网络通信
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- 网络通信
一.网络通信的实现
#想实现网络通信，每台主机需具备四要素
本机的IP地址
子网掩码
网关的IP地址
DNS的IP地址
#获取这四要素分两种方式
1.静态获取
即手动配置
2.动态获取
通过dhcp获取
#以太网头 ip头 udp头 dhcp数据包
二.通信实现的过程
1. 数据包构造完成后，就可以发出了,以太网是广播发送，同一个子网络的每台计算机都会收到了这个数据包，因为接收方的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，看不出是发给谁的，所以每台都会收到这个数据包的计算机，还必须分析这个包的IP地址，才能确定是不是发给自己的。当看到发出方IP地址是0.0.0.0，接收方是255.255.255.255，于是DHCP服务器知道”这个包是发给我的”，而其他计算机就可以丢弃这个包。
2. DHCP服务器读出这个包的数据内容，分配好IP地址，发送回去一个”DHCP响应”数据包。这个响应包的结构也是类似的，以太网标头的MAC地址是双方的网卡地址，IP标头的IP地址是DHCP服务器的IP地址（发出方）和255.255.255.255（接收方），UDP标头的端口是67（发出方）和68（接收方），分配给请求端的IP地址和本网络的具体参数则包含在Data部分。
新加入的计算机收到这个响应包，于是就知道了自己的IP地址、子网掩码、网关地址、DNS服务器等等参数
三.DNS域名解析
1.dns的出现
在互联网中，其实没有类似于www.xxx.com这种域名方式，而替代的是以IP地址，如222.222.222.222，那我们在IE地址栏中应当输入222.222.222.222才能打开网站www.xxx.com，但我们细想一下，互联网上的网站成千上万，如果每个网站登陆都需要记住一大串数字，那是不是特别不方便，对于记忆力不强的人，根本无法记住这么烦琐的数字。这个时候DNS就出现了，它的作用就是将222.222.222.222解析为www.xxx.com，那么我们登陆的时候就直接输入域名就可以了。
2.dns的作用
计算机为什么一定要设置DNS才能上网？
有些朋友可能会发现，为什么我可能登陆QQ、MSN，但却打不开网页呢？其实大部分原因都是因为DNS服务器故障造成的，DNS服务器地址是唯一的，是运营商提供给终端用户用来解析IP地址及域名的关系，而如果不设定DNS服务器地址，那么就无法查询地址的去向，自然也就打不开网页，而QQ、MSN等即时聊天软件，采用的是UDP传输协议，即不可靠传输协议，无需提供DNS服务器地址，也同样可以登陆。
3.dns的查询
1>递归
(即替主机继续查询)，而不是让主机自己进行下一步查询。
因此，递归查询返回的查询结果或者是所要查询的IP地址，或者是报错，表示无法查询到所需的IP地址。
2>.迭代
本地域名服务器向根域名服务器的查询的迭代查询。迭代查询的特点：当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的IP地址，
要么告诉本地服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地服务器进行后续的查询。根域名服务器通常是把自己知道的顶级域名服务器的IP地址告诉本地域名服务器，
让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。顶级域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器下一步应当向哪一个权限域名服务器进行查询。
最后，知道了所要解析的IP地址或报错，然后把这个结果返回给发起查询的主机
3>两者比较总述
4>.DNS查询类型
DNS的查询类型有20种，比较常用的查询类型有有A,NS,CNAME,PTR，MX等五种类型。以下分别介绍五种类型：
1）A:由DNS域名到IP地址的查询，即正向查询，编程中由函数gethostbyname实现。
2）PTR：由IP到域名的查询，即逆向查询，编程中由函数gethostbyaddr。
3）NS:查询解析的名字服务器（Name server）。
4）CNAME：查询DNS的别名。
5）MX:邮箱服务器查询。
4.DNS解析流程举例
如上图所示，我们将详细阐述DNS解析流程。
1、首先客户端位置是一台电脑或手机，在打开浏览器以后，比如输入http://www.zdns.cn的域名，它首先是由浏览器发起一个DNS解析请求，
如果本地缓存服务器中找不到结果，则首先会向根服务器查询，根服务器里面记录的都是各个顶级域所在的服务器的位置，当向根请求http://www.zdns.cn的时候，
根服务器就会返回.cn服务器的位置信息。
2、递归服务器拿到.cn的权威服务器地址以后，就会寻问cn的权威服务器，知不知道http://www.zdns.cn的位置。这个时候cn权威服务器查找并返回http://zdns.cn服务器的地址。
3、继续向http://zdns.cn的权威服务器去查询这个地址，由http://zdns.cn的服务器给出了地址：202.173.11.10
