第10章 应用层

李太君 林元乖 等编著 清华大学出版社
典 型的基于 TCP/IP 的域名解析过程如下： DNS 分为 Client 和 Server ， Client 扮演发问的角色， 也就是问Server一个Domain Name，而Server必须 要回答此 Domain Name 的真正 IP 地址。而当地的 DNS 先会查自己的资料库和缓存区。如果自己的 资料库和缓存区都没有，则会往该 DNS 上所设的 的 DNS 询问，依此得到答案之后，将收到的答案 存起来，并回答客户。一旦解析器从本地缓冲区 或服务器响应中获得目标机的 IP 地址，交给应用 程序，应用程序便可以开始正式的通信过程。
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为了使 DNS服务器正确执行，首先需要在 DNS域名空间内存放其他DNS服务器的一些有 用的联系信息。该信息以根线索的形式提供， 它是记录初步资源的一个列表，可用来定位一 些DNS服务器，这些服务器对DNS域名空间树 的根具有绝对控制权。根服务器对DNS域名空 间树中的根域和顶级域具有绝对控制权。DNS 服务器可通过使用根线索搜索根服务器来完成 递归过程。
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DNS查询以各种不同的方式进行解析。客 户机有时也可通过使用从以前查询获得的缓存 信息就地应答查询。DNS服务器可使用其自身 的资源记录信息缓存来应答查询，也可代表请 求客户机来查询或联系其他DNS 服务器，以完 全解析该名称，并随后将应答返回至客户机。 这个过程称为递归。 另外，客户机自己也可尝试联系其他的 DNS 服务器来解析名称。如果客户机这么做， 它会使用基于服务器应答的独立和附加的查询， 该过程称作迭代。
二级域名 Com Edu Gov Int ac Net Org 地区代码
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类型（作用） 商业组织 教育组织 政府部门 国际组织 科研机构 网络供应商 非赢利组织 各个地区
10.1.2
因特网的域名解析
1．域名解析工作原理
将域名转化为对应的 IP地址的过程称为域 名解析。了解域名解析的基本工作原理就先了 解以下几个概念： （1）域名解析器
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（3）资料库 DNS服务器会根据不同的授权区(Zone)， 记录所属该网域下的各名称资料，这个资料库 包括网域下的次网域名称及主机名称。 （4）缓存区 在每一个名称服务器中都有一个快取缓存 区(Cache)，这个快取缓存区的主要目的是将 该名称服务器所查询出来的名称及相对的IP地 址记录在快取缓存区中，这样当下一次还有另 外一个客户端到此服务器上去查询相同的名称 时，服务器就不用在到别台主机上去寻找，而 直接可以从缓存区中找到该笔名称记录资料， 传回给客户端，加速客户端对名称查询的速度。
第10章 应用层
本章内容提要
应用层概况 DNS 文件传送协议FTP 电子邮件E-MAIL 远程终端协议TELNET WWW服务 应用层的前沿应用
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应用层概括
应用层是参考模型的最高层，是直接为应 用进程提供服务的。它的主要任务是为用户 提供应用的接口，即提供不同计算机间的文 件传送、访问与管理，电子邮件的内容处理， 不同计算机通过网络交互访问的虚拟终端功 能等。应用层是协议分层中最复杂的一层， 协议较多的一层，也是协议更新频率较快的 一层。
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现在我们结合实例详细的来了解域名解 析系统的工作原理。 当DNS客户机需要查询程序中使用的名 称时，它会查询DNS服务器来解析该名称。 客户机发送的每条查询消息都包括3条信息， 以指定服务器应回答的问题。 （1）递归解析 • 指定的DNS域名，表示为完全合格的域名 (FQDN)。 • 指定的查询类型，它可根据类型指定资源记 录，或作为查询操作的专门类型。 • DNS域名的指定类别。
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常用的命名机制有两种：平面型命名机 制和层次型机制
（1）平面型命名机制 命名机制：每一主机名简单地由一个字 符串组成，没有进一步的层次结构。缺点： • 随着对象的大量增加，名字冲突的可能性越 来越大。 • 单一的中央管理机构的工作负担越来越重。 • 地址映射低效。 • 集中式单一映射表：响应大量主机的映射请 求，占用带宽
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2. DNS名称空间 IP地址太抽象，难于记忆、理解，因此 必须用更友好、便于记忆的名字来代替数字 IP地址。名字必须要符合以下条件： • 对主机名字的要求首先是全局唯一的，即能 在整个Internet 通用。 • 其次要便于管理，Internet中主机名字管理 工作包括名字分配、确认和名字回收等。 • 第三要便于映射，即便于名字与IP 地址之间 的映射。
