DHCP协议与域名系统

计算机网络与协议：

1、DHCP协议

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是一个用于局域网的网络协议，位于OSI模型的应用层，使用UDP协议工作，主要用于自动分配IP地址给用户，方便管理员进行统一管理。

DHCP服务器端使用67/udp，客户端使用68/udp。

DHCP运行分为四个基本过程：

• 请求IP租约
• 提供IP租约
• 选择IP租约
• 确认IP租约

客户端在获得了一个IP地址以后，就可以发送一个ARP请求来避免由于DHCP服务器地址池重叠而引发的IP冲突。

2、路由算法：

路由算法是用于找到一条从源路由器到目的路由器的最佳路径的算法。

存在着多种路由算法，每种算法对网络和路由器资源的影响都不同。

由于路由算法使用多种度量标准（metric），所以不同路由算法的最佳路径选择也有所不同。

路由选择算法的要求：

• 正确性：确保分组从源节点传送到目的节点
• 简单性：实现方便，软硬件开销小
• 自适应性：也称健壮性，算法能够适应业务量和网络拓扑的变化
• 稳定性：能长时间无故障运行
• 公平性：每个节点都有机会传送信息
• 最优性：尽量选取好的路由。

两大类路由选择协议：

内部网关协议 IGP：

外部网关协议 EGP：

IGP是在一个AS内部使用的路由选择协议，如RIP和OSPF协议，是域内路由选择。

当源主机和目的主机处在不同的AS中，在数据报到达AS的边界时，使用外部网关协议 EGP 将路由选择信息传递到另一个自治系统中，如BGP-4，是域间路由选择（ intradomain routing）。

RIP：

RIP（ Routing Information Protocol）是一种基于距离向量的路由选择协议。RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到自治系统内其他每一个目的网络的距离和下一跳路由器地址。

OSPF：

开放最短路径优先(Open Shortest Path First，OSPF)，这个算法名为“最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法SPF，只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议不是“最短路径优先”。

3、域名系统：

DNS是一个简单的请求-响应协议，是将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。DNS使用TCP和UDP协议的53端口。

术语：

• mDNS：多播DNS，使用5353端口，组播地址为 224.0.0.251 或 [FF02::FB] 。在一个没有常规DNS服务器的小型网络内可以使用mDNS来实现类似DNS的编程接口、包格式和操作语义。mDNS的域名是用 .local 和普通域名区分开的。
• FQDN：域名的完全形态，主要是包含零长度的根标签，例如 www.example.com. 。
• TLD：属于根域的一个域，例如 com 或 jp 。
• CNAME：又称alias，将域名指向另一个域名。
• TTL：记录DNS记录过期的时间，最小是0，最大是2147483647 (2^31 - 1)。

域名系统工作原理：

DNS解析过程是递归查询的，具体过程如下：

• 用户要访问域名www.baidu.com时，先查看本机hosts是否有记录或者本机是否有DNS缓存，如果有，直接返回结果，否则向递归服务器查询该域名的IP地址；
• 递归缓存为空时，首先向根服务器查询com顶级域的IP地址；
• 根服务器告知递归服务器com顶级域名服务器的IP地址；
• 递归向com顶级域名服务器查询负责baidu.com的权威服务器的IP；
• com顶级域名服务器返回相应的IP地址；
• 递归向baidu.com的权威服务器查询www.baidu.com的地址记录；
• 权威服务器告知www.baidu.com的地址记录；
• 递归服务器将查询结果返回客户端；

递归服务器：

递归服务器负责接收用户的查询请求，进行递归查询并响应用户查询请求。在初始时递归服务器仅有记录了根域名的Hint文件。

DNS隧道：

DNS隧道工具将进入隧道的其他协议流量封装到DNS协议内，在隧道上传输。这些数据包出隧道时进行解封装，还原数据。