13、DNS、DHCP 与 FTP 协议详解

一、DNS 域名解析协议

1.1 基础定义与端口规范

DNS（Domain Name System）用于实现域名与 IP 地址的相互映射，解决网络地址记忆难题。

两种核心解析方式：

正向解析：域名 → IP
反向解析：IP → 域名

协议默认占用 53 端口：

UDP 协议：用于快速完成日常域名解析请求；当 DNS 应答报文超过 512 字节时，查询也会改用 TCP
TCP 协议：用于 DNS 主从服务器的数据同步，保障数据一致性

1.2 域名结构与服务器体系

完整合格域名格式：主机名.子域.二级域.顶级域.根域

全球仅有 13 台根域服务器，IPv6 架构下中国拥有 4 个名额，其余分布为美国 10 台、瑞典 1 台、英国 1 台、日本 1 台。

顶级域分为两类：

组织域（通用行业标识）
- .com：工商企业
- .net：网络服务
- .edu：教育机构
- .org：公益组织
- .gov：政府部门
国家域（代表地区归属）
- .cn：中国

1.3 核心查询机制与查询原理

递归查询：客户端向本地 DNS 服务器发起请求。本地 DNS 服务器负责把整个查询全部做完，直接返回最终 IP 结果给客户端。客户端无需参与中间过程。角色关系：客户端 ↔ 本地 DNS。

迭代查询：本地 DNS 拿到请求后，去找根服务器、顶级域服务器、二级域服务器逐级查询。每一级 DNS 不返回最终 IP，只告诉本地 DNS：下一级服务器地址，你自己接着去查。本地 DNS 不断去访问下一级，直到拿到域名对应的 IP。角色关系：本地 DNS → 根服务器 → 顶级域服务器 → 权威服务器。

缓存操作命令：Windows 系统可通过 ipconfig /displaydns 查看 DNS 缓存，ipconfig /flushdns 清空缓存；Linux 系统需安装 nscd 服务实现缓存清理。

1.4 DNS 完整查询流程

访问 www.163.com 的完整流程如下：

角色区分：

客户端：发起递归请求，只等待最终 IP
本地 DNS：接收递归请求，去做迭代查询，缓存结果
根 DNS：返回顶级域服务器地址
顶级域服务器：返回权威 DNS 服务地址
权威 DNS：持有域名原始记录，返回目标 IP

查询步骤：

Step1 客户端发起请求（递归查询）：浏览器向本地 DNS 服务器请求查询 www.163.com 的 IP
Step2 本地 DNS 查询缓存，缓存无记录，则去找根 DNS 服务器发起迭代查询
Step3 根服务器应答：告知该域名归 .com 顶级域管理，返回 .com 服务器地址
Step4 本地 DNS 去查询 .com 顶级域服务器
Step5 .com 服务器应答：告知去找 163.com 的权威服务器，返回权威服务器地址
Step6 本地 DNS 去查询 163.com 权威服务器
Step7 权威服务器返回 www.163.com 对应的 IP 地址
Step8 本地 DNS 操作：①把 IP 缓存到自己服务器；②将 IP 返回给客户端，客户端拿到 IP 访问网站

1.5 DNS 主从服务架构

搭建 DNS 冗余，做域名解析的备份与负载分担。

主 DNS：权威节点，存放域名解析记录，唯一能增删修改域名记录
从 DNS：副本服务器，只读。定期通过 TCP 53 和主 DNS 同步域名数据，TCP 保证传输可靠，同步失败自动重试
客户端：通过 UDP 53 向主 / 从 DNS 查询域名，获取 IP 地址；普通查询优先 UDP，响应超过 512 字节才使用 TCP
作用：
- ①冗余备份，分担查询压力
- ②主 DNS 故障时，从 DNS 仍可对外解析，保证业务不中断

二、DHCP 动态主机配置协议

2.1 基础定义与端口规范

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）作用：实现局域网内主机自动分配网络参数，规避手动配置的繁琐工作，有效防止局域网 IP 地址冲突，适配网络设备动态增减场景。

