第四次作业.docx

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第四次作业

第4次作业：

以实验方式呈现并详细讲述DHCP、DNS的工作过程与原理

要求：

独立完成实验，切实掌握dhcp/dns工作原理；认真观察dhcp/dns工作过程中数据包的转发过程

批改完成计划：

第4周布置，第5周上交并批改

     DHCP，全称是 Dynamic Host Configuration Protocol﹐中文名为动态主机配置协议，它的前身是 BOOTP，它工作在OSI的应用层，是一种帮助计算机从指定的DHCP服务器获取它们的配置信息的自举协议。

       DHCP使用客户端/服务器模式，请求配置信息的计算机叫做DHCP客户端，而提供信息的叫做DHCP的服务器。

DHCP为客户端分配地址的方法有三种：

手工配置、自动配置、动态配置。

       DHCP最重要的功能就是动态分配。

除了IP地址，DHCP分组还为客户端提供其他的配置信息，比如子网掩码。

这使得客户端无需用户动手就能自动配置连接网络。

【DHCP的工作流程】

      发现阶段，即DHCP客户机寻找DHCP服务器的阶段。

DHCP客户机以广播方式（因为DHCP服务器的IP地址对于客户机来说是未知的）发送DHCP discover发现信息来寻找DHCP服务器，即向地址255.255.255.255发送特定的广播信息。

网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息，但只有DHCP服务器才会做出响应。

       提供阶段，即DHCP服务器提供IP地址的阶段。

在网络中接收到DHCP discover发现信息的DHCP服务器都会做出响应，它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户机，向DHCP客户机发送一个包含出租的IP地址和其他设置的DHCP offer提供信息。

      选择阶段，即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。

如果有多台DHCP服务器向DHCP客户机发来的DHCP offer提供信息，则DHCP客户机只接受第一个收到的DHCP offer提供信息，然后它就以广播方式回答一个DHCP request请求信息，该信息中包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容。

之所以要以广播方式回答，是为了通知所有的DHCP服务器，他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址。

      确认阶段，即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。

当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCP request请求信息之后，它便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCP ACK确认信息，告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址。

然后DHCP客户机便将其TCP/IP协议与网卡绑定，另外，除DHCP客户机选中的服务器外，其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址。

      重新登录，以后DHCP客户机每次重新登录网络时，就不需要再发送DHCP discover发现信息了，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request请求信息。

当DHCP服务器收到这一信息后，它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的IP地址，并回答一个DHCP ACK确认信息。

如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用时（比如此IP地址已分配给其它DHCP客户机使用），则DHCP服务器给DHCP客户机回答一个DHCP NACK否认信息。

当原来的DHCP客户机收到此DHCP NACK否认信息后，它就必须重新发送DHCP discover发现信息来请求新的IP地址。

     更新租约，DHCP服务器向DHCP客户机出租的IP地址一般都有一个租借期限，期满后DHCP服务器便会收回出租的IP地址。

如果DHCP客户机要延长其IP租约，则必须更新其IP租约。

DHCP客户机启动时和IP租约期限过一半时，DHCP客户机都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。

【DHCP的报文格式】

我们来介绍一下DHCP的报文格式，如图1，

OP

（1）

Htype

（1）

Hlen

（1）

Hops

（1）

TransactionID（4）

Seconds

（2）

Flags

（2）

Ciaddr（4）

Yiaddr（4）

Siaddr（4）

Giaddr（4）

Chaddr（16）

Sname（64）

File（128）

Options（variable）

（图1DHCP的报文格式）

OP：

若是client送给server的封包，设为1，反向为2；

Htype：

硬件类别，ethernet为1；

Hlen：

硬件长度，ethernet为6；

Hops：

若数据包需经过router传送，每站加1，若在同一网内，为0；

TransactionID：

事务ID，是个随机数，用于客户和服务器之间匹配请求和相应消息；

Seconds：

由用户指定的时间，指开始地址获取和更新进行后的时间；

Flags：

从0-15bits，最左一bit为1时表示server将以广播方式传送封包给client，其余尚未使用；

Ciaddr：

用户IP地址；

Yiaddr：

服务器分配给客户的IP地址；

Siaddr：

用于bootstrap过程中的IP地址；（服务器的IP地址）

Giaddr：

转发代理（网关）IP地址；

Chaddr：

client的硬件地址；

Sname：

可选server的名称，以0x00结尾；

File：

启动文件名；

Options：

，厂商标识，可选的参数字段

【抓包分析】

此次用的软件是：

wireshark（在宿舍内）

1.发现阶段：

2.提供阶段：

3.选择阶段

4.确认阶段：

【总结】

       DNS工作原理

域名解析有正向解析和反向解析之说，正向解析就是将域名转换成对应的IP地址的过程，它应用于在浏览器地址栏中输入网站域名时的情形；而反向解析是将IP地址转换成对应域名的过程，但在访问网站时无须进行反向解析，即使在浏览器地址栏中输入的是网站服务器IP地址，因为互联网主机的定位本身就是通过IP地址进行的，只是在同一IP地址下映射多个域名时需要。

另外反向解析经常被一些后台程序使用，用户看不到。

除了正向、反向解析之外，还有一种称为“递归查询”的解析。

“递归查询”的基本含义就是在某个DNS服务器上查找不到相应的域名与IP地址对应关系时，自动转到另外一台DNS服务器上进行查询。

通常递归到的另一台DNS服务器对应域的根DNS服务器。

因为对于提供互联网域名解析的互联网服务商，无论从性能上，还是从安全上来说，都不可能只有一台DNS服务器，而是由一台或者两台根DNS服务器（两台根DNS服务器通常是镜像关系），然后再在下面配置了多台子DNS服务器来均衡负载的（各子DNS服务器都是从根DNS服务器中复制查询信息的），根DNS服务器一般不接受用户的直接查询，只接受子DNS服务器的递归查询，以确保整个域名服务器系统的可用性。

