第5章域名體系與域名系統(tǒng)

1、第 五 章 域名體系與域名系統(tǒng),河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 2,5.1 域名體系與域名系統(tǒng),IP地址由一組數(shù)字來表示。數(shù)字對計算機來說是十分有意義的，但對人類的記憶行為來說，則很不方便，因此需要用具有字面含義的名字來表現(xiàn)。,用名字來代替IP地址, 以便于人們的記憶,mail.hit.

2、edu.cn = 202.118.224.153,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 3,域名（domain name)在Internet中，采用IP地址可以直接訪問網絡中的一切主機資源，但是IP地址難于記憶，于是便產生了一套易于記憶的、具有一定意義的用字符來表示的IP地址，這就是域名。

3、域名的特點(1)易于記憶和理解;(2)使網絡服務更易于管理;(3)在應用上與IP地址等效。,5.1 域名體系與域名系統(tǒng),河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 4,IP地址到名字地址間的映射：便于記憶例：202.118.224.153=mail.hit.edu.cn=哈爾濱工業(yè)大學Web M

4、ail服務器名字由DNS服務器解析逆向層次型命名機制www.pku.edu.cn=Web服務器.北京大學.教育機構.中國(162.105.129.12)行業(yè)和組織頂級域名：com，edu，gov，mil，net，org，int國家和地區(qū)頂級域名：au, cn, tw, hk, jp, it,5.1 域名體系與域名系統(tǒng),河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

5、 5,5.1 域名體系與域名系統(tǒng),主機名必須滿足三條準則：全球唯一性便于管理便于映射，效率高單一域名服務器的問題：隨著網絡數(shù)及主機數(shù)的增加，重名的可能性變大域名服務器的負擔過重跨網段域名服務器為網絡負載帶來負擔管理權限不清晰,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

6、 6,層次型命名機制,名字空間分成若干個部分，并授權相應的機構進行管理；各授權機構有權對其所管轄的名字空間進一步劃分，并再授權相應的機構進行管理；域名系統(tǒng)構造成一個樹狀分布式數(shù)據(jù)庫，葉節(jié)點是主機名，中間節(jié)點是相應層次的域名服務器，根節(jié)點為空。域名之間用“.”進行分割：www.hit.edu.cn,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

7、 7,域名系統(tǒng)采用層次型命名機制，語法是：主機名. 第n級子域名……第2級子域名.頂級域名域名地址一般包含四部分內容，他們分別是：計算機名.機構名.網絡分類名.頂級域名如：www.pku.edu.cn頂級域名(最高級域名:top-level domain)是一種標準化的標號以保證域名系統(tǒng)的通用性。,域名系統(tǒng)的命名機制,河北科技師

8、范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 8,域名系統(tǒng)的層次結構,主機名.組名.網點名.頂級域名,www.hit.edu.cn,主頁服務器,教育網,哈工大,中國,,,,,,,,,“”,cn,edu,jp,uk,hk,com,edu,com,ac,org,hit,pku,tsinghua,neu,www,mtli

9、b,mllib,vtlib,頂級,網點,組,主機,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 9,域名系統(tǒng)的規(guī)定,域名系統(tǒng)具有特定的保留字，且頂級域名是確定的，由IAHC(國際特別委員會)負責制定；頂級域名分為三類：通用(組織)、國家(地域)及國際組織；通用類由三個字母表示，表示組織，特指美國機構，

10、其它國家則出現(xiàn)在二級域名(網絡名)中,IAHC在世界的七個大區(qū)選擇了不超過28個注冊中心來接收這七個通用型頂級域名的申請,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 10,（1）一般地，Internet地址的最后一部分代表了最大的區(qū)域，通常為國家代碼。,有關頂級域名的規(guī)定,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TC

11、P/IP Protocols 11,（2）美國通常不使用國家代碼作為地址的最后一部分，而分別以：,有關頂級域名的規(guī)定,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 12,有關頂級域名的規(guī)

