计算机网络—DNS协议

写在前面

DNS协议
应用层协议

主要内容

功能

将机器的域名转换成IP地址。因为IP难以记忆使用域名会非常容易记忆。
DNS是一套分布式的域名服务系统,每个DNS服务器存放着大量的机器名和IP地址的映射,并动态更新。

Linux在/etc/resolv.conf文件存放DNS服务器的IP地址

使用host命令可以查询域名的IP

DNS同时占用UDP和TCP端口53是公认的,这种单个应用协议同时使用两种传输协议的情况在TCP/IP栈也算是个另类。但很少有人知道DNS分别在什么情况下使用这两种协议。

如果用wireshark、sniffer或古老些的tcpdump抓包分析,会发现几乎所有的情况都是在使用UDP,使用TCP的情况非常罕见,神秘兮兮。

其实当解析器发出一个request后,返回的response中的tc删节标志比特位被置1时,说明反馈报文因为超长而有删节。这是因为UDP的报文最大长度为512字节。解析器发现后,将使用TCP重发request,TCP允许报文长度超过512字节。既然TCP能将data stream分成多个segment,它就能用更多的segment来传送任意长度的数据。
另外一种情况是,当一个域的辅助域名服务器启动时,将从该域的主域名服务器primary DNS server执行区域传送。除此之外,辅域名服务器也会定时(一般时3小时)向PDS进行查询以便了解SOA的数据是否有变动。如有变动,也会执行一次区域传送。区域传送将使用TCP而不是UDP,因为传送的数据量比一个request或response多得多。
DNS主要还是使用UDP,解析器还是服务端都必须自己处理重传和超时。DNS往往需要跨越广域网或互联网,分组丢失率和往返时间的不确定性要更大些,这对于DNS客户端来说是个考验,好的重传和超时检测就显得更重要了。

TCP与UDP的区别:

UDP和TCP协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。TCP协议中包含了专门的传递保证机制,当数据接收方收到发送方传来的信息时,会自动向发送方发出确认消息;发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息,否则将一直等待直到收到确认信息为止。 与TCP不同,UDP协议并不提供数据传送的保证机制。如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢失,协议本身并不能做出任何检测或提示。因此,通常人们把UDP协议称为不可靠的传输协议。相对于TCP协议,UDP协议的另外一个不同之处在于如何接收突发性的多个数据报。不同于TCP,UDP并不能确保数据的发送和接收顺序。事实上,UDP协议的这种乱序性基本上很少出现,通常只会在网络非常拥挤的情况下才有可能发生。

DNS在进行区域传输的时候使用TCP协议,其它时候则使用UDP协议
DNS的规范规定了2种类型的DNS服务器,一个叫主DNS服务器,一个叫辅助DNS服务器。在一个区中主DNS服务器从自己本机的数据文件中读取该区的DNS数据信息,而辅助DNS服务器则从区的主DNS服务器中读取该区的DNS数据信息。当一个辅助DNS服务器启动时,它需要与主DNS服务器通信,并加载数据信息,这就叫做区传送(zone transfer)。

为什么既使用TCP又使用UDP?

首先了解一下TCP与UDP传送字节的长度限制:
UDP报文的最大长度为512字节,而TCP则允许报文长度超过512字节。当DNS查询超过512字节时,协议的TC标志出现删除标志,这时则使用TCP发送。通常传统的UDP报文一般不会大于512字节

区域传送时使用TCP,主要有一下两点考虑:
1.辅域名服务器会定时(一般时3小时)向主域名服务器进行查询以便了解数据是否有变动。如有变动,则会执行一次区域传送,进行数据同步。区域传送将使用TCP而不是UDP,因为数据同步传送的数据量比一个请求和应答的数据量要多得多
2.TCP是一种可靠的连接,保证了数据的准确性

域名解析时使用UDP协议:
客户端向DNS服务器查询域名,一般返回的内容都不超过512字节,用UDP传输即可。不用经过TCP三次握手,这样DNS服务器负载更低,响应更快。虽然从理论上说,客户端也可以指定向DNS服务器查询的时候使用TCP,但事实上,很多DNS服务器进行配置的时候,仅支持UDP查询包。
DNS的包一个数据包就可以了没必要使用流。

TCP,UDP 区别

UDP 与 TCP 的主要区别在于 UDP 不一定提供可靠的数据传输。事实上,该协议不能保证数据准确无误地到达目的地。UDP 在许多方面非常有效。当某个程序的目标是尽快地传输尽可能多的信息时(其中任意给定数据的重要性相对较低),可使用 UDP。ICQ 短消息使用 UDP 协议发送消息。 许多程序将使用单独的TCP连接和单独的UDP连接。重要的状态信息随可靠的TCP连接发送,而主数据流通过UDP发送。

TCP的目的是提供可靠的数据传输,并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时,负责数据恢复。它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。记住,较低的网络层会将每个数据包视为一个独立的单元,因此,数据包可以沿完全不同的路径发送,即使它们都是同一消息的组成部分。这种路由与网络层处理分段和重新组装数据包的方式非常相似,只是级别更高而已。
为确保正确地接收数据,TCP要求在目标计算机成功收到数据时发回一个确认(即 ACK)。如果在某个时限内未收到相应的 ACK,将重新传送数据包。如果网络拥塞,这种重新传送将导致发送的数据包重复。但是,接收计算机可使用数据包的序号来确定它是否为重复数据包,并在必要时丢弃它

TCP协议与UDP协议的区别
TCP基于面向连接的协议,数据传输可靠,传输速度慢,适用于传输大量数据,可靠性要求高的场合。
UDP协议面向非连接协议,数据传输不可靠,传输速度快,适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。

TCP协议与UDP协议支持的应用协议
TCP支持的应用协议主要有:Telnet、FTP、SMTP等;
UDP支持的应用层协议主要有:NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理协议)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。

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