计算机网络学习笔记（4）

2.2.3 Web缓存

web缓存（也称代理服务器）是一种旨在不需要直接访问目标服务器即可满足用户需求的装置。

Web缓存的工作示意图如下所示

1. 浏览器创造一个到代理服务器的TCP协议，并且向其发送一个请求报文

2. 如果代理拥有对象服务器的副本，就向浏览器发送其存储的响应报文

3. 如果代理并不拥有相关对象，那么代理服务器就会向目标服务器建立TCP链接，发送一个请求报文，并获取响应报文

4. 代理接收到报文后，就在其本地空间中存储一份副本，并且向浏览器发送响应报文。

因此，代理服务器即扮演了浏览器的角色，又扮演了服务器的角色

使用代理服务器的原因

1. 由于代理和浏览器的相对距离更近，所以请求的响应速度会更快

2. 避免了由于信道拥挤带来的阻塞问题

3. web缓存减少了使用网络消耗的流量，因此就改善了应用性能

举例--cache的应用

参考如上图所示的网络连接，服务端路由器和客户端路由器由一条速率为1.54MBPS的链路链接，假设对象的平均长度为1MB，浏览器对服务器的平均访问速率为每秒15个请求。将此持续时延称为互联网时延

总的响应时间为浏览器请求对象到接收为止的所用时间。局域网链路强度为0.15，而接入链路上的流量强度为1，也就是极度拥挤

为了解决这个方案，可以使用两种方法

1. 将链路速率提高，比如154MBPS，但这样进行的开销较大

2. 在浏览器端接入一个WEB缓存，平均时延就会达到大约1.2s,效率大大提高

条件GET方法

然而，代理服务器也具有一个问题：如果服务器修改了相关信息，代理的报文就会和服务器不同。为了解决这个问题，HTTP协议本身具有一种机制避免这个问题，也就是条件GET。 

GET方法判断：
1. 请求报文使用get方法

2. 请求报文包含If-modified-since:

条件GET使用

假设代理服务器发送了请求，并且已经接收到了响应。那么，它也会同时存储报文的缓存日期。之后，一个星期后另一个浏览器请求同一个对象，那么就会由代理服务器发送GET条件检查服务端是否已经修改

 2.4 DNS：因特网目录服务

引入：用来识别一个自然人可以有很多方式，例如车牌号，身份证号等。但是用一些方式识别人有时候会比较麻烦，比如“138xxxxxxxx”先生等。

因特网的情况和人类一样，大部分主机使用主机名（例如www.google.com) 进行标识，但是，主机名几乎不提供主机在因特网中的位置信息。所以，也可以用IP地址识别主机

但是，IP地址虽然长度固定，却很难进行记忆。因此，我们需要一种将主机名和IP地址进行对应的工具，这就是DNS（domain name system）.DNS具有两个部分：

1. 一个分布式数据库

2. 一个用来查询该数据库的应用层协议

DNS的服务过程如下：

1. DNS客户端在同一台用户主机运行

2. 浏览器抽取主机名并传给DNS客户端

3. 客户端向DNS服务器发起一个请求

4. DNS客户端收到回答报文，包含主机名的IP地址

5. 浏览器能够发起TCP链接

除了以上的功能之外，DNS还能够：

1. 获取规范主机名（一个主机可能有多个别名，DNS可以获取其中的规范主机名）

2. 负载分配 在冗余服务器之间进行负载分配

DNS分布式设计原因

如果DNS按照集中式设计，那么其会具有以下缺点：

1. 单点故障 DNS崩溃即因特网瘫痪

2. 通信容量 DNS将会处理上亿请求服务

3. 远距离集中式数据库 如果物理距离过远，DNS会极大降低效率

4. 维护 集中式的数据库将会过于庞大难以维护

DNS的设计特点

1. 分布式、层次数据库

 如图所示，DNS使用按照层次结构映射分布的DNS服务器，这里先简单解释上图三种类型的服务器

1. 根DNS 服务器 提供TLD服务器的IP地址（TLD:.com/.org等）

2. 顶级域DNS服务器 提供权威服务器的IP地址

3. 权威DNS服务器 记录主机名和IP地址的映射

4. 本地DNS服务器 并不属于DNS服务器的层次结构 用户在本地通过该服务器获取IP地址

 如上图所示，比如主机地址在engineering.nyu.edu ，需要gaia.cs.umass.edu的IP地址

主机首先向本地DNS服务器发送DNS查询报文，之后本地服务器将报文发送至根服务器。根服务器向本地返回具有TLD为.edu的IP地址列表，本地服务器再向TLD服务器发送查询报文找到权威服务器，最后向权威服务器发送报文获取IP地址

在上图的迭代查询方式中，每次请求都要经过本地服务器。同时，DNS查询也可以通过递归方式进行。

 如上图所示，这样就形成了一条完整的查询链

2. DNS缓存

在一个请求链中，如果DNS接收到一个回答，它会缓存在回答中的信息。缓存并非是永久的，在一段时间后，DNS将会丢掉缓存信息

3. DNS记录

DNS的记录形式是一个四元组：

RR format: (name, value, type, ttl)

其中，TTL记录了记录应当从缓存中删除的时间，而name和value的值由type决定

1. type = A name是主机名 value是IP地址

2. type = ns name 是域名（foo.com）value是权威DNS服务器的主机名

3. type = cname value是名字为name的主机的规范主机名

type = mx value 是别名为name的邮件服务器的规范主机名

4. DNS报文

DNS服务器只有查询和回答报文两种，并且形式相同 内容如下

前12个字节--首部区域，识别用于标识查询，标志用于确定是哪种报文，剩下的字段显示了4类数据区中出现的数量

问题--正在进行的查询信息

回答--最初请求名字的资源记录

权威--其他权威服务器的记录

附加--其他有帮助的记录

 可以通过nslookup发送DNS请求，例如：

 可以获得目标服务器的IP地址

DNS服务器可能会收到DDOS攻击和欺骗攻击，但目前还没有成功案例