12、定,（3）新增通用型頂級域名：,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 13,域名命名例子,河北科技師范學院校園網網站服務器的代號為WWW,其域名為： WWW.hevttc.edu.cn 其中，“ cn”代表中國（國家名）， “edu”代表教育機構的網絡分類名， hevttc

13、代表河北科技師范學院（機構名），“WWW”則為web服務器的主機名（計算機名）。 前一個區(qū)域被后一個區(qū)域包含，是后一個區(qū)域子域。,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 14,中國的頂級域名是cn,下屬的二級域名分兩類,?機構類別域名 （最初為6個，1997年后增加為7個） ： ac.

14、cn---用于科研機構 com.cn--用于工、商、金融企業(yè) edu.cn--用于教育機構 org.cn--用于非贏利組織 gov.cn--用于政府部門 net.cn--用于互聯(lián)網?行政區(qū)類別域名（34個） ： 適用于各省、市、直轄市，一般取地名前兩個漢字的拼 音縮寫。如： bj.cn------北京 sh

15、.cn------上海,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 15,5.2 域名系統(tǒng)與域名解析,在Internet上，“域名?IP地址”的映射或解析工作由一組既獨立又協(xié)作的服務器來完成，并稱為域名服務器（Domain Name Server，簡稱DNS）。域名服務器也稱為名字服務器，相應地完成該

16、映射工作的軟件稱為域名解析器（Name Resolver）軟件。,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 16,5.2 域名系統(tǒng)與域名解析,域名服務器的兩種形式：主服務器，用于保存域名解析表，獲得結果后發(fā)送給請求方。轉發(fā)服務器，用于保存轉發(fā)服務器表，一旦收到不是本域名服務器解析范圍內的地址時則轉

17、交到其他域名服務器，如此直至得到肯定的答復(有或沒有)為止。域名服務器的鏈的配置所有服務器必須知道其下一層服務器的位置所有服務器必須知道根服務器的位置,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 17,5.2 域名系統(tǒng)與域名解析,解析器（Name Resolver）存在于客戶方，由客戶提出查詢申請

18、并分析返回的解析后的結果并傳送給應用程序。與DNS通信可以采用TCP協(xié)議或UDP協(xié)議，但通常解析器均配置為UDP協(xié)議，因為對于單個的請求UDP協(xié)議的開銷比較小。,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 18,域名解析的含義在Internet中，當用戶使用主機域名進行通信時，系統(tǒng)必須將域名映射為I

19、P地址或反之。這種將域名映射成相應的IP地址的過程稱為域名解析（Name Resolution）。域名解析包含兩個過程：正向域名解析：將域名映射成IP地址的過程，或者說從域名得到IP地址的過程。即“域名地址→ IP地址”。反向域名解析：將IP地址映射成域名的過程，或者說從IP地址找到相應的域名的過程。這種情況一般使用不多。,5.2 域名系統(tǒng)與域名解析,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

20、 19,域名服務器的分布結構與域名的層次結構類似， Internet上眾多的域名服務器也是按樹型層次結構分布的。,5.2 域名系統(tǒng)與域名解析,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 20,一般來說，按

21、上圖中的域名服務器的層次結構，對于任何一個域名只要從根服務器開始，自頂向下進行搜索，通過一次搜索就可找到與之相應的IP地址。域名解析的實際過程中，通常采用以下兩種方法： 1、遞歸解析法 從根服務器開始，自頂向下一級一級往下解析，直到找到相應的IP地址為止。（我替你查詢） 2、重復解析（或反復解析）法 從本地的DNS開始，若在本DNS管理范圍內找不到相應的域名，則將請求轉向更高一層或最靠近的DNS；若還是找

22、不到，則再向高一層的DNS查詢，直至最后找到請求域名及相應的IP地址為止。（我告訴你找誰查詢）,域名的解析方法,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 21,?域名解析過程如下：,域名的解析方法,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

23、 22,域名解析（遞歸解析）過程舉例,如從本地訪問：www.pku.edu.cn首先由本地的DNS解析，若解析不了，將名字交給根中國（cn）的DNS解析；若中國（cn）的DNS解析不了，將名字交給根中國教育科研網（edu）的DNS解析；若教育科研網（edu）的DNS解析不了，將名字交給根北京大學（pku）的DNS解析；最后由北京大學的DNS 解析出www.