4、最终才能进行http的链接，顺利访问网站。
5、这里补充说明，一旦递归服务器拿到解析记录以后，就会在本地进行缓存，如果下次客户端再请求本地的递归域名服务器相同域名的时候，就不会再这样一层一层查了，
因为本地服务器里面已经有缓存了，这个时候就直接把http://www.zdns.cn的A记录返回给客户端就可以了。
5.DNS缓存
DNS缓存指DNS返回了正确的IP之后，系统就会将这个结果临时储存起来。并且它会为缓存设定一个失效时间 (例如N小时)，在这N小时之内，当你再次访问这个网站时，系统就会直接从你电脑本地的DNS缓存中把结果交还给你，而不必再去询问DNS服务器，变相“加速”了网址的解析。
当然，在超过N小时之后，系统会自动再次去询问DNS服务器获得新的结果。所以，当你修改了 DNS 服务器，并且不希望电脑继续使用之前的DNS缓存时，就需要手动去清除本地的缓存了。
6.DNS缓存分类
1）浏览器DNS缓存（内存中): 浏览器会按照一定频率缓存DNS记录
2）本地操作系统DNS缓存(内存中): 如果浏览器缓存中找不到需要的DNS记录，那就去操作系统找。
3）本地HOSTS文件（硬盘中）: Windows系统中位于C:\Windows\System32\drivers\etc
4）路由器指定的DNS(远程): 路由器自动获取DNS地址，也可以手动修改-登录后台设置DNS服务器地址
ps：路由器DNS被篡改会造成域名劫持，你访问的网址都会被定位到同一个位置，但是IP直接可以访问
5）ISP的DNS服务器（远程）: ISP(Internet Service Provider互联网服务提供商、联通电信移动)，ISP有专门的DNS服务器应 对DNS查询请求
6）根服务器（远程，跨国）: ISP的DNS服务器还找不到的话，它就会向根服务器发出查询请求
7.浏览器DNS查找顺序
浏览器DNS缓存->本地系统DNS缓存->本地计算机HOSTS文件->ISP DNS缓存->递归or迭代搜索
8.清除DNS缓存
1>.打开cmd执行命令：ipconfig /all 可清除电脑缓存
2>.查看本地dns缓存命令：ipconfig /displaydns
3>.清除本地dns缓存命令：ipconfig /flushdns
#常见国内通用DNS地址:
（国内用户推荐使用，速度较快！）
首先DNS服务器地址添：114.114.114.114 (位于北京人民英雄纪念碑）
备用DNS服务器地址添：114.114.115.115
全球通用DNS地址（此DNS地址为谷歌服务器的）
首选DNS服务器地址添：8.8.8.8
备用DNS服务器地址添：8.8.4.4
四.网络通信流程
1.本机获取
本机的IP地址：192.168.10.10
子网掩码：255.255.255.0
网关的IP地址：192.168.10.1
DNS的IP地址：114.114.114.114
2.访问网站
打开浏览器，想要访问baidu，在地址栏输入了网址：www.baidu.com
3.dns协议
基于udp协议
udp是用户数据包协议，是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务
4.http
HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol（超文本传输协议）的缩写，HTTP 协议和 TCP/IP 协议族内的其他众多的协议相同， 用于客户端和服务器之间的通信
http类似于一个网络的开头
列如：
GET / HTTP/1.1
Host: www.google.com
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1)
5 .TCP协议
#TCP数据包的标头长度为20字节，加上嵌入HTTP的数据包，总长度变为4980字节
6 IP协议
TCP数据包再嵌入IP数据包。IP数据包需要设置双方的IP地址，这是已知的，发送方是192.168.1.100（本机），接收方是172.194.72.105（Google）。
IP数据包的标头长度为20字节，加上嵌入的TCP数据包，总长度变为5000字节
7 .以太网协议
IP数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址，发送方为本机的网卡MAC地址，接收方为网关192.168.1.1的MAC地址（通过ARP协议得到）。
以太网数据包的数据部分，最大长度为1500字节，而现在的IP数据包长度为5000字节。因此，IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP标头（20字节），所以四个包的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。
8 服务器端响应
经过多个网关的转发，Google的服务器172.194.72.105，收到了这四个以太网数据包。
根据IP标头的序号，Google将四个包拼起来，取出完整的TCP数据包，然后读出里面的”HTTP请求”，接着做出”HTTP响应”，再用TCP协议发回来。
本机收到HTTP响应以后，就可以将网页显示出来，完成一次网络通信。