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如果此查询不匹配缓存中的项目，则解析 过程继续进行，客户机查询DNS服务器来解析 名称。 接下来查询DNS服务器，当本地的DNS不 能就地解析查询时，可根据需要查询DNS服务 器来解析名称。如图10-1所示，客户机将查询 首选DNS服务器。在此过程中使用的实际服务 器是从全局列表中选择的。当DNS服务器接收 到查询时，首先检查它能否根据在服务器的就 地配置区域中获取的资源记录信息作出权威性 的应答。如果查询的名称与本地区域信息中的 相应资源记录匹配，则服务器作出权威性的应 答，并且使用该信息来解析查询的名称。
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如果查询的名称没有区域信息，则服务器 检查它能否通过本地缓存的先前查询信息来解 析名称。如果从中发现匹配的信息，则服务器 使用它应答查询,则此次查询完成。 如果查询名称在首选服务器中未发现来自 缓存或区域信息的匹配应答，则查询过程可继 续进行，使用递归来完全解析名称，包括来自 其他DNS服务器的支持，以帮助解析名称。在 默认情况下，DNS客户服务要求服务器在返回 应答前使用递归过程来代表客户机完全解析名 称。
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（2）层次型命名机制 命名机制：在名字中加入层次型的结构， 其结构层次对应于名字管理机构的层次,每一 级机构只给它的子机构授权，是典型的层次 型树形结构。优点 : • 层次化的命名机制更能保证命名的唯一性。 • 层次型命名机制与 Internet结构一一对应。 • 地址映射效率高等
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2. 域名解析算法 常用的域名解析算法主要有如下两种：递 归解析和反复解析。 （1）递归解析 • 要求域名服务器系统完成全部域名--- 地址变换。 • 复杂性和负担交给服务器。 • 请求频繁时性能不好。
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（2）反复解析 • 要求域名服务器系统完成全部域名--- 地址变 换。 • 每次请求一个服务器，不行再请求别的服务 器。 • 复杂性和负担交给解析器软件。 • 请求不多时性能不好 . 图10-2给出了域名解析流程。Байду номын сангаас
完成域名和 IP地址映射的功能的软件称为 域名解析器软件。许多操作系统提供域名解析 器软件作为应用程序可以调用的库例程，每个 本地域名服务器配置一个域名解析器。
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（2）TCP/IP域名服务器（名字服务器） 域名服务器实际上是一个服务器软件， 运行在指定的机器上，完成名字-地址(即域 名-IP地址)映射。对应于域名结构，TCP/IP 域名服务器也构成一定的层次结构 ： • 各父节点能识别子节点，根据域名找到合适 的子节点来解析该域名。 • 域名解析从根节点开始，自顶向下。 • 实现时，根服务器包含根和第一级域的信息， 而每个叶节点对应一个子域（整个组织）。
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1.DNS存在必要性 最早用来为地址赋予人们便于使用的名字的 方法称为主机表，主机表是一个简单的ASCII文 件，它包含一个由网络系统地址及其对应的主 机名组成的列表。主机表的维护主要由NIC负责。 但是随着网络规模的不断扩大，主机表越来 越难以维护和运行。为了解决主机表带来的各 种问题，负责ARPANET管理的人员设计了一种全 新的机制。这个解决方案就是Peter Mockapetris设计的域名系统
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3．层次型名字管理 在 Internet 的层次型名字管理中，首先由中央 管理机构 ( 比如 Internet 的 NIC) 将最高一级名字空间 划分为若干部分（顶级域），并将各部分的管理权 授予相应机构，各管理机构可以将管辖内的名字空 间进一步划分若干子部分，并将子部分的管理特权 再授予若干子机构。 域的划分通常采用两种划分模式：组织模式与 地理模式，由此划分出了200多个顶级域，分别归属 于通用域和国家域。顶级域名如表10-1所示。
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开 始
域名解析请求包
下一次求解
将解析要求发往 某个服务器
产生指定下一个服务器 的响应并传回
N
名字是否在本服 务器
Y
反复解析
解析方式
递归解析 从数据库缓冲区中取出 相应地址并返回
请求下一个服务器解析 名字并将结果返回 结 束
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表10-1 顶级域名分配 顶级域名
Com Edu Gov Int
类型（作用）
商业组织 教育组织 政府部门 国际组织
Mil
Net Org
军事部门
网络供应商 非赢利组织
国家代码
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各个国家
中国互联网信息中心（CNNIC）负责管理我国的 顶级域，她将cn域划分为多个二级域，域名与类型 如表10-2。地区代码对应于地理模式，比如tj代表 天津市，hn代表海南等 。 表10-2 二级域名分配
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