面试计算机网络框架八股文十问十答第六期

作者：程序员小白条，个人博客

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1）DNS 协议是什么

DNS（Domain Name System）是一种用于将域名转换为 IP 地址的分布式命名系统。简单来说，它充当了互联网上的“电话簿”，将人类可读的域名（如example.com）转换为计算机可识别的 IP 地址（如192.0.2.1）。这种系统使得用户能够通过简单易记的域名来访问网站，而无需记住复杂的 IP 地址。

2）DNS同时使用TCP和UDP协议？

是的，DNS可以同时使用TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）协议。通常情况下，DNS查询使用UDP协议，因为UDP是一种无连接的、速度较快的协议，适合用于简单的查询。但是，当DNS响应超过512字节时，会使用TCP协议进行通信，因为UDP协议有一个限制，无法传输超过512字节的数据。

3）DNS完整的查询过程

DNS查询过程可以分为以下几个步骤：

1. 本地解析器查询缓存：首先，客户端会查询本地DNS解析器的缓存，看是否已经解析过该域名。如果有，就直接返回结果。
2. 本地解析器向根域名服务器查询：如果本地解析器缓存中没有相应的记录，它会向根域名服务器发送查询请求，询问该域名的顶级域名服务器的地址。
3. 根域名服务器返回顶级域名服务器地址：根域名服务器收到请求后，会返回顶级域名服务器的地址，比如.com、.net等顶级域名服务器。
4. 本地解析器向顶级域名服务器查询：本地解析器收到顶级域名服务器的地址后，会向该服务器发送查询请求，询问该域名的权威域名服务器的地址。
5. 顶级域名服务器返回权威域名服务器地址：顶级域名服务器收到请求后，会返回权威域名服务器的地址，该服务器通常由注册商或域名所有者管理。
6. 本地解析器向权威域名服务器查询：本地解析器收到权威域名服务器的地址后，会向该服务器发送查询请求，请求解析该域名对应的IP地址。
7. 权威域名服务器返回IP地址：权威域名服务器收到请求后，会返回该域名对应的IP地址给本地解析器。
8. 本地解析器将IP地址返回给客户端：最后，本地解析器会将获取到的IP地址返回给客户端，并将该记录存储在缓存中，以备后续查询使用。

这是一个简化的DNS查询过程，实际情况可能会更加复杂，特别是在涉及到DNS缓存、负载均衡和安全策略等方面。

4）迭代查询与递归查询

• 迭代查询：在迭代查询中，客户端会向DNS服务器发送查询请求，如果该服务器能够解析该域名，就会返回结果；如果不能解析，它会返回一个指向另一个DNS服务器的引用。然后客户端将向该引用的服务器发送查询请求，直到最终找到解析结果或者遇到错误。
• 递归查询：在递归查询中，客户端向DNS服务器发送查询请求，并要求服务器帮助解析该域名。如果服务器能够解析，它会返回结果；如果不能解析，它会代表客户端继续向其他DNS服务器发送查询请求，直到最终找到解析结果或者遇到错误，并将最终结果返回给客户端。

5）DNS 记录和报文

• DNS记录：DNS记录是存储在DNS服务器中的数据，用于将域名映射到相应的IP地址或其他信息。常见的DNS记录类型包括：
  • A记录：将域名映射到IPv4地址。
  • AAAA记录：将域名映射到IPv6地址。
  • CNAME记录：将域名指向另一个域名，实现域名的别名。
  • MX记录：指定邮件交换服务器，用于电子邮件路由。
  • NS记录：指定该域名的域名服务器。
  • SOA记录：指定该域名的起始授权机构。
• DNS报文：DNS报文是在DNS查询和响应过程中传输的数据包。它包含了查询或响应的各种字段和标志位，以及相关的查询参数或响应结果。DNS报文一般分为查询报文和响应报文，它们的格式由DNS协议规定。

