第六章 网络互连与互联网（六）：域名和地址

六、域名和地址

Internet 地址分为 3 级，可表示为“网络地址·主机地址·端口地址”的形式。其中，网络和主机地址即 IP 地址: 端口地址就是 TCP 或 UDP 地址，
用于表示上层进程的服务访问点。TCP / IP 网络中的大多数公共应用进程都有专用的端口号。下表 列出了主要的专用端口号，许多网络操作系统保护这些端口号，限制用户进程使用。

1.域名系统

（1）网络用户希望用名字来标识主机，有意义的名字可以表示主机的账号、工作性质、所属的地域或组织等，从而便于记忆和使用。Intemet的域名系统（DNS）就是为这种需要而开发的。

（2）DNS 的逻辑结构是一个分层的域名树，Internet 网络信息中心（InterNIC）管理着域名树的根，称为根域。根域没有名称，用句号“.”表示，这是域名空间的最高级别。在DNS的名称中，有时在末尾附加一个“.”，就是表示根域，但经常是省略的。DNS服务器可以自动补上结尾的句号，也可以处理结尾带句号的域名。

（3）根域下面是顶级域（TLD），分为国家顶级域（ccTLD）和通用顶级域（gTLD）。国家顶级域名包含 243 个国家和地区代码，例如cn代表中国，uk代表英国等。

（4）最初的通用顶级域有7个(如下表所示)，这些顶级域名原来主要供美国使用，随着Internet的发展，com、org 和 net 成为全世界通用的顶级域名，就是所谓的“国际域名”，而 edu、gov 和 mil 限于美国使用。

（5）负责因特网域名注册的服务商（ICANN）在2000年11月决定，从2001年开始使用新的国际顶级域名，共有 7个，即biz（商业机构）、info（网络公司）、name（个人网站）、pro（医生和律师等职业人员）、aero（航空运输业专用）、coop（商业合作社专用）和museum（博物馆专用），其中，前 4个是非限制性域名，后 3 个限于专门的行业使用，受有关行业组织的管理。

（6）顶级域下面是二级域，这是正式注册给组织和个人的唯一名称。

（7）在二级域之下，组织机构还可以划分子域，使其各个分支部门都获得一个专用的名称标识。

（8）一个域名的长度通常不超过 63 个字符，最多不能超过 255 字符。

（9）DNS 命名标准还规定，城名中只能使用 ASCII 字符集的有限子集，包括 26 个英文字母（不区分大小写）和10个数字，以及连字符“-”，并且连字符不能作为子域名的第一个和最后一个字母。后来的标准对字符集有所扩大。

（10）各个子域由地区NIC管理。下图是 CNNIC 规划的 cn 下第二级子域名和域名树系统，其中，ac 为中科院系统的机构，edu 为教育系统的院校和科研单位，go 为政府机关，co 为商业机构，or 为民间组织和协会，bj 为北京地区，sh 为上海地区，zj 为浙江地区等。

（11）域名到 IP 地址的变换由 DNS 服务器实现。

（12）一般子网中都有一个域名服务器，该服务器管理本地子网所连接的主机，也为外来的访问提供 DNS 服务。这种服务采用典型的客户端/服务器访问方式。

（13）域名与网络地址是两个不同的概念。大多数连网的主机不仅有一个唯一的网络地址，还有一个域名，但是有的主机没有网络地址，只有域名。

2.地址分解协议

（1）IP 地址是分配给主机的逻辑地址，在因特网络中表示唯一的主机。

（2）由于互连的各个子网可能源于不同的组织，运行不同的协议（异构性），因而可能采用不同的编址方法。

（3）任何子网中的主机至少都有一个在子网内部唯一的地址，这种地址都是在子网建立时一次性指定的，甚至可能是与网络硬件相关的，把这个地址叫作主机的物理地址或硬件地址。

（4）物理地址和逻辑地址的区别：

• 从网络互连的角度看，逻辑地址在整个因特网络中有效，而物理地址只是在子网内部有效；
• 从网络协议分层的角度看，逻辑地址由 Internet 层使用，而物理地址由子网访问子层（具体地说就是数据链路层）使用。

（5）由于有两种主机地址，因此需要一种映像关系把这两种地址对应起来。在Interet 中是用地址分解协议（ARP）来实现逻辑地址到物理地址映像的。ARP 分组的格式如下图所示，各字段的含义解释如下。

• 硬件类型：网络接口硬件的类型，对以太网此值为 1 。
• 协议类型：发送方使用的协议，0800H 表示 IP 协议。
• 硬件地址长度：对以太网，地址长度为 6 字节。
• 协议地址长度：对 IP 协议，地址长度为 4 字节。
• 操作：
  -ARP 请求。
  -ARP 响应。
  -RARP 请求。
  -RARP 响应。

（6）Internet 应用程序把要发送的报文交给 IP ，IP 协议当然知道接收方的逻辑地址（否则就不能通信了），但不一定知道接收方的物理地址。在把 IP 分组向下传送给本地数据链路实体之前，可以用两种方法得到目标物理地址。

• 查本地内存的 ARP 地址映像表，通常 ARP 地址映像表的逻辑结构如下表所示，可以看出这是 IP 地址和以太网地址的对照表。

• 如果 ARP 表查不到，就广播一个 ARP 请求分组，这种分组可经过路由器进一步转发，到达所有连网的主机。

（7）代理 ARP（Proxy ARP），就是路由器“假装”目标主机来回答 ARP 请求，所以源主机必须先把数据帧发给路由器，再由路由器转发给目标主机。这种技术不需要配置默认网关，也不需要配置路由信息，就可以实现子网之间的通信。

（8）RARP 是反向 ARP 协议，即由硬件地址查找逻辑地址。通常，主机的 IP 地址保存在硬盘上，机器关电时也不会丢失，系统启动时自动读入内存中。但是，无盘工作站无法保存P地址，它的IP地址由 RARP 服务器保存。当无盘工作站启动时，广播一个 RARP 请求分组，把自己的硬件地址同时写入发送方和接收方的硬件地址字段中。RARP 服务器接收这个请求，并填写目标 IP 地址字段，把操作字段改为 RARP 响应分组，送回请求的主机。