频率

奈奎斯特定理 （无噪声 信道,理想信道）

• 最大 传输速率 = 2Blog_2V (bps)
• B, Hz, 物理带宽
• V 离散等级

香农定理 （有 噪声 信道）

• 最大 传输速率 = B log_2(1 + S/N) (bps)
• B, Hz, 物理带宽
• S/N, 信噪比 ， 分贝值 = 10 log_10(S/N)(dB), 例如 噪声 30dB， 则信噪比 S/N = 1000

传输介质

• 引导性 (有线)

  • 铜线 (同轴电缆，双绞线)
  • 光纤

• 非引导性(无线)

  • 无线电
  • 卫星

复用技术

• 频分多路复用 （FDM, Frequency Division Multiplexing)

  • 在干线起点，信道的频谱 被分成 若干频段，每个用户占据其中一段 来传输 自己的信号
  • 到了干线终点， 每个频段 的信号被单独分离出
  • 相邻用户 使用 的 频段之间，通常留有 一定的带宽，以免混淆。 此频段 为 保护带
  • 正校频分多路复用 （OFDM，Orthogonal FDM），没有保护带，频段之间 可相互重叠

• 波分多路复用 (WDM，Wavelength Division Multiplexing)

  • 按不同的波长，分成若干份，承载不同用户的光信号，到了终点，分离器分离出各子信号

• 时分多路复用 TDM（Time Division Multiplexing）

  • 在时间上共享信道，将时间划分为非常短的时间片
  • 每个用户周期性 地 在自己的时间片 内使用整个带宽

• 统计 时分多路复用 （Statistic TDM， STDM）

  • 按需分配：动态分配信道，不是用信道的用户不分配，分给有需要的用户使用

物理层设备

• 收发器(Transceiver)，将一种形式的信号 转变 成 另一中形式，负责收发信号
• 中继器(Reapter)，主要功能是再生信号 (去噪、放大)， 让线缆可以延伸得更远，不能过滤流量
• 集线器 (Hub)， 多端口 的中继器，再生信号，可作为 星型拓扑的中心，它收到一个信号，就广播出去
• 中继器、集线器 都扩大了冲突域

数据链路层

保障 数据传输的有效、可靠

• 处理传输错误： 差错检测 和 控制
• 流量控制：
  • 基于速度
  • 基于反馈

成帧

将原始的比特流分散到离散的帧中，叫成帧，成帧方法：

• 字符计数法
• 带字节/字符填充的标志字节法
  • 每一帧使用特殊的字节/字符作为 开始 或 结束
  • 容易造成 帧界 混淆
• 比特填充的比特标志法
  • 面向二级制位的帧格式，把所有需要传输的数据以比特位排开，以特殊的位模式01111110作为帧标志，
  • 当帧内容出现一个和帧标志相同的位串时 01111110, 则 在 5 个 1 后插入一个 0，变成 01111101,接收方 自动删除第 5 个 1 后的 0
• 物理层编码违例法
  • 在曼切斯特编码中，连续高电平或连续低电平 可用作 帧边界

差错处理

• 纠错， 发现错误，从错误中恢复出正确信息，其需要太多的冗余位，纠错开销大
• 检错，智能发现错误，不能恢复，但可采用重传， 主要采用 循环冗余码(CRC)

海明距离(Hamming Distance)

• 码字：包含数据位和校验位的 n 为单元

• 海明距离： 两个码字之间不同位的数目，异或的结果中，1 的个数

• 全部码字的海明距离：， 全部码字中任意两个 码字 之间 海明距离的最小值

• 海明距离的意义：如果海明距离为 d， 则一个码字需要发生 d 个 1 位错误 才能变成另外一个码字

海明距离与检错的关系

海明距离为 d+1 的编码 能监测出 d 为差错， 因为在距离为 d+1 的检验码中，只能改变 d 位的值，不可能产生另一个合法码。

海明距离与纠错的关系

海明距离为 2d+1 的编码，能纠正 d 位差错，因为此时，如果一个码字有 d 位发生差错，它仍距原来的码字距离最近，可以直接恢复为该码。

纠 1 位错的海明码

数据 m 位，冗余位人，编码后的码字位数 n(n=m+r)。因为要传输的数据位是 m 位，需要传输的正确的码字个数 是 2^m，全部码字的个数 2^n,如果每个正确码字 发生 1 位错，能够被纠错，至少发生 1 位错不会变成另外 1 个正确的码字，如果 n 位码字的每一位都发生一次跳变，变成一个错误的码字，那么每个码字至少需要 n+1ge 码字来表示它。所以：(n+1)*2^m <= 2^n, n = m +r; (m+r+1)<=2^r