6）OSI七层模型

OSI（Open Systems Interconnection）七层模型是一个用于理解和描述计算机网络协议的抽象模型，由国际标准化组织（ISO）制定。这个模型将计算机网络通信的过程分为七个层次，每个层次都负责不同的功能和任务。这些层次从底部到顶部分别是：

1. 物理层（Physical Layer）：负责传输原始比特流，并控制物理设备间的连接。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：提供了节点间可靠的数据传输，并处理物理层的错误。
3. 网络层（Network Layer）：负责在不同网络间传输数据包，并处理路由和转发。
4. 传输层（Transport Layer）：提供端到端的可靠数据传输，包括数据分段、流量控制和错误恢复。
5. 会话层（Session Layer）：管理两个节点间的通信会话，包括会话的建立、维护和终止。
6. 表示层（Presentation Layer）：负责数据格式的转换、加密和压缩，以确保不同系统间的数据交换能够顺利进行。
7. 应用层（Application Layer）：提供用户与网络服务之间的接口，包括各种网络应用协议，如HTTP、FTP、SMTP等。

这个模型有助于理解不同网络协议在网络通信中的作用和位置。

7）TCP/IP五层协议

TCP/IP五层协议，也被称为TCP/IP协议栈，是互联网通信中使用的基本网络协议，包括以下五个层次：

1. 物理层：负责传输比特流，定义了电缆、光纤等物理媒介的规范。
2. 数据链路层：处理数据帧的传输，确保在相邻节点间的可靠通信，包括对物理层错误的检测和纠正。
3. 网络层：处理数据包在网络中的寻址和路由，负责将数据从源主机传输到目标主机，涉及IP地址和路由表的使用。
4. 传输层：提供端到端的通信，包括TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol），负责数据的可靠性、流量控制和错误恢复。
5. 应用层：为用户提供网络服务，包括常见的应用协议如HTTP、FTP、SMTP等。

8）TCP 和 UDP的概念及特点

• TCP（Transmission Control Protocol）：TCP是一种面向连接的、可靠的传输协议。它通过三次握手建立连接，提供数据的顺序传输、重传机制和流量控制，确保数据的可靠性。TCP适用于需要可靠传输、顺序传输的应用，如文件传输、网页访问等。
• UDP（User Datagram Protocol）：UDP是一种无连接的、不可靠的传输协议。它不进行握手和连接建立，只是简单地传输数据包，不提供数据的可靠性和流量控制。UDP适用于对实时性要求较高、容忍少量丢失的应用，如音频、视频流传输等。

9）TCP和UDP的区别

• 连接性：TCP是面向连接的，需要进行三次握手建立连接；UDP是无连接的，不需要建立连接。
• 可靠性：TCP提供可靠的数据传输，包含重传机制和错误恢复；UDP不提供可靠性保证，数据包可能会丢失或乱序。
• 流量控制：TCP具有流量控制机制，通过窗口控制确保发送和接收之间的平衡；UDP不提供流量控制，发送者以固定速率发送数据。
• 传输速度：由于TCP提供可靠性，其传输速度可能较慢；UDP由于不保证可靠性，传输速度较快。

10）TCP和UDP的使用场景

• TCP 使用场景：
  • 文件传输：FTP等协议使用TCP来确保文件的完整传输。
  • 网页访问：HTTP协议使用TCP进行可靠的数据传输。
  • 邮件传输：SMTP等协议使用TCP来确保邮件的可靠传递。
  • 远程登录：SSH等协议使用TCP来提供安全的远程登录服务。
• UDP 使用场景：
  • 实时音视频传输：VoIP、视频会议等应用通常使用UDP，因为对实时性要求高，可以容忍少量数据丢失。
  • 游戏应用：在线游戏常使用UDP，因为对延迟敏感，而且可以容忍一定程度的丢包。
  • DNS查询：DNS使用UDP进行域名解析查询，因为查询通常是短时且轻量级的，不需要TCP的可靠性。

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