网络协议：其他协议与知识

目录
一，域名
二，DNS
三，DHCP
四，FTP
五，WebSocket
六，WebService
七，CDN
八，代理
九，VPN

一，域名

1，基本介绍

• 由于IP地址不方便记忆，并且不能表达组织的名称和性质，所以人们设计出了域名
• 域名和IP地址是一一对应的，这些信息存储在域名系统中
• 域名是独一无二的，并且遵循先注册先得的原则

2，顶级域名

• 通用顶级域名（General Top-level Domain，简称gTLD）

com（公司）、gov（政府机构）、int（国际组织）

• 国家及地区顶级域名（Country Code Top-level Domain，简称ccTLD）

cn（中国）、jp（日本）、uk（英国）

• 新通用顶级域名（New Generic Top-level Domain，简称New gTLD）

vip（会员）、club（俱乐部）、shop（商城）

3，域名等级

• com可以是顶级域名，也可以是二级域名
• 各级域名之间用.隔开（mail.whu.edu.cn）

二，DNS

1，基本介绍

• DNS是Domain Name System的缩写，表示域名系统
• 它是一个存储域名和IP地址映射关系的分布式数据库
• 利用DNS协议可以将域名解析成对应的IP地址
• DNS协议在域名解析时使用UDP协议，在区域传输时使用TCP协议
• DNS服务器占用53端口

2，解析流程

• 本地DNS服务器会缓存解析过的域名和IP地址
• 所有DNS服务器都记录了根DNS服务器的IP地址
• 上级DNS服务器只记录下一级DNS服务器的IP地址
• 权威服务器是指能够返回解析结果的服务器
• 全球一共有13台IPv4和25台IPv6的根DNS服务器

3，存在的问题

• 域名劫持问题

攻击者篡改了域名的解析结果，导致客户端拿到的是虚假的IP地址，由于域名解析使用的是UDP协议，所以很容易被劫持

• 域名缓存问题

本地DNS服务器的缓存，会导致全局负载均衡失败，因为缓存的IP地址对应的服务器可能离客户端当前位置很远

• 域名转发问题

如果A运营商将解析的请求转发给B运营商，B运营商去权威DNS服务器查询的时候，权威DNS服务器会认为你是B运营商的用户，就会返回部署在B运营商的服务器的IP地址，结果每次都需要跨运营商访问，速度就会很慢

• 出口NAT问题

由于IP地址会经过NAT转换，权威DNS服务器无法通过IP地址来判断客户端来自哪个运营商，极有可能会误判运营商导致跨运营商访问

• 域名更新问题

本地DNS服务器是由不同地区、不同运营商独立部署的，它们对域名解析缓存的处理上有很大区别，有的会忽略解析结果TTL的时间限制，导致本地DNS服务器没有及时更新IP地址，从而容灾处理也无法进行

• 解析延迟问题

DNS的查询过程需要递归遍历多个DNS服务器，才能获得最终的解析结果，这会带来一定的延时，甚至会解析超时

4，HTTPDNS

• 基本介绍

1>基于HTTP协议向HTTPDNS服务器发送域名解析请求
2>替代了基于DNS协议向运营商本地DNS服务器发送请求的传统方式
3>常用于移动端APP中，需要在APP中嵌入相关的SDK

• 解决问题

1>HTTP协议是基于TCP协议的，可以解决域名劫持问题
2>缓存是由客户端SDK进行管理的，可以解决域名缓存问题和域名更新问题
3>HTTPDNS服务器知道客户端来自哪个运营商，可以解决域名转发问题和出口NAT问题
4>HTTPDNS服务器直接返回解析结果，可以解决解析延迟问题

三，DHCP

1，IP地址的分配

• 静态分配

1>手动设置
2>适用于不常移动的台式机、服务器等

• 动态分配

1>从DHCP服务器自动获取
2>适用于经常移动的手机、笔记本等

2，基本介绍

• DHCP是Dynamic Host Configuration Protocol的缩写，表示动态主机配置协议
• DHCP协议基于UDP协议，客户端占用68端口，服务器占用67端口
• DHCP服务器会从IP地址池中，挑选一个IP地址“出租”给客户端一段时间，到期就回收它们
• 客户端会在租期不足的时候，自动向DHCP服务器发送Request消息申请续约
• 一般路由器就可以充当DHCP服务器

3，四个阶段

• Discover：发现服务器

发送广播包寻找附近的DHCP服务器（源IP地址为0.0.0.0，目标IP地址为255.255.255.255）

• Offer：提供租约

DHCP服务器返回可以租用的IP地址，以及租用期限、子网掩码、网关等信息，可能会有多台DHCP服务器提供租约

• Request：选择IP地址

客户端选择一个租约并发送广播包告知DHCP服务器（源IP地址为0.0.0.0，目标IP地址为255.255.255.255）

• ACK：确认

被选择的DHCP服务器给客户端的确认，至此，IP地址分配完毕

四，FTP

1，基本介绍

• FTP是File Transport Protocol的缩写，表示文件传输协议
• FTP协议基于TCP协议
• FTP协议的URL格式为：ftp://[user[:password]@]host[:port]/url-path