滑窗协议

提高信道利用率

• 全双共
• 捎带确认
• 批量发送数据(滑窗技术，2 个滑窗)
  • 发送窗口，已经发送但还未被确认的帧的序号
  • 接收窗口，期望接收的帧的序号

滑动窗口基本概念

• 每个待发送帧 被 赋予 一个序列号 seq， seq 的取值范围 0 ~ 2^n -1 (n 位字段)
• 建立缓存区
  • 发送窗口， 缓存已发送、待确认的帧
    • 顺序接收来自网络层的分组，成帧，赋予序列号
    • 最多保存 W 个 已经发送、等待确认的帧
    • 窗口达到最大值 W 时，强制关闭网络层
  • 接收窗口，缓存期待接收的帧(序号)
    • 对进入窗口的帧 顺序提交网络层，产生确认
    • 落在窗口外的帧被丢弃

窗口滑动条件

• 接收方收到帧后，首先核对是否 为预期 帧号(frame_expected)，如果是，则 接收并移动接收窗口，frame_expected + 1
• 发送方 收到应答帧，核对 响应帧号 next_frame_to_send, 如果无误，从网络层取新的帧，移动窗口， next_frame_to_send +1

信道利用率

信道传输速率： b (bps)

每帧的大小：k (bits)

来回时间：R (sec)

则 信道利用率： k / (k + bR)

最大 窗口值 W = 2 * BD +1 (BD： 带宽-延迟积）

回退 N 帧

回退 N 帧：缓存在发送窗口中的出错帧以及其后续帧全部重发。 (重传帧数多，适用于信道出错率较小的情况)

• 定义序列号 seq 的取值范围和滑动窗口长度 W
• 发送方连续 发送至发送窗口满
• 接受窗口为 1， 对出错帧不确认(引发 超时)
• 发送方超时重传，从未被确认帧开始

累计确认

• n 号帧 的确认到达时，暗含一个 n-1,n-2…等 n 号帧之前的帧也被确认
• 当采用了累计确认，收到了 n 帧的确认，n 帧之前的帧都可以从缓存中删掉

滑动窗口长度 W 选择

• Seq = 0 ~ MAX_SEQ

• 发送窗口：W = MAX_SEQ

• 接收窗口： W = 1

选择性重传

选择性重传： 只重发出错帧 (重传帧数少，适用于信道质量不好的情况)

• 接收窗口 存储 差错帧 后继的所有正确帧
• 发送方 只重传 差错帧
• 接收方 接收 重传帧，按正确顺序 将 分组 提交 网络层

否定确认 NAK

• 加快出错帧的重传
• 对出错帧回送否定确认，使发方不再 等到超时再重传

滑动窗口长度 W 选择

• Seq = 0 ~ MAX_SEQ
• 接收方窗口 W = (MAX_SEQ + 1)/ 2
• 发送窗口 小于 接收 窗口

介质访问控制层

数据链路层被分成了两个子层

• 介质访问控制层 (MAC ,Madia Access Control)
• 逻辑链路控制层 (LLC ,Logical Link Control)

