【校招 --阶段二 网络基础】DNS域名解析，ICMP协议、NAT技术
一、DNS域名解析
将域名转换为对应的IP地址的转换过程叫做DNS域名解析，这个过程被浏览器自动完成。
DNS背景
TCP/IP中使用IP地址和端口号来确定网络上的一台主机的一个程序. 但是IP地址不方便记忆.
于是人们发明了一种叫主机名的东西, 是一个字符串, 并且使用hosts文件来描述主机名和IP地址的关系.
最初, 通过互连网信息中心(SRI-NIC)来管理这个hosts文件的.如果一个新计算机要接入网络, 或者某个计算机IP变更, 都需要到信息中心申请变更hosts文件.其他计算机也需要定期下载更新新版本的hosts文件才能正确上网.这样就太麻烦了, 于是产生了DNS系统.一个
最初, 通过互连网信息中心(SRI-NIC)来管理这个hosts文件的.
如果一个新计算机要接入网络, 或者某个计算机IP变更, 都需要到信息中心申请变更hosts文件.
其他计算机也需要定期下载更新新版本的hosts文件才能正确上网.
这样就太麻烦了, 于是产生了DNS系统.
一个组织的系统管理机构, 维护系统内的每个主机的IP和主机名的对应关系. 如果新计算机接入网络, 将这个信息注册到数据库中;
用户输入域名的时候, 会自动查询DNS服务器, 由DNS服务器检索数据库, 得到对应的IP地址.
至今, 我们的计算机上仍然保留了hosts文件. 在域名解析的过程中仍然会优先查找hosts文件的内容.
域名的解析过程
域名解析的过程用的是UDP协议，因为UDP简单效率高
当在浏览器中输入www.baidu,com时，浏览器先检测蹦迪缓存中有没有对应地IP地址和端口号，如果有解析结束，如果没有就检查操作系统域名解析缓冲如果没有就像DSN服务器发送一个DNS请求，要求发送对应的IP地址和端口号，DNS将对应的IP地址和端口号发送到浏览器。
二、ICMP协议
ICMP协议是一个网络层协议
一个新建好的网络需要先进行一个简单的测试，来验证网络的畅通性但是IP协议并不支持可靠新传输，若丢包了，IP协议并不能通知传输层是否丢包以及丢包地原因。
ICMP功能
确认IP数据包是否成功到达目的地址
通知再发送过程IP数据包被丢弃地原因
ICMP也是基于IP协议工作的，但是他并不是传输层地功能，因此把他归结于网络层协议
ICMP报文格式
ICMP报文是加在什么地方？是加在IP报头的里面，因为他网络层地上层但是不属于传输层
ping
ping命令底层是一个ICMP协议，检测一个网络的连通性
注意, 此处 ping 的是域名, 而不是url! 一个域名可以通过DNS解析成IP地址.
ping命令不光能验证网络的连通性, 同时也会统计响应时间和TTL(IP包中的Time To Live, 生存周期).
ping命令会先发送一个 ICMP Echo Request给对端;
对端接收到之后, 会返回一个ICMP Echo Reply;
一个值得注意的坑
有些面试官可能会问: telnet是23端口, ssh是22端口, 那么ping是什么端口?
ping命令基于ICMP, 是在网络层. 而端口号, 是传输层的内容. 在ICMP中根本就不关注端口号这样的信息.
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三、NAT技术
NAT技术背景
之前我们讨论了, IPv4协议中, IP地址数量不充足的问题
NAT技术当前解决IP地址不够用的主要手段, 是路由器的一个重要功能;
NAT能够将私有IP对外通信时转为全局IP. 也就是就是一种将私有IP和全局IP相互转化的技术方法:
很多学校, 家庭,公司内部采用每个终端设置私有IP, 而在路由器或必要的服务器上设置全局IP;
全局IP要求唯一, 但是私有IP不需要;在不同的局域网中出现相同的私有IP是完全不影响的;
NAT IP转换过程
NAT路由器将源地址从10.0.0.10替换成全局的IP 202.244.174.37;
NAT路由器收到外部的数据时, 又会把目标IP从202.244.174.37替换回10.0.0.10;
在NAT路由器内部, 有一张自动生成的, 用于地址转换的表;
当 10.0.0.10 第一次向 163.221.120.9 发送数据时就会生成表中的映射关系;
NAPT
那么问题来了, 如果局域网内, 有多个主机都访问同一个外网服务器, 那么对于服务器返回的数据中, 目的IP都是相同
的. 那么NAT路由器如何判定将这个数据包转发给哪个局域网的主机?
这时候NAPT来解决这个问题了. 使用IP+port来建立这个关联关系
这种关联关系也是由NAT路由器自动维护的. 例如在TCP的情况下, 建立连接时, 就会生成这个表项; 在断开连接后, 就
会删除这个表项
为什么反向查表一定成功？因为IP地址+端口号可以 标识全网内唯一一个进程
NAT技术的缺陷
由于NAT依赖这个转换表, 所以有诸多限制:
无法从NAT外部向内部服务器建立连接;
装换表的生成和销毁都需要额外开销; 通信过程中一旦NAT设备异常,
即使存在热备, 所有的TCP连接也都会断开;
两个不同局域网的两台主机不能通信。
NAT和代理服务器
路由器往往都具备NAT设备的功能, 通过NAT设备进行中转, 完成子网设备和其他子网设备的通信过程.
代理服务器看起来和NAT设备有一点像. 客户端像代理服务器发送请求, 代理服务器将请求转发给真正要请求的服务
器; 服务器返回结果后, 代理服务器又把结果回传给客户端.
那么NAT和代理服务器的区别有哪些呢?
从应用上讲, NAT设备是网络基础设备之一, 解决的是IP不足的问题. 代理服务器则是更贴近具体应用, 比 如通过代理服务器进行,
另外像迅游这样的加速器, 也是使用代理服务器. 从底层实现上讲, NAT是工作在网络层, 直接对IP地址进行替换.
代理服务器往往工作在应用层. 从使用范围上讲, NAT一般在局域网的出口部署, 代理服务器可以在局域网做, 也可以在广域网做, 也可以
跨网. 从部署位置上看, NAT一般集成在防火墙, 路由器等硬件设备上, 代理服务器则是一个软件程序, 需要部署 在服务器上.
代理服务器是一种应用比较广的技术.
: 广域网中的代理. 负载均衡: 局域网中的代理.
代理服务器又分为正向代理和反向代理.
正向代理用于请求的转发(例如借助代理绕过反爬虫).
反向代理往往作为一个缓存.
代理原理
一条数据转发的过程