24、pku.edu.cn的IP地址為：202.112.7.12，并將該IP地址返回給用戶。,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 23,在域名的解析過程中，為提高速度，可以在兩方面進行優(yōu)化：復制：根DNS可以被復制出若干副本，并存放在世界各地的多處域名服務器中。實際應用時，地理位置最近的域名服務器

25、通常響應最快。緩存：在每個域名服務器內存中開辟一個“域名緩存區(qū)”，用來存放最近一段時間中解析過的域名及相應的IP地址，以及描述該域名的服務器位置信息。,域名解析性能的優(yōu)化,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 24,域名系統(tǒng)的工作原理,根服務器,,,,,Hit.edu.cn服務器,edu.cn服

26、務器,cn服務器,,,,Www.brad.ac.uk,Www.brad.ac.uk,Www.brad.ac.uk,Www.brad.ac.uk,Www.brad.ac.uk,Www.brad.ac.uk,,,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx

27、.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,xxx.xxx.xxx.uk,,,,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.a

28、c.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.xxx.ac.uk,xxx.x

29、xx.ac.uk,,,,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.u

30、k,xxx.brad.ac.uk,xxx.brad.ac.uk,,,,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.brad.ac.uk,www.b

31、rad.ac.uk,143.53.2.5,,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,

32、143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5

33、,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,143.53.2.5,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 25,域名在整個Internet中必須唯一。因此當高級子域名相同時，低級子域名不允許重復。在域名中字母的大寫和小寫沒有區(qū)別。

34、當一臺主機從一處移到另一處時，當它屬于不同的網絡時，其IP地址必須更換，但可以保留原來的域名，域名的解析（從域名查找相應的IP地址）仍依賴于原來的域名服務器。主機的IP地址和其域名對通信協(xié)議來說具有相同的作用。如果你的系統(tǒng)沒有域名服務器時，則只能 使用IP地址不能使用域名。,關于域名服務器應注意的問題,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

35、 26,一個例子,Hosts.db文件里存儲了域名的正向解析信息softwareINA202.118.250.9BlueLine IN CNAME softwarehitsyINA202.118.250.165laserlab IN A 202.118.250.

36、183,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 27,一個例子,250.rev文件9 IN PTRsoftware.hit.edu.cn.165 IN PTR hitsy.hit.edu.cn.183 IN PTR

37、 laserlab.hit.edu.cn.……,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 28,D N S定義了一個用于查詢和響應的報文格式。下圖顯示這個報文的總體格式。,DNS查詢和響應的一般格式,DNS的報文格式,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

38、 29,這個報文由1 2字節(jié)長的首部和4個長度可變的字段組成。標識字段由客戶程序設置并由服務器返回結果?？蛻舫绦蛲ㄟ^它來確定響應與查詢是否匹配。16 bit的標志字段被劃分為若干子字段，如下圖所示。,從最左位開始依次介紹各子字段：? QR 是1 bit字段：0表示查詢報文，1表示響應報文。? o p c o d e是一個4 b

39、it字段：通常值為0（標準查詢），其他值為1（反向查詢）和2（服務器狀態(tài)請求）。? A A是1 bit標志，表示“授權回答(authoritative answer)”。該名字服務器是授權于該域的。,DNS的報文格式,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 30,? T C是1 bit字段，表示“