数据通信 3 中方式，单播、广播、组播

局域网中主要采用在共享信道上的广播

介质访问控制要解决：某一时刻由哪个工作站共享信道的问题， 通过多路访问协议（Mutiple Access Protocol）动态分配信道资源，提高信道利用率

多路访问协议

• 随机访问协议
• 站点争用信道，可能出现站点之间的冲突
• ALOHA 协议
  • ​ 任何一个站点都可以在成帧后立即发送，可能有冲突，并通过信号反馈，检测信道，以确定发送是否成功。如果发送失败，则经过随机延时后再发送
  • 冲突危险期：2t, 信道利用率 18.4%
• CSMA/CD 协议 ，带冲突检查载波侦听多路访问协议
  • 先听后发，边发边听，
    • 经侦听，如果介质空闲，开始发送；
    • 如果忙，持续帧听，一旦空闲立即发送
    • 如果发生冲突，等待一个随机分布的时间
  • 在发送的同时也接受自己的信号，监测发送情况，一旦收到的信号与发出的不一致，说明有冲突
  • 发送站 感知冲突后 立即停止发送，并且发送一个简短的阻塞信号，通知网上各站有冲突，都等待一段随机分布时间后，再按 CSMA/CD 方式重发该帧。
• 受控访问协议
  • 站点被分配占用信道，无冲突

二层交互/二层设备

可用网桥（Bridges）将很多 LAN 连接起来

网桥工作在 DLL 层，通过检查MAC 地址做出转发帧的决策。 它不检查网络层，所以，IPV4，IPV6 分组 均可穿越网桥

内部转发表？

• 扩散算法，当网桥不知道目的地址时（不在表中），它会将这帧从除来的 LAN 外的所有 LAN 转发出去
• 逆向学习，网桥从 到达帧的源地址 认识 到 源地址 对应的那台机 是在帧来的那个 LAN 上，并把它写入 MAC 地址表
• 凡往表中加入记录，也必须同时打下时戳
• 到达帧的源地址在表中已有记录，将时间戳更新为当前时间
• 网桥 周期 性地 扫描表，将那些超时的记录从表中删除

NIC 网卡

• 和上层通信
• 提供一个独特的 MAC 地址标识符
• 封装过程的一部分，为传输比特流打包
• 为访问共享介质提供访问策略
• 创建信号和介质的接口， 内建转发器

交换机

• LAN 交换机 是 多端口网桥
• 连接 LAN 网段
• 使用 MAC 表，决定帧 转发的端口
• 常被用来替换 集线器，以改善现有网络性能
• 支持 VLAN 虚拟局域网络
• 三种交互方式
  • 存储转发
  • 直通交换
  • 无分片交互

网络层

所做之事： 将源端 数据包 通过路由（路由选择），一路送到 接收方

IP 地址

• IP 地址，标识收/发数据的机器。32 位二进制位标识，约 43 亿个

  • 32 位 被 分成 4 个 8 位组
  • 相邻 8 位组之间 用 .分割
  • 每个 8 位组 转换成十进制，即 0 - 255

• IP 地址分类，A,B,C,D,E 5 类

  • A 类
    • 前 1 个字节 标识网络地址，后 3 个字节 标识 主机地址
    • 第 1 个字节 十进制表示 取值范围 0-127， 二进制，0000 0000 - 0111 1111
    • 网络总数 128 个，每个网络最多容纳 2^24 - 2 台 主机
  • B 类
    • 前 2 个字节标识 网络地址，后 2 个字节 标识 主机地址
    • 第 1 个字节用十进制表示 取值范围 128-191,二级制 1000 0000 - 1011 1111
    • 网络总数 2^14 个， 每个网络最多容纳 2^16 - 2 台 主机
  • C 类
    • 前 3 个字节 标识 网络地址，后 1 个 字节 标识 主机地址
    • 第 1 个字节 用十进制 表示 的取值范围 192 - 223 , 二级制 1100 0000 - 1101 1111
    • 网络数 2^21 个，每个网络最多容纳 256 (2^8 -2) 台主机
  • D 类 224.0.0.0 ~ 239.0.0.0
  • E 类 240.0.0.0 ~ 254.0.0.0
  • 网络地址： 主机部分 全为 0 的 IP 地址
  • 广播地址： 主机部分 全为 1 的 IP 地址
  • 保留的 IP 地址
    • 32 位全为 0 ，0.0.0.0， 当前主机
    • 32 位 全为 1，255.255.255.255 广播地址
    • 127.0.0.0, 环回地址
    • 127.0.0.1, 本机地址

