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DNS分别在什么情况下使用UDP和TCP

2016-01-31 00:32 by Loull, ... 阅读, ... 评论, 收藏, 编辑

DNS同时占用UDP和TCP端口53是公认的,这种单个应用协议同时使用两种传输协议的情况在TCP/IP栈也算是个另类。但很少有人知道DNS分别在什么情况下使用这两种协议。
     如果用wireshark、sniffer或古老些的tcpdump抓包分析,会发现几乎所有的情况都是在使用UDP,使用TCP的情况非常罕见,神秘兮兮。其实当解析器发出一个request后,返回的response中的tc删节标志比特位被置1时,说明反馈报文因为超长而有删节。这是因为UDP的报文最大长度为512字节。解析器发现后,将使用TCP重发request,TCP允许报文长度超过512字节。既然TCP能将data stream分成多个segment,它就能用更多的segment来传送任意长度的数据。
     另外一种情况是,当一个域的辅助域名服务器启动时,将从该域的主域名服务器primary DNS server执行区域传送。除此之外,辅域名服务器也会定时(一般时3小时)向PDS进行查询以便了解SOA的数据是否有变动。如有变动,也会执行一次区域传送。区域传送将使用TCP而不是UDP,因为传送的数据量比一个request或response多得多。
     DNS主要还是使用UDP,解析器还是服务端都必须自己处理重传和超时。DNS往往需要跨越广域网或互联网,分组丢失率和往返时间的不确定性要更大些,这对于DNS客户端来说是个考验,好的重传和超时检测就显得更重要了。

 

DNS为什么用TCP和UDP

DNS同时占用UDP和TCP端口53是公认的,这种单个应用协议同时使用两种传输协议的情况在TCP/IP栈也算是个另类。但很少有人知道DNS分别在什么情况下使用这两种协议。 

先简单介绍下TCP与UDP。 
    TCP是一种面向连接的协议,提供可靠的数据传输,一般服务质量要求比较高的情况,使用这个协议。UDP---用户数据报协议,是一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。 

TCP与UDP的区别: 
    UDP和TCP协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。TCP协议中包含了专门的传递保证机制,当数据接收方收到发送方传来的信息时,会自动向发送方发出确认消息;发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息,否则将一直等待直到收到确认信息为止。 与TCP不同,UDP协议并不提供数据传送的保证机制。如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢失,协议本身并不能做出任何检测或提示。因此,通常人们把UDP协议称为不可靠的传输协议。相对于TCP协议,UDP协议的另外一个不同之处在于如何接收突发性的多个数据报。不同于TCP,UDP并不能确保数据的发送和接收顺序。事实上,UDP协议的这种乱序性基本上很少出现,通常只会在网络非常拥挤的情况下才有可能发生。 
    既然UDP是一种不可靠的网络协议,那么还有什么使用价值或必要呢?其实不然,在有些情况下UDP协议可能会变得非常有用。因为UDP具有TCP所望尘莫及的速度优势。虽然TCP协议中植入了各种安全保障功能,但是在实际执行的过程中会占用大量的系统开销,无疑使速度受到严重的影响。反观UDP由于排除了信息可靠传递机制,将安全和排序等功能移交给上层应用来完成,极大降低了执行时间,使速度得到了保证。 

DNS在进行区域传输的时候使用TCP协议,其它时候则使用UDP协议; 
    DNS的规范规定了2种类型的DNS服务器,一个叫主DNS服务器,一个叫辅助DNS服务器。在一个区中主DNS服务器从自己本机的数据文件中读取该区的DNS数据信息,而辅助DNS服务器则从区的主DNS服务器中读取该区的DNS数据信息。当一个辅助DNS服务器启动时,它需要与主DNS服务器通信,并加载数据信息,这就叫做区传送(zone transfer)。 

为什么既使用TCP又使用UDP? 
首先了解一下TCP与UDP传送字节的长度限制: 
   UDP报文的最大长度为512字节,而TCP则允许报文长度超过512字节。当DNS查询超过512字节时,协议的TC标志出现删除标志,这时则使用TCP发送。通常传统的UDP报文一般不会大于512字节。 

区域传送时使用TCP,主要有一下两点考虑: 
1.辅域名服务器会定时(一般时3小时)向主域名服务器进行查询以便了解数据是否有变动。如有变动,则会执行一次区域传送,进行数据同步。区域传送将使用TCP而不是UDP,因为数据同步传送的数据量比一个请求和应答的数据量要多得多。 
2.TCP是一种可靠的连接,保证了数据的准确性。 

域名解析时使用UDP协议: 
客户端向DNS服务器查询域名,一般返回的内容都不超过512字节,用UDP传输即可。不用经过TCP三次握手,这样DNS服务器负载更低,响应更快。虽然从理论上说,客户端也可以指定向DNS服务器查询的时候使用TCP,但事实上,很多DNS服务器进行配置的时候,仅支持UDP查询包。

