應用層（ Application）

應用層的常見協議

• 超文字傳輸：HTTP、HTTPS
• 檔案傳輸：FTP
• 電子郵件：SMTP、POP3、IMAP
• 動態主機配置：DHCP
• 域名系統：DNS

域名（ Domain Name）

• 由於IP地址不方便記憶，並且不能表達組織的名稱和性質，人們設計出了域名（比如baidu.com）

  • 但實際上，為了能夠訪問到具體的主機，最終還是得知道目標主機的IP地址
  • 域名申請註冊：https://wanwang.aliyun.com/

• 那乾脆全程直接用域名，不用IP地址？

  • IP地址固定4個位元組，域名隨隨便便都至少10幾個位元組，這無疑會增加路由器的負擔，浪費流量

• 根據級別不同，域名可以分為

  • 頂級域名（Top-level Domain，簡稱TLD）

  • 二級域名

  • 三級域名

頂級域名的分類

• 通用頂級域名（General Top-level Domain，簡稱gTLD）
  • .com（公司），.net（網路機構），.org（組織機構），.edu（教育）
  • .gov（政府部門），.int（國際組織）等
• 國家及地區頂級域名（Country Code Top-level Domain，簡稱ccTLD）
  • .cn（中國）、.jp（日本）、.uk（英國）
• 新通用頂級域名（New Generic Top-level Domain，簡稱：New gTLD）
  • .vip、.xyz、.top、.club、.shop等

二級域名

• 二級域名是指頂級域名之下的域名
  • 在通用頂級域名下，它一般指域名註冊人的名稱，例如google、baidu、microsoft等
  • 在國家及地區頂級域名下，它一般指註冊類別的，例如com、edu、gov、net等

DNS

• DNS的全稱是：Domain Name System，譯為：域名系統
  • 利用DNS協議，可以將域名（比如baidu.com）解析成對應的IP地址（比如220.181.38.148）
  • DNS可以基於UDP協議，也可以基於TCP協議，伺服器佔用53埠

DNS - 伺服器

• 客戶端首先會訪問最近的一臺DNS伺服器（也就是客戶端自己配置的DNS伺服器）
• 所有的DNS伺服器都記錄了DNS根域名伺服器的IP地址
• 上級DNS伺服器記錄了下一級DNS伺服器的IP地址
• 全球一共13臺IPv4的DNS根域名伺服器、25臺IPv6的DNS根域名伺服器

DNS - 常用命令

• ipconfig /displaydns：檢視DNS快取記錄
• ipconfig /flushdns：清空DNS快取記錄
• ping 域名
• nslookup 域名

IP地址的分配

• IP地址按照分配方式，可以分為：靜態IP地址、動態IP地址

• 靜態IP地址

  • 手動設定
  • 適用場景：不怎麼挪動的桌上型電腦（比如學校機房中的桌上型電腦）、伺服器等

• 動態IP地址

  • 從DHCP伺服器自動獲取IP地址

  • 適用場景：移動裝置、無線裝置等

DHCP

• DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol），譯為：動態主機配置協議
  • DHCP協議基於UDP協議，客戶端是68埠，伺服器是67埠
• DHCP伺服器會從IP地址池中，挑選一個IP地址“出租“給客戶端一段時間，時間到期就回收它們
  • 平時家裡上網的路由器就可以充當DHCP伺服器

DHCP - 分配IP地址的4個階段

• DISCOVER：發現伺服器
  • 發廣播包（源IP是0.0.0.0，目標IP是255.255.255.255，目標MAC是FF:FF:FF:FF:FF:FF）
• OFFER：提供租約
  • 伺服器返回可以租用的IP地址，以及租用期限、子網掩碼、閘道器、DNS等資訊
  • 注意：這裡可能會有多個伺服器提供租約
• REQUEST：選擇IP地址
  • 客戶端選擇一個OFFER，傳送廣播包進行迴應
• ACKNOWLEDGE：確認
  • 被選中的伺服器傳送ACK資料包給客戶端
  • 至此，IP地址分配完畢

DHCP - 細節

• DHCP伺服器可以跨網段分配IP地址麼？（DHCP伺服器、客戶端不在同一個網段）
  • 可以藉助DHCP中繼代理（DHCP Relay Agent）實現跨網段分配IP地址
• 自動續約
  • 客戶端會在租期不足的時候，自動向DHCP伺服器傳送REQUEST資訊申請續約
• 常用命令
  • ipconfig /all：可以看到DHCP相關的詳細資訊，比如租約過期時間、DHCP伺服器地址等
  • ipconfig /release：釋放租約
  • ipconfig /renew：重新申請IP地址、申請續約（延長租期）

作者：悠悠清風
出處：https://www.ywgao.cn/
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