IP用于数据转发，DNS将域名转换为IP，二者协同
路由IP和DNS详解
IP地址
（一）定义与结构
- 定义：IP地址（Internet Protocol Address）是互联网协议地址，是分配给网络中每一台设备的唯一标识符，用于在网络中定位和识别设备，确保数据能够准确无误地从源设备发送到目标设备。
- 结构：IPv4地址是一个32位二进制数，通常以点分十进制表示，如192.168.1.1，它分为网络地址和主机地址两部分，用于区分不同网络以及同一网络内的不同设备，IPv6地址则是128位二进制数，以冒号分隔的十六进制数表示，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334，其设计目的是解决IPv4地址枯竭问题，提供近乎无限的地址空间。
（二）分类
- 按用途分类
- 公有IP地址：全球唯一，用于在互联网上通信，可直接被外部网络访问，网站服务器通常会拥有公有IP地址，以便用户从全球各地进行访问。
- 私有IP地址：仅在局域网内有效，用于内部通信，常见的私有IP地址范围包括A类（10.0.0.0 10.255.255.255）、B类（172.16.0.0 172.31.255.255）和C类（192.168.0.0 192.168.255.255）。
- 按版本分类
- IPv4：目前广泛使用，但由于地址数量有限，逐渐面临地址枯竭的问题。
- IPv6：为解决IPv4地址短缺而推出，具有更大的地址空间，支持更多设备连接，同时在安全性、路由效率等方面也有改进。
（三）查看方法
- Windows系统：通过“网络和Internet”设置查看，或在命令提示符中输入“ipconfig”命令。
- Linux系统：在终端中输入“ifconfig”或“ip addr”命令。
路由
（一）路由器的作用
- 连接不同网络：如将内网与外网连接起来，实现局域网与互联网之间的数据传输。
- 数据转发决策：根据路由表决定数据包的转发路径，确保数据能够准确地从源网络传输到目标网络。
（二）路由表结构
| 字段 | 含义 |
|---|---|
| 目标网络 | 数据包要到达的网络地址 |
| 子网掩码 | 匹配目标网络的掩码 |
| 下一跳地址 | 数据包应该发往的下一个路由器的地址 |
| 出口接口 | 本地发送数据包的网络接口 |
| 度量值（Metric） | 路径成本，用于选择最优路由，值越小优先级越高 |
（三）常见路由类型
- 直连路由：直接连接的网络，无需经过其他路由器。
- 静态路由：手动配置的路由，适用于网络结构相对固定、简单的环境。
- 动态路由：通过RIP、OSPF、BGP等协议自动学习，能够根据网络拓扑变化自动调整路由信息，适用于大型、复杂的网络环境。
（四）常用命令
- Windows：使用“route print”命令查看路由表。
- Linux：使用“ip route show”命令查看路由表。
DNS
（一）定义与作用
- 定义：DNS（Domain Name System）是域名系统，是一种将域名（如www.baidu.com）转换为对应的IP地址的分布式数据库系统。
- 作用：由于人们更容易记住和识别域名而不是一长串数字的IP地址，DNS充当了查询转换的桥梁，使用户能够通过域名方便地访问网络资源。
（二）层级结构
- 根服务器：位于DNS层级结构的顶层，负责管理顶级域服务器的信息，全球共有13台根服务器（用字母A M表示）。
- 顶级域（TLD）服务器：负责管理顶级域名，如.com、.cn等。
- 权威域名服务器：对特定域名负有最终解析权，存储着该域名对应的各种记录信息。
- 本地DNS服务器：通常由运营商提供，负责接收本地用户的DNS查询请求，并向上级服务器递归查询，最后将结果返回给用户。
（三）解析流程（递归查询）
- 浏览器检查本地缓存,若命中则直接返回结果；若未命中，继续下一步。
- 操作系统检查hosts文件,若找到对应记录则返回IP地址；否则向本地DNS服务器发起请求。
- 本地DNS服务器查询自身缓存,若未命中，向根服务器查询TLD服务器地址。
- 本地DNS服务器向TLD服务器查询权威域名服务器地址。
- 本地DNS服务器向权威服务器获取最终IP地址,并返回结果给客户端，同时缓存该结果。
（四）常见记录类型
| 记录类型 | 用途 |
|---|---|
| A记录 | 域名→IPv4地址，将域名映射到具体的IPv4地址，用于常规的网站访问等 |
| AAAA记录 | 域名→IPv6地址，适用于支持IPv6的网络环境，将域名解析为IPv6地址 |
| CNAME记录 | 别名记录，指向另一个域名，当需要多个域名指向同一个IP地址时可以使用，方便管理和维护 |
| MX记录 | 邮件服务器地址，指定域名对应的邮件服务器的优先级和地址，用于电子邮件的收发 |
| TXT记录 | 文本信息，常用于验证域名所有权等，可存储一些自定义的文本信息 |
| NS记录 | 域名的权威DNS服务器，指明该域名的DNS服务器信息 |
（五）常用工具
- nslookup：可用于查询域名对应的IP地址，以及反向查询IP地址对应的域名等信息。
- dig：功能强大的DNS查询工具，能显示详细的查询过程和结果信息。
- host：在Linux和Mac系统中常用，用于查询域名的IP地址信息。
相关问题与解答
（一）问题一：为什么有时候访问某些网站会很慢，可能是DNS的问题吗？如何判断？
- 解答：访问网站慢有可能是DNS的问题，如果DNS服务器响应速度慢或者出现故障，会导致域名解析时间过长，从而影响网站访问速度，判断是否是DNS问题的方法有以下几种：
- 使用命令行工具测试：在Windows系统中打开命令提示符，输入“nslookup [域名]”，查看DNS解析时间和返回的IP地址，如果解析时间过长或者无法解析出正确的IP地址，可能是DNS问题，在Linux或Mac系统中，可使用“dig [域名]”命令进行类似测试。
- 更换DNS服务器尝试：将设备上的DNS服务器设置为公共的高性能DNS服务，如Google DNS（8.8.8.8和8.8.4.4）或Cloudflare DNS（1.1.1.1），然后再次访问网站，看访问速度是否明显提升，如果更换DNS后速度变快，说明原DNS可能存在问题。
- 查看网络连接状态：检查网络是否正常连接，是否存在丢包等情况，因为网络连接问题也可能导致访问网站慢，但同时也可能影响DNS查询的成功率和速度。
（二）问题二：IP地址可以随便更改吗？更改后可能会有哪些影响？
- 解答：IP地址分为公有IP地址和私有IP地址，一般情况下，私有IP地址在一定范围内可以更改，但公有IP地址通常由网络服务提供商分配，个人用户一般不能随意更改。
- 更改私有IP地址的影响：在局域网内，如果更改设备的私有IP地址，可能会导致设备无法与局域网内的其他设备正常通信，因为其他设备之前记录的该设备的IP地址已经失效，需要重新配置网络设置，如默认网关、子网掩码等，以确保设备能够在新的IP地址下正常连接到网络，如果设备之前设置了端口映射、防火墙规则等与IP地址相关的策略，也需要相应地进行修改，否则这些策略可能无法生效，导致设备的安全性受到威胁。
- 更改公有IP地址的影响：对于公有IP地址，如果是由网络服务提供商动态分配的，在一定条件下可能会发生变化，如网络重启、租用期限到期等，如果公有IP地址发生变化，对于一些需要固定IP地址才能正常访问的服务，如远程监控、FTP服务器等，可能会导致外部无法访问这些服务。