2，连接模式

• 两种连接模式：主动模式、被动模式
• 不管哪种模式都需要客户端和服务器建立两个连接
• 控制连接：用于传输状态信息（cmd）
• 数据连接：用于传输文件和目录信息（data）

3，主动模式

• 客户端用4242端口向服务器的21端口发起控制连接，并发送Port命令告知服务器，客户端的4243端口已准备好接收数据
• 服务器用21端口向客户端的4243端口发起数据连接
• 4242（N）和4243（N+1）是随机的，只要大于1024即可，20和21是固定的

4，被动模式

• 客户端用4242端口向服务器的21端口发起控制连接，并发送PASV命令告知服务器，这次连接采用被动模式
• 服务器返回确认，并发送Port命令告知客户端，服务器的2042端口已准备好接收数据
• 客户端用4243端口向服务器的2042端口发起数据连接
• 2042是随机的，只要大于1024即可，20没有用到

五，WebSocket

1，基本介绍

• WebSocket协议是在HTML5中定义的，基于TCP协议
• 在建立连接后，客户端和服务器都可以主动给对方发送消息
• WebSocket协议占用80端口（ws://），WebSocket安全协议占用443端口（wss://）
• 体验地址：https://www.websocket.org/echo.html

2，建立连接

• WebSocket协议是通过HTTP协议来建立连接的，由客户端主动发起
• Connection：必须设置为Upgrade，表示希望升级协议
• Upgrade：必须设置为websocket，表示希望升级到WebSocket协议
• Sec-WebSocket-Key：客户端随机生成的字符串
• Sec-WebSocket-Accept：客户端字符串经过一系列处理之后的字符串

3，字符串处理

①：在客户端字符串后面拼接一个固定的GUID值（258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11）
②：将①的结果进行SHA-1摘要计算
③：将②的结果进行Hex to Base64编码

六，WebService

1，基本介绍

• 是一项开放平台的技术标准
• WebService使用SOAP协议来封装和传输数据
• SOAP是Simple Object Access Protocol的缩写，表示简单对象访问协议
• SOAP = HTTP + XML
• WebService地址：http://www.webxml.com.cn/zh_cn/index.aspx

2，WSDL

• WSDL是Web Services Description Language的缩写，表示Web服务描述语言
• WSDL用来描述WebService接口的细节（例如参数、返回值等）
• 在WebService的URL后面加上?wsdl就可以获取WSDL信息
• 示例地址：http://ws.webxml.com.cn/WebServices/WeatherWS.asmx?wsdl

3，SOAP1.2的请求和响应示例

POST /WebServices/WeatherWS.asmx HTTP/1.1
Host: ws.webxml.com.cn
Content-Type: application/soap+xml; charset=utf-8
Content-Length: length

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<soap12:Envelope xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:soap12="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope">
  <soap12:Body>
    <getWeather xmlns="http://WebXml.com.cn/">
      <theCityCode>string</theCityCode>
      <theUserID>string</theUserID>
    </getWeather>
  </soap12:Body>
</soap12:Envelope>

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/soap+xml; charset=utf-8
Content-Length: length

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<soap12:Envelope xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:soap12="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope">
  <soap12:Body>
    <getWeatherResponse xmlns="http://WebXml.com.cn/">
      <getWeatherResult>
        <string>string</string>
        <string>string</string>
      </getWeatherResult>
    </getWeatherResponse>
  </soap12:Body>
</soap12:Envelope>

七，CDN

1，基本介绍

• CDN是Content Delivery Network的缩写，表示内容分发网络
• CDN运营商在全国各大枢纽城市都建立了机房，内容所有者支付费用后即可使用
• CDN可以减小源服务器的负载压力，还能够让用户更快的获取资源

2，获取节点服务器IP地址的流程

3，获取资源的流程

八，代理

1，基本介绍

• 自身不生产内容
• 处在中间位置转发上下游的请求和响应

2，正向代理和反向代理

• 正向代理：扮演客户端的角色

• 反向代理：扮演服务器的角色

3，正向代理的作用

• 隐藏客户端身份
• 绕过防火墙
• 网络抓包

4，反向代理的作用

• 隐藏服务器身份
• 负载均衡
• 安全防护

九，VPN

1，基本介绍

• VPN是Virtual Private Network的缩写，表示虚拟私人网络
• VPN是基于隧道协议进行实现的
• 客户端的VPN软件会对数据进行加密，VPN服务器再进行解密

2，作用

• 保护公司内部资料

1>VPN服务器部署在公司内部
2>从客户端到VPN服务器虽然是外网，但数据是加密的，所以很安全
3>从VPN服务器到资料服务器是内网，所以也很安全

• 突破网络封锁

1>在国内无法直接访问Google，但可以访问VPN服务器
2>VPN服务器是可以访问Google的
3>所以在国内可以通过VPN服务器间接的访问Google

3，与代理的区别

• VPN需要安装客户端软件，代理不需要
• VPN会对数据进行加密，代理不会