子网规划

子网掩码

• 路由器使用子网掩码决定分组往哪个子网转发

• 路由器 采用 “AND”操作(目标 IP 和 子网掩码)，得到目的网络地址

广播地址： 主机部分全为 “1” 的 IP 地址

网络地址： 主机部分 全为 “0”的 IP 地址

某单位分到一个 C 类网络 193.71.56.0，要分成 5 个 子网，每个子网连接 20 台主机？

• 需要向最后 一个 8 位组(主机位) 借 3 位， 2^3 = 8, 可创建 8 个子网
• 剩下 5 位 可用 IP 地址 2^5 = 30, 大于 20，满足每个子网 20 台主机
• 子网掩码： 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1110 0000, 255.255.255.224, (或者 /27)

子网序号	网络地址/子网掩码	子网 网络地址	广播地址	可用地址范围
1	193.71.56.0/27 193.71.56.0/255.255.255.224	193.71.56.0	193.71.56.31 (000 11111)	193.71.56.1~30
2		193.71.56.32	193.71.56.63 (001 11111)	193.71.56.33~62
3		193.71.56.64	193.71.56.95 (010 11111)	193.71.56.65~94
4		193.71.56.96	193.71.56.127 (011 11111)	193.71.56.97~126
5		193.71.56.128	193.71.56.159 (100 11111)	193.71.56.129~158
6		193.71.56.160	193.71.56.191 (101 11111)	193.71.56.161~190
7		193.71.56.192	193.71.56.223 (110 11111)	193.71.56.193~222
8		193.71.56.224	193.71.56.255 (111 11111)	193.71.56.225~254

IP 寻址

IP 寻址、MAC 寻址？ 路由器处理分组，决策依据：路由表？

互联网和网络层

• 在网络层上，可以将整个互联网 看作 一组互联的子网络和自治系统
• IP 协议将整个互联网粘合起来
• IP 的任务就是提供一种尽力而为的方法，将数据报 从 源端 传送 到 目的端

路由器

路由器处理 接到一个分组后

• 打开分组， 提前出目的 IP 地址
• 确定目标网络，查找路由表
• 重新封装，转发， TTL-1，置换 源和目的 的 MAC 地址，计算校验和、可选分片等

除了路由表，路由器内部还有一种ARP 表（所有子网设备的 IP-MAC 映射）

动态路由协议

• 距离矢量 路由选择协议(DV)

  • 每个路由器 维护 两个 向量，Di (从该路由器到所有其他路由器的距离)和 Si(对应的下一跳)
  • 在邻居路由之间 交换 路由信息
  • 每个路由器 根据收到的信息，更新自己的路由表

  简单，交换的信息太大，路由信息传播慢，收敛慢，不适合大型的网络

• 链路状态 路由选择协议(LS)

  • 发现 其邻居节点们，了解它们的网络地址； 路由器启动时，发送一个特别的hello 分组，收到 hello 分组的路由器回发 一个应答，包含其全球唯一的名字

  • 设置到 每个邻居的成本度量， 测量往返时间，多次测量，设置该线路的开销

  • 构造一个分组 （周期性的构造、发送，或右特别事件发生，路由器 down），包含其 所了解的所有信息， 包括：

    • 发送方标识
    • 序列号， 随着新分组的产生而递增， 路由器会记录下 它 看到的所有 源路由器-序列号 对
    • 年龄
    • 邻居列表
    • 到邻居的成本/量度

  • 发送这个分组给所有其他的路由器

    当一个新分组到达时，路由器根据它的记录

    • 分组是新的，则泛洪，转发出去
    • 重复分组，则 丢弃
    • 如果分组的序列号 比对应 的源路由器发送到此 的序列号还小，则被当做过时信息被拒绝

  • 计算 到每个路由器的最短路径

    • 一旦 一个路由器 获得了全部的链路状态分组 ，就可以构造出全网络图
    • 使用 最短路径算法 计算路由器之间的最短路径
    • 计算的结果是一个树，形成相应的路由，安装在路由表中，引导数据分组的转发

NAT 网络地址翻译

NAT netaddress translate： 私有 IP 地址和公有 IP 地址之间的转换。

• 内部网络使用私人地址，当内网需要同外网通信时，私人地址转换成合法的公有地址
• NAT 转换器完成，其维护一个地址转换表
• 如果传输层不采用 TCP 或 UDP，采用其它的协议，NAT 将无法工作