当用户访问某网站时，在输入了网站网址（其实就包括了域名）后，首先就有一台首选子DNS服务器进行解析，如果在它的域名和IP地址映射表中查询到相应的网站的IP地址，则立即可以访问，如果在当前子DNS服务器上没有查找到相应域名所对应的IP地址，它就会自动把查询请求转到根DNS服务器上进行查询。

如果是相应域名服务商的域名，在根DNS服务器中是肯定可以查询到相应域名IP地址的，如果访问的不是相应域名服务商域名下的网站，则会把相应查询转到对应域名服务商的域名服务器上。

DNS服务器性能

在递归查询过程可能需要占用大量资源，但对于DNS服务器来说它仍然具有一些性能上的优势。

例如，在递归过程中，执行递归查询的DNS服务器，获得有关DNS域名空间的信息。

该信息由服务器缓存起来并可再次使用，以便提高使用此信息或与之匹配的后续查询的应答速度。

虽然打开与关闭DNS服务时，这些缓存信息将被清除，但是随着时间的推移，它们会不断增加并占据大量的服务器内存资源。

DNS解析过程

DNS服务器解析的过程如下所示：

第一步：

客户机提出域名解析请求,并将该请求发送给本地的域名服务器。

第二步：

当本地的域名服务器收到请求后,就先查询本地的缓存,如果有该纪录项,则本地的域名服务器就直接把查询的结果返回。

第三步：

如果本地的缓存中没有该纪录,则本地域名服务器就直接把请求发给根域名服务器,然后根域名服务器再返回给本地域名服务器一个所查询域（根的子域）的主域名服务器的地址。

第四步：

本地服务器再向上一步返回的域名服务器发送请求,然后接受请求的服务器查询自己的缓存,如果没有该纪录,则返回相关的下级的域名服务器的地址。

第五步：

重复第四步,直到找到正确的纪录。

第六步：

本地域名服务器把返回的结果保存到缓存,以备下一次使用,同时还将结果返回给客户机。

让我们举一个例子来详细说明解析域名的过程。

假设我们的客户机如果想要访问站点：

此客户本地的域名服务器是，一个根域名服务器是NS.INTER.NET，所要访问的网站的域名服务器是,域名解析的过程如下所示：

（1）客户机发出请求解析域名的报文。

（2）本地的域名服务器收到请求后,查询本地缓存,假设没有该纪录,则本地域名服务器则向根域名服务器NS.INTER.NET发出请求解析域名。

（3）根域名服务器NS.INTER.NET收到请求后查询本地记录得到如下结果:

NS（表示域中的域名服务器为：

）,同时给出的地址,并将结果返回给域名服务器。

（4）域名服务器收到回应后,再发出请求解析域名的报文。

（5）域名服务器收到请求后,开始查询本地的记录，找到如下一条记录：

A211.120.3.12（表示域中域名服务器的IP地址为：

211.120.3.12）,并将结果返回给客户本地域名服务器。

（6）客户本地域名服务器将返回的结果保存到本地缓存，同时将结果返回给客户机。

DNS：

DomainNameSystem域名系统

DNS作用：

将域名解析为IP地址

将IP地址解析为域名

DNS查询类型：

从查询方式上分

递归查询：

客户端得到结果只能是成功或失败（客户端与本地DNS之间的交互）

迭代查询：

服务器以最佳结果作答（DNS服务器之间的交互）

从查询内容上分

正向查询：

由域名查找IP地址

反向查询：

由IP地址查找域名

DNS查询进程分两部分进行：

1.名称查询从客户端计算机开始，并传输至解析程序即DNS客户端服务程序进行解析。

2.不能在本地解析查询时，可根据需要查询DNS服务器来解析名称。

本地解析程序

该请求随后传输至DNS客户端服务，以便使用本地缓存信息进行解析。

如果可以解析查询的名称，则应答该查询，该进程完成。

本地解析程序的缓存可包括从两个可能的来源获取的名称信息：

如果在本地配置主机文件，则来自该文件的任何主机名称到地址的映射，在DNS客户端服务启动时将预先加载到缓存中。

从以前的DNS查询应答的响应中获取的资源记录，将被添加至缓存并保留一段时间。

综上所述：

客户端查询DNS的整个过程如下：

本地host文件---本地缓缓----DNS服务器

DNS服务器的应答：

权威性应答：

肯定应答：

参考性应答：

否定应答：

如果查询的最终应答太长而不能在一个UDP消息数据包中发送和解析，则DNS服务器可以在TCP端口53上发送故障转移响应消息，以便在TCP连接会话中完全应答客户端。

（为什么DNS会使用到TCP53端口）

默认情况下，在执行递归查询并联系其他DNS服务器时，DNS服务器使用若干默认的时间设置。

它们是：

3秒的递归重试间隔。

这是DNS服务在递归查询期间重试查询之前等候的时间长度。

15秒的递归超时间隔。

这是DNS服务在重试的递归查询失败之前等候的时间长度。

默认情况下，DNS服务器使用根提示文件Cache.dns，该文件存储在服务器计算机的systemroot\System32\Dns文件夹中。

当服务启动时，该文件的内容预先加载到服务器存储区，并包含运行DNS服务器所在的DNS命名空间的根服务器的指针信息。

DNS高级选项：

禁用递归（也禁用转发器）：

默认为启用此项

BIND辅助区域：

如果区域数据不正确，记载会失败：

启用循环：

保护缓存防止污染：

系统为了安全起见，这个设置也是默认被开启的。