dns运输层

一、运输层的基本概念

1、定义：运输层是计算机网络体系结构中的重要组成部分，负责实现端到端的通信，并为应用层进程提供逻辑通信，它向两台主机中的进程之间的通信提供通用的数据运输服务（端到端），使他们看不到运输层以下的数据通信的细节。

2、作用：对收到的报文进行差错检测；实现复用和分用功能，提高网络资源的利用率；承上启下，一方面与应用层打交道，将应用进程产生的数据传输到对方应用进程；另一方面通过调用IP协议来连接网络，以实现两个主机间的数据传输。

3、协议：主要的运输层协议有TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议），TCP提供可靠的、面向连接的服务，适用于需要高度可靠性的应用，如HTTP、FTP等，UDP则提供无连接的服务，不保证报文的可靠传输，但具有较低的传输开销和较高的传输效率，常用于实时性要求较高的应用，如视频通话、在线游戏等。

二、DNS与运输层的关系

1、基于UDP的DNS查询

无连接性：UDP是无连接的协议，在DNS查询过程中，客户端发送查询请求给DNS服务器时，无需先建立连接，可以直接将查询报文发送出去，这样可以减少连接建立和释放的开销，提高查询效率。

简单快速：由于UDP没有复杂的连接状态管理，所以对于简单的域名解析请求，能够快速地将请求和响应在网络中传输，尤其适用于对实时性要求较高、但对准确性要求不是极高的场景，比如浏览器初次访问一个域名时，通常会先使用UDP协议进行快速解析尝试。

局限性：UDP不保证报文的可靠传输，可能会出现报文丢失、重复或乱序的情况，如果DNS查询报文在网络传输过程中丢失，客户端可能需要超时重传，这会增加解析时间。

2、基于TCP的DNS查询

可靠性：TCP提供可靠的传输服务，通过三次握手建立连接后，确保数据按顺序且无误地传输，对于超过512字节的DNS查询请求或响应，必须使用TCP协议进行传输，以保证数据的完整性和准确性。

流量控制和拥塞控制：在网络状况不佳或数据传输量较大时，TCP能够根据网络的拥塞情况调整发送速率，避免过多的数据包丢失和网络拥塞，保证DNS解析的稳定性。

适用场景：当需要进行区域传送（zone transfer）等操作时，即主DNS服务器向从DNS服务器同步区域文件数据，必须使用TCP协议，因为区域文件通常较大，且需要保证数据的完整性和一致性。

三、DNS查询过程中运输层的工作过程

1、客户端发起查询：当应用程序需要解析域名时，会向本地DNS解析器发送一个查询请求，如果是首次查询或本地缓存未命中，本地DNS解析器会代表客户端向外部DNS服务器发起查询，若采用UDP协议，本地DNS解析器会将查询请求封装在UDP报文中，并发送给目标DNS服务器；若采用TCP协议，则会先建立TCP连接，然后再发送查询请求。

2、服务器响应查询：DNS服务器收到查询请求后，会根据查询类型和域名信息进行解析，如果是基于UDP的查询，服务器会将解析结果封装在UDP报文中返回给客户端；如果是基于TCP的查询，服务器会在已建立的TCP连接上发送响应数据，在响应过程中，如果数据量较小且网络状况良好，UDP响应可以快速返回结果；如果数据量较大或网络出现拥塞等情况，TCP连接能够保证数据的可靠传输。

3、错误处理与重传机制：在DNS查询过程中，如果出现错误或超时等情况，客户端会根据不同的协议采取相应的措施，对于UDP协议，客户端可能会等待一段时间后超时重传，或者尝试使用TCP协议重新发起查询；对于TCP协议，由于其本身具有可靠的传输机制，会在连接出现问题时自动进行重传和错误恢复。

四、相关问题与解答

1、问题：为什么DNS既使用UDP又使用TCP协议？

解答：这是为了在不同的场景下兼顾效率和可靠性，UDP协议简单高效，适用于大多数常规的、小尺寸的域名解析请求，能够满足快速获取域名对应IP地址的需求，减少网络开销和延迟，而TCP协议则提供了可靠的传输保障，适用于大尺寸数据的传输以及需要严格保证数据准确性的场景，如区域传送等操作，通过结合使用这两种协议，DNS系统能够在不同的情况下灵活地选择最合适的传输方式，以满足各种域名解析需求。

2、问题：如何判断DNS查询是否成功？

解答：可以从多个方面来判断DNS查询是否成功，看是否能够正确获取到目标域名对应的IP地址，如果应用程序在使用域名访问网络资源时能够正常连接到目标服务器，那么通常说明DNS查询是成功的，可以通过查看本地DNS缓存或使用网络诊断工具来检查是否有正确的DNS解析记录，如果在查询过程中没有出现错误提示，并且能够在一定时间内得到响应，也可以初步判断查询成功，但如果对查询结果的准确性有疑问，可以尝试使用其他可靠的DNS服务器再次进行查询验证。