**PAT port address translate： ** 将多个私有 IP 地址映射到 同一个公有 IP 地址 的不同端口

ICMP 互联网控制协议

• IP 分组传送不可靠，丢包，拥塞，延迟、抖动
• ICMP 用来向 源端 报告 问题或状况
• ICMP 也常用来测试网络

ICMP 工具

• ping 命令

  将向目标站点发送一个 ICMP 回声请求 报文，如果站点接受到该报文，必须向源站点发回 一个 ICMP 回声应答报文，则认为目的站点 是可达的，否则不可达

• tracert 命令

  通过 ICMP 超时报文 来 得到 一张途径 的路由器列表

  源主机向目的主机发送一个 IP 报文，并设置 TTL 为 1，到达第一个路由器时，TTL 减 1，为 0，则改路由器回发 一个 ICMP 数据报 超时报文，则源主机 取出路由器的 IP 地址 即为 途径的第一个路由端口地址，依此类推，发送第二个报文，设置 TTL 为 2，第三、第四个 IP 数据报，…… 直到 到达目的主机

ARP Address Resolution Protocol 地址解析

找到给定 IP 地址所对应的 MAC 地址

ARP 更高效优化措施

• 缓存 ARP 结果
• 在 ARP 请求中包括 源机 的 IP-MAC 地址的映射
• 每台机器在启动时，广播它的 IP-MAC 地址对

免费 ARP

当一台主机启动时，或接口的配置发生改变，会发送一个免费 ARP

缺省网关

当源设备需要的目的地址与自己不在同一个网络时，如果源 不知道 目的的 MAC 地址，它必须使用路由器的服务 使它的数据达到目的。

缺省网关， 与 源设备所处的网段相连 的路由器接口 上 的 IP 地址

拥塞解决

拥塞根源，负载 大于 资源

• 增加资源
  • 在某些点之间使用更多的通道 增加 带宽
  • 把流量分散 到 多条路径
  • 启用空闲或备份的路由器
• 降低负载
  • 拒绝 为某些 用户服务
  • 给某些 用户的服务 降低 等级
  • 让用户 更有预见性地 安排 其需求

抑制分组、逐条抑制

流量整形

调节数据传输的平均速率，突发数据流

• 漏桶， 每个时钟，仅允许固定数量分组发送出去，不稳定的流 变成 稳定流
  • 每个主机连接到网络的接口中 有一个 漏桶
  • 当桶 中有分组时，输出速率是恒定的，当桶空时，输出速率 为 0
  • 当桶满时，分组将别丢弃
• 令牌桶
  • 当大量数据突发时，令牌桶算法 允许输出加快到某种程度
  • 以每 T 秒 产生一个令牌的速度 往同中输入令牌
  • 一个分组要发送的时候，必须要从桶中取出一个令牌
  • 允许累积令牌，最多 n 个(令牌桶的容量)
• 其他，资源预留、准入控制、分组调度

传输层

UDP

• 无连接的传输协议
• UDP 数据段 ，8 字节 头部 + 数据
• 长度域表示的长度包括 头部 和数据 总共的长度
• 检验和 是可选的
• 端口范围 0 -65535

TCP

• 可靠的 端到端， 字节流

• 发：封装

  TCP 实体接收到本地进程的用户数据流，将其分割成不超过 64KB 的分片 (实践中，通常分割成 1460 字节，以通过以太网传输，1500 - 40 )

• 收：解封装

  当包含 TCP 数据段的报文 到达 某台机器时，被提交给传输实体，将其重构出原始的字节流

• TCP 连接 上 的每个 字节 都有 自己独有的 32 位 序列号

• TCP 使用的基本协议， 具有动态窗口大小的滑动窗口协议

TCP 数据段头

• 源端口，目的端口， 用来跟踪 同一时间内通过网络的不同会话，每个端口 对应一个应用程序
• 序列号， 字节号，32 位，初始序列号，随机产生
• 确认号， 期望接收的字节号 32 位
• TCP 段头长度，单位 32 位，4 字节
• 保留域/字段
  • 当紧急指针使用时，URG被置为 1，表明有紧急数据，优先处理； 紧急指针是一个相对于 当前序列号的字节偏移量，标明紧急数据从哪里 开始
  • ACK 可设置为 1/0, 1 表示 确认号有效，0 无效
  • PUSH， 带有 PUSH 标志的数据，应该立刻 送到上层，不需要缓存它
  • REST， 用来重置一个已经混乱的连接
  • SYN，用在连接建立的过程
    • SYN=1，ACK=0， 连接请求
    • SYN=1，ACK=1， 连接接受
  • FIN， 用来释放连接，它表示 发送方 已经没有数据要传输了，但 可以继续接收数据
  • Window size， 告诉对方 可以发送的数据字节数，从确认字节号开始