可分配参数：IP 地址、子网掩码、网关、DNS 服务器地址、租期等。

基于 UDP 协议：

DHCP 服务端监听端口：UDP 67
DHCP 客户端端口：UDP 68

为什么使用 UDP：

TCP 是面向连接的协议，建立连接需要双方都有 IP
UDP 是无连接协议，不需要预先建立连接，可用广播发包
客户机刚开机网卡是空的，没有 IP，没法建立 TCP 连接

2.2 DHCP 地址分配方式

自动分配：第一次分配永久使用（很少用）
动态分配：带租期，到期回收，最常用。拿到 169.254.x.x 地址代表 DHCP 地址分配失败，系统自动分配了链路本地地址
静态分配：MAC 绑定固定 IP，如服务器、监控、IP 永远不变

2.3 四步交互工作原理（DORA）

Discover（发现）：客户端无网络参数，全网广播请求，寻找局域网内 DHCP 服务器
Offer（提供）：DHCP 服务器收到请求后，从地址池筛选可用 IP，广播回应客户端
Request（请求）：客户端接收服务器邀约，确认选用对应 IP，再次广播发起正式租用请求
Acknowledge（确认）：服务器最终确认，下发完整网络参数，双方建立 IP 租赁关系（客户端拿到 Ack 之后，才正式启用 IP）
补充报文：Nak：否定确认，IP 不可用/地址冲突，拒绝分配；Decline：客户端检测 IP 冲突，通知服务器，拒绝该 IP；Release：客户端主动释放 IP（关机/断开网络）；Inform：客户端已有静态 IP，只向 DHCP 服务器获取 DNS 等附加参数

三、FTP 文件传输协议

3.1 基础定义与端口规范

FTP（File Transfer Protocol）是一套专门用来在网络上上传、下载文件的应用层协议，工作在 TCP/IP 模型的应用层，C/S 架构。

核心特点：双连接

控制连接：TCP 21 端口，全程保持，负责账号认证、ls、get、put 等命令交互
数据连接：仅在传输文件/列目录时临时建立，传完断开。主动/被动模式，只影响数据连接是谁发起

端口：

20 端口：主动模式的数据端口，负责传输真实文件数据
21 端口：控制端口，持久连接，传输登录、指令（列出目录、上传下载命令）

3.2 核心体系与结构

FTP 服务端：搭建 FTP 服务，设置共享根目录；配置账号、用户读写权限。

FTP 客户端：工具包括 Xftp、FileZilla、浏览器、命令行 ftp。

用户类型：

匿名用户 anonymous：无需密码，一般仅开放下载权限
本地授权账号：用户名 + 密码，可配置上传、下载、删除权限

3.3 核心工作机制与原理

两种传输模式：

主动模式流程：
- ①客户端连接服务器 21 端口建立控制连接，完成登录认证
- ②客户端告知服务端自己监听端口
- ③服务器使用本机 20 端口主动向客户端发起数据连接
- ④数据连接完成文件/目录列表传输
被动模式流程：
- ①客户端连接服务器 21 端口建立控制连接，登录
- ②客户端发送 PASV 命令，服务器返回随机开放的高端口号
- ③客户端主动去连接该高端口建立数据连接
- ④传输文件或者目录信息

两类独立连接：

控制连接：客户端与服务器 21 端口建立，全程保持，只传输命令，不传输文件数据
数据连接：专门用来传输文件内容、目录列表，每次传输会新建/销毁

两种传输类型：

ASCII：文本文件，自动转换换行符；传输程序、压缩包会损坏文件
Binary（二进制）：原样逐字节传输，图片、压缩包、程序必须 binary，生产默认二进制

3.4 常用命令（命令行 ftp）

ls：查看远端目录
get 文件名：下载文件到本地
put 文件名：上传本地文件到服务端

3.5 vsftpd 简单介绍

vsftpd（Very Secure FTP Daemon）是 Linux 最常用的 FTP 服务，轻量、安全，企业常用 FTP 服务端。

配置文件：/etc/vsftpd/vsftpd.conf

核心配置项：

ini 复制代码

anonymous_enable=NO  # 关闭匿名用户
local_enable=YES     # 允许本地系统账号登录
write_enable=YES     # 允许上传写入
pasv_enable=YES      # 开启被动模式