40、可截斷的( t r u n c a t e d )”。使用U D P時，它表示當應答的總長度超過5 1 2字節(jié)時，只返回前5 1 2個字節(jié)。? R D是1 bit字段表示“期望遞歸（ recursion desired）”。該比特能在一個查詢中設置，并在響應中返回。這個標志告訴名字服務器必須處理這個查詢，也稱為一個遞歸查詢。如果該位為0，且被請求的名字服務器沒有一個授權回答，它就返回一個能解答該查詢的其他名字服務器列表，這稱為迭代查詢

41、。在后面的例子中，我們將看到這兩種類型查詢的例子。,DNS的報文格式,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 31,? R A是1 bit字段，表示“可用遞歸”。如果名字服務器支持遞歸查詢，則在響應中將該比特設置為1。在后面的例子中可看到大多數(shù)名字服務器都提供遞歸查詢，除了某些根服務器。?隨后的3

42、 bit字段必須為0。? r c o d e是一個4 bit的返回碼字段。通常的值為0（沒有差錯）和3（名字差錯）。名字差錯只有從一個授權名字服務器上返回，它表示在查詢中制定的域名不存在。 隨后的4個16 bit 字段說明最后4個變長字段中包含的條目數(shù)。對于查詢報文，問題( q u e s t i o n )數(shù)通常是1，而其他3項則均為0。類似地，對于應答報文，回答數(shù)至少是1，剩下的兩項可以是0或非0。,DNS的報文格式

43、,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 32,,DNS查詢報文中的問題部分 問題部分中每個問題的格式如下圖DNS查詢報文中問題部分的格式所示，通常只有一個問題。,查詢名是要查找的名字，它是一個或多個標識符的序列。每個標識符以首字節(jié)的計數(shù)值來說明隨后標識符的字節(jié)長度，每個名字以最后字節(jié)

44、為0結束，長度為0的標識符是根標識符。,DNS的報文格式,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 33,下圖顯示了如何存儲域名g e m i n i . t u c . n o a o . e d u。,域名g e m i n i . t u c . n o a o . e d u 的表示,河北科技

45、師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 34,,每個問題有一個查詢類型，而每個響應（也有一個類型。大約有2 0個不同的類型值，其中的一些目前已經過時。下圖顯示了其中的一些值。 最常用的查詢類型是A類型，表示期望獲得查詢名的I P地址。一個P T R查詢則請求獲得一個I P地址對應的域名。

46、 查詢類通常是1，指互聯(lián)網地址（某些站點也支持其他非I P地址）,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 35,DNS問題和響應的類型值和查詢類型值,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

47、 36,DNS響應報文中的資源記錄部分 D N S報文中最后的三個字段，回答字段、授權字段和附加信息字段，均采用一種稱為資源記錄R R（Resource Record）的相同格式。下圖顯示了資源記錄的格式。,DNS資源記錄格式,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

48、 37,?域名是記錄中資源數(shù)據(jù)對應的名字。它的格式和前面介紹的查詢名字段格式相同。?類型說明R R的類型碼。它的值和前面介紹的查詢類型值是一樣的。類通常為1，指I n t e r n e t數(shù)據(jù)。?生存時間字段是客戶程序保留該資源記錄的秒數(shù)。資源記錄通常的生存時間值為2天。?資源數(shù)據(jù)長度說明資源數(shù)據(jù)的數(shù)量。該數(shù)據(jù)的格式依賴于類型字段的值。對于類型1（A記錄）資源數(shù)據(jù)是4字節(jié)的I P地址。,河北科技師范學院 蔡黔鷹,

49、TCP/IP Protocols 38,DNS應答的格式,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 39,注意到DNS名字服務器使用的熟知端口號無論對U D P還是T C P都是53

50、。這意味著D N S均支持U D P和T C P訪問，但我們使用t c p d u m p觀察的所有例子都是采用U D P。那么這兩種協(xié)議都在什么情況下采用以及采用的理由都是什么呢？ 當名字解析器發(fā)出一個查詢請求，并且返回響應中的T C（刪減標志）比特被設置為1時，它就意味著響應的長度超過了5 1 2個字節(jié)，而僅返回前5 1 2個字節(jié)。在遇到這種情況時，名字解析器通常使用T C P重發(fā)原來的查詢請求，它將允許返回的響應超過