TCP 三次握手

三次握手建立连接是一个同步的过程，交换初始序列号，保证后续的每一个字节的可靠传输

• 第一次 ： 发方 连接请求， SYN=1，ACK=0， 初始序列号seq=x
• 第二次： 收方 回发 连接接受，SYN=1，ACK=1, 初始序列号seq=y, 确认号、期望接收的字节序列号 ack=x+1
• 第三次： 发方，最后确认，建立连接， SYN=0，ACK=1，序列号 seq=x+1, 确认号 ack=y+1

TCP 连接释放

任何一方在没有数据要传送时，都可以发送一个FIN 置位的 TCP 数据段

TCP 传输策略

• 接收端
  • 不请求对方发送短数据段
  • 延迟 窗口变更信息，使接收缓冲区足够大
• 发送方
  • 尽量不发送数据含量小的数据段
  • 缓存应用层的数据，达到一定量再发送

TCP 拥塞控制

拥塞检测（Congestion detection）， 所有 TCP 算法都假设超时是由拥塞引起的，并且通过监视超时情况来判断

拥塞控制（Congestion prevention），连接建立时，双方选择一个合适的窗口大小，接收方根据自己的缓冲区大小 来指定窗口的大小

拥塞窗口

发送方 需要维护 2 个窗口，接收者窗口，拥塞窗口(反映目前网络的容量)，取两者中较小的窗口

慢启动算法， 决定拥塞窗口大小

• 连接建立时，发送者 用当前使用的最大数据段长度 初始化 拥塞窗口，发送一个最大的数据段
• 如果在 定时器超期之前收到确认， 将拥塞窗口翻倍，然后发送数据端，直到超时
• 如果发送 4096 字节没问题，但发送 8192 字节，超时，则拥塞窗口设置为 4096 个字节

阈值

• 除了使用接收者窗口，拥塞窗口，还使用第三个参数阈值，初始为 64k
• 当一个超时发生时，阈值降为当前拥塞窗口的一半，同时将拥塞窗口设置为一个最大数据段长度
• 使用慢启动算法来 决定 网络容量，拥塞窗口增长到阈值时 停止指数增长
• 从这个点开始，每次成功的传输 都会让 拥塞窗口 线性增长

应用层

DNS 域名系统

• 域名 是大小写无关的
• 各组成部分的名字最多 63 个字符长，整个路径不超过 255 个字符
• 每个域名自己控制它 下面的子域的划分

资源记录

• 每个域，都可以有一组跟它相关联的资源记录
• DNS 的主要功能是将 域名映射到资源记录上
• 资源记录 包括 5 部分
  • 域名 Domain name, 此条记录适用于哪个域
  • 生存期 Time to Live， 指示 该 记录的稳定程度
  • 类别 Class， 对于互联网信息，总是 IN
  • 类型 Type， 什么类型的记录
    • A ， ipv4
    • AAAA， ipv6
  • 值 Value

域名解析

将域名 映射 为 IP 地址的方法、过程

• 应用程序 调用 解析器（resolver）的库函数，把名字作为参数传给该函数(gethostbyname())
• 解析器发送一个UDP 分组给本地 DNS 服务器，它会负责查找，并将对于 IP 地址返回给解析器
  • 如果查询的域名落在 该域名服务器的管辖范围内，它将返回权威资源记录 （来自管理该记录的权威机构，总是正确的，和缓存的记录不同，后者可能过期）
  • 如果本地没有该信息，那么本地域名服务器向 根域名服务器发送一条查询此域的消息
• 解析器返回结果给应用程序

优化方法，高速缓存，减少查询环节，提高效率