TCP/IP详解09-应用层（基于UDP）：DNS、TFTP 和 BOOTP 1. DNS：域名系统 1.1 DNS系统介绍 1.1.1 基础1.1.2 DNS的报文格式 1.2 例子 1.2.1 正向查询1.2.2 反向查询（指针查询） 1.3 其他问题 1.3.1 DNS服务器高速缓存1.3.2 用UDP还是TCP 2. TFTP：简单文件传送协议3. BOOTP：引导程序协议
1. DNS：域名系统
解析器 名字服务器
DNS（Domain Name System）是一种用于 TCP/IP 应用程序的分布式数据库（这里是指在 Internet 上的单个站点不能拥有所有的信息），它提供主机名字和 IP 地址之间的转换及有关电子邮件的选路信息。
从应用的角度上看，对 DNS 的访问是通过一个地址解析器（ resolver ）来完成的。在 Unix 主机中，该解析器主要是通过两个库函数 gethostbyname(3) 和gethostbyaddr(3)来访问的，它们在编译应用程序时与应用程序连接在一起。前者接收主机名字返回 IP 地址，而后者接收 IP 地址来寻找主机名字。解析器通过一个或多个名字服务器来完成这种相互转换。
1.1 DNS系统介绍 1.1.1 基础以点“.”结尾的域名称为绝对域名或完全合格的域名 FQDN（Full Qualified Domain Name），例如 sun.tuc.noao.edu.。注意的是，DNS名字是由DNS树的底部逐步向上书写的。这意味着对于IP地址为140.252.13.33的sun主机，它的DNS名字为 33.13.252.140.in-addr.arpa。
顶级域名被分为三个部分：
1) arpa 是一个用作地址到名字转换的特殊域。2) 7 个 3 字符长的普通域。有些书也将这些域称为组织域。3) 所有 2 字符长的域均是基于 ISO3166 中定义的国家代码，这些域被称为国家域，或地理域。这个树里面的域名并不是统一管理的，网络信息中心（NIS）负责分配顶级域和委派其他制定地区域的授权机构。
一个独立管理的 DNS 子树叫做一个区域 (zone），最常见的区域就是二级域名，比如说.com.cn。我们还可以把这个二级域名给划分成更小的区域，比如说sina.com.cn。一旦一个区域的授权机构被委派后，由它负责向该区域提供多个名字服务器。当一个新系统加入到一个区域中时，该区域的 DNS 管理者为该新系统申请一个域名和一个 IP 地址，并将它们加到名字服务器的数据库中。
DNS 系统是一个分布式的数据库，当一个数据库发现自己并没有某查询所需要的数据的时候，它将把查询转发出去，而转发的目的地通常是根服务器，根服务器从上至下层层转发查询，直到找到目标为止。DNS 还有一个特点就是使用高速缓存，DNS把查询过的数据缓存在某处，以便于下次查询时使用。
1.1.2 DNS的报文格式DNS 报文由 12 字节长的首部和 4 个长度可变的字段组成。
标识字段由客户程序设置并由服务器返回结果。客户程序通过它来确定响应与查询是否匹配。 16 bit的标志字段被划分为若干子字段，如图 14-4所示。QR 是 1 bit 字段：0表示查询报文，1表示响应报文。opcode是一个4 bit字段：通常值为0（标准查询），其他值为1（反向查询）和2（服务器状态请求）。AA 是 1 bit标志，表示“授权回答 (authoritative answer)”。 该名字服务器是授权于该域的。TC 是 1 bit 字段，表示“可截断的 ( truncated )”。使用 UDP时，它表示当应答的总长度超过 512 字节时，只返回前 512 个字节。RD 是 1 bit字段表示“期望递归（ recursion desired）”。 该比特能在一个查询中设置，并在响应中返回。这个标志告诉名字服务器必须处理这个查询，也称为一个递归查询。如果该位为0，且被请求的名字服务器没有一个授权回答，它就返回一个能解答该查询的其他名字服务器列表，这称为迭代查询。