51、5 1 2個字節(jié)。既然T C P能將用戶的數(shù)據(jù)流分為一些報文段，它就能用多個報文段來傳送任意長度的用戶數(shù)據(jù)。,用UDP還是用TCP,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 40,此外，當一個域的輔助名字服務器在啟動時，將從該域的主名字服務器執(zhí)行區(qū)域傳送。我們也說過輔助服務器將定時（通常是3小時）向主

52、服務器進行查詢以便了解主服務器數(shù)據(jù)是否發(fā)生變動。如果有變動，將執(zhí)行一次區(qū)域傳送。區(qū)域傳送將使用T C P，因為這里傳送的數(shù)據(jù)遠比一個查詢或響應多得多。,用UDP還是用TCP,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 41,讓我們通過另一個例子將已經介紹的許多D N S特性作一個綜合性回顧。先啟動Rlo

53、gin 客戶程序，然后連接到一個位于其他域的R l o g i n服務器。下圖顯示了發(fā)生的分組交換過程。 下面發(fā)生的11個步驟都假定客戶和服務器的高速緩存中沒有任何信息。1) 客戶程序啟動后，調用它的名字解析器函數(shù)將我們鍵入的主機名轉換為一個I P地址。一個A類型的查詢請求被送往一個根服務器。2) 由根服務器返回的響應中包含為該服務器所在域服務的名字服務器名。3) 客戶端的名字解析器將向該服務器的名字服務器重發(fā)上述A

54、類型查詢，這個查詢通常是將期望遞歸標志設置為1。,一個例子,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 42,4) 返回的應答中包含R l o g i n服務器的I P地址。5) Rlogin客戶和R l o g i n服務器建立一個T C P連接?？蛻艉头掌鞯腡 C P模塊間將交換3個分組。6)

55、 Rlogin服務器收到來自客戶的連接請求后，調用它的名字解析器通過T C P連接請求中的I P地址獲得客戶主機名。這是一個P T R查詢請求，由一個根名字服務器處理。這個根名字服務器可以不同于步驟1中客戶使用的根名字服務器。7) 這個根名字服務器的響應中含有為客戶的i n - a d d r . a r p a域的名字服務器。8) 服務器上的名字解析器將向客戶的名字服務器重傳上述P T R查詢。9) 返回的P T R應答中含有客

56、戶主機的F Q D N。,一個例子,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 43,10) 服務器的名字解析器向客戶的名字服務器發(fā)送一個A類型查詢請求，查找前一步返回的名字對應的I P地址。這可能由服務器中的g e t h o s t b y a d d r函數(shù)自動完成，否則R l o g i n服務

57、器將完成這一步。此外，客戶的名字服務器常常就是客戶的i n - a d d r . a r p a名字服務器，但這不是必需的。11) 從客戶的名字服務器返回的響應含有客戶主機的A記錄。R l o g i n服務器將客戶的T C P連接請求中的I P地址與A記錄作比較。,一個例子,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

58、 44,啟動Rlogin客戶和服務器的分組交換過程,一個例子,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 45,捕獲的報文,報文解碼,二進制內容,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

59、 46,標識,查詢報文,標準查詢,不可截斷,遞歸查詢,沒有差錯,問題數(shù)資源記錄數(shù)授權資源記錄數(shù)額外資源記錄數(shù),,DNS查詢報文首部,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 47,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

60、 48,查詢名,查詢類型,查詢類,問題部分,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 49,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols

61、 50,響應報文,授權回答,標準查詢,不可截斷,迭代查詢,可遞歸,無差錯,DNS響應報文首部,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Protocols 51,問題部分,回答字段,授權字段1,授權字段2,河北科技師范學院 蔡黔鷹,TCP/IP Pro