RA 是 1 bit字段，表示“可用递归”。如果名字服务器支持递归查询， 则在响应中将该比特设置为1。随后的 3 bit字段必须为0。rcode 是一个 4 bit 的返回码字段。通常的值为 0（没有差错）和 3（名字差错）。名字差错只有从一个授权名字服务器上返回，它表示在查询中制定的域名不存在。随后的 4 个16 bit 字段说明最后 4 个变长字段中包含的条目数。 对于查询报文，问题 ( question )数通常是 1，而其他 3 项则均为 0。类似地，对于应答报文，回答数至少是 1，剩下的两项可以是 0 或非 0。
DNS查询报文中的问题部分
存储域名gemini.tuc.noao.edu最常用的查询类型是 A 类型，表示期望获得查询名的 IP 地址。一个 PTR 查询则请求获得一个 IP 地址对应的域名，这是一个指针查询。
A ：一个A记录定义了一个IP地址，它存储32 bit的二进制数。 PTR 指针记录用于指针查询。IP 地址被看作是 in-addr.arpa 域下的一个域名（标识符串）。CNAME 这表示“规范名字 (canonical name)”。它用来表示一个域名（标识符串），而有规范名字的域名通常被称为别名 ( alias )。某些 FTP 服务器使用它向其他的系统提供一个易于记忆的别名。HINFO：表示主机信息：包括说明主机 CPU 和操作系统的两个字符串。并非所有的站点均提供它们系统的HINFO记录，并且提供的信息也可能不是最新的。MX：邮件交换记录NS：名字服务器记录。查询类通常是1，指互联网地址（某些站点也支持其他非 IP地址）。DNS响应报文中的资源记录部分
域名是记录中资源数据对应的名字。它的格式和前面介绍的查询名字段格式相同。类型说明 RR 的类型码。它的值和前面介绍的查询类型值是一样的。 类通常为 Internet数据。 生存时间字段是客户程序保留该资源记录的秒数。资源记录通常的生存时间值为 2天。 资源数据长度说明资源数据的数量。该数据的格式依赖于类型字段的值。对于类型 1（A 记录）资源数据是 4 字节的IP地址。 1.2 例子 1.2.1 正向查询
参见书14.4节
1.2.2 反向查询（指针查询）正向查询指的是通过域名得到 IP 的查询，而反向查询就是通过 IP 得到域名。例如用 host 命令，host ip就可以得到服务器的域名，host domainName 就得到 IP。
稍微知道一点数据结构的人都能意识到，在正向查询的域里面做反向查询，其做法只有遍历整个数据集合—-对于DNS来说，那就是遍历整个数据库，这将带来巨大的负担，所以DNS采取了另一种方法，使用另一棵子树来维护IP-〉域名的对应表。这个子树的根节点是in-addr.arpa,而一个IP 例如192.168.11.2)所具有的DNS地址就是 2.11.168.192.in-addr.arpa（ip倒置）。在DNS系统里面，一个反向地址对应一个PTR纪录（对应A纪录），所以反向查询又叫做指针(PTR)查询。
1.3 其他问题 1.3.1 DNS服务器高速缓存BIND9默认是作为一个高速缓存服务器，其将所有的查询都转交到根服务器去，然后得到结果并放在本地的缓冲区，以加快查询速度。如果有兴趣可以安装一个BIND9来尝试一下。而自己定义的zone则可以规定其在缓存中的时间，一般是1天（就是配置文件中的1D）
1.3.2 用UDP还是TCPDNS服务器支持TCP和UDP两种协议的查询方式，而且端口都是53。而大多数的查询都是UDP查询的，一般需要TCP查询的有两种情况：
当查询数据多大以至于产生了数据截断(TC标志为1)，这时，需要利用TCP的分片能力来进行数据传输（看TCP的相关章节）。当主（master）服务器和辅（slave）服务器之间通信，辅服务器要拿到主服务器的 zone 信息的时候。 2. TFTP：简单文件传送协议 3. BOOTP：引导程序协议