UDP 
    UDP 与 TCP 的主要区别在于 UDP 不一定提供可靠的数据传输。事实上,该协议不能保证数据准确无误地到达目的地。UDP 在许多方面非常有效。当某个程序的目标是尽快地传输尽可能多的信息时(其中任意给定数据的重要性相对较低),可使用 UDP。ICQ 短消息使用 UDP 协议发送消息。 
    许多程序将使用单独的TCP连接和单独的UDP连接。重要的状态信息随可靠的TCP连接发送,而主数据流通过UDP发送。

TCP
    TCP的目的是提供可靠的数据传输,并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时,负责数据恢复。它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。记住,较低的网络层会将每个数据包视为一个独立的单元,因此,数据包可以沿完全不同的路径发送,即使它们都是同一消息的组成部分。这种路由与网络层处理分段和重新组装数据包的方式非常相似,只是级别更高而已。
    为确保正确地接收数据,TCP要求在目标计算机成功收到数据时发回一个确认(即 ACK)。如果在某个时限内未收到相应的 ACK,将重新传送数据包。如果网络拥塞,这种重新传送将导致发送的数据包重复。但是,接收计算机可使用数据包的序号来确定它是否为重复数据包,并在必要时丢弃它。

TCPUDP的选择  

    如果比较UDP包和TCP包的结构,很明显UDP包不具备TCP包复杂的可靠性与控制机制。与TCP协议相同,UDP的源端口数和目的端口数也都支持一台主机上的多个应用。一个16位的UDP包包含了一个字节长的头部和数据的长度,校验码域使其可以进行整体校验。(许多应用只支持UDP,如:多媒体数据流,不产生任何额外的数据,即使知道有破坏的包也不进行重发。)  
    很明显,当数据传输的性能必须让位于数据传输的完整性、可控制性和可靠性时,TCP协议是当然的选择。当强调传输性能而不是传输的完整性时,如:音频和多媒体应用,UDP是最好的选择。在数据传输时间很短,以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下,UDP也是一个好的选择,如:DNS交换。把SNMP建立在UDP上的部分原因是设计者认为当发生网络阻塞时,UDP较低的开销使其有更好的机会去传送管理数据。TCP丰富的功能有时会导致不可预料的性能低下,但是我们相信在不远的将来,TCP可靠的点对点连接将会用于绝大多数的网络应用。

TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是基于连接的协议,也就是说,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来。三次对话的简单过程:主机A向主机B发出连接请求数据包:“我想给你发数据,可以吗?”,这是第一次对话;主机B向主机A发送同意连接和要求同步(同步就是两台主机一个在发送,一个在接收,协调工作)的数据包:“可以,你什么时候发?”,这是第二次对话;主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步:“我现在就发,你接着吧!”,这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步,经过三次“对话”之后,主机A才向主机B正式发送数据。 

UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)是与TCP相对应的协议。它是面向非连接的协议,它不与对方建立连接,而是直接就把数据包发送过去! 
  UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。比如,我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常,其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包,然后对方主机确认收到数据包,如果数据包是否到达的消息及时反馈回来,那么网络就是通的。例如,在默认状态下,一次“ping”操作发送4个数据包(如图2所示)。大家可以看到,发送的数据包数量是4包,收到的也是4包(因为对方主机收到后会发回一个确认收到的数据包)。这充分说明了UDP协议是面向非连接的协议,没有建立连接的过程。正因为UDP协议没有连接的过程,所以它的通信效果高;但也正因为如此,它的可靠性不如TCP协议高。QQ就使用UDP发消息,因此有时会出现收不到消息的情况。HTTP是用TCP协议传输的。

 

TCP协议与UDP协议的区别

TCP基于面向连接的协议,数据传输可靠,传输速度慢,适用于传输大量数据,可靠性要求高的场合。

UDP协议面向非连接协议,数据传输不可靠,传输速度快,适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。

面向连接的TCP

面向连接”就是在正式通信前必须要与对方建立起连接。比如你给别人打电话,必须等线路接通了、对方拿起话筒才能相互通话

TCP协议能为应用程序提供可靠的通信连接,使一台计算机发出的字节流无差错地发往网络上的其他计算机,对可靠性要求高的数据通信系统往往使用TCP协议传输数据。

 

面向非连接的UDP协议

面向非连接”就是在正式通信前不必与对方先建立连接,不管对方状态就直接发送。这与现在风行的手机短信非常相似:你在发短信的时候,只需要输入对方手机号就OK了

UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境

UDP协议是面向非连接的协议,没有建立连接的过程。正因为UDP协议没有连接的过程,所以它的通信效果高;但也正因为如此,它的可靠性不如TCP协议高。QQ就使用UDP发消息,因此有时会出现收不到消息的情况。

TCP协议与UDP协议支持的应用协议

TCP支持的应用协议主要有:TelnetFTP、SMTP等;

UDP支持的应用层协议主要有:NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理协议)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。

 

TCP和UDP都是位于OSI模型中的传输层中。

TCP优点:面向连接的,具有实时性,就象打电话一样,两者必须建立连接.
        它保证你所传输的东西是准确到达的,并且收方要给你一个收到或没有\     收到的回复,所以它具有安全性的特点..
UDP优点:面向无连接的,就象给某人寄信一样,对方不需要在邮局等着你的信到.
        所以说,它没有保障性,不能确保你一定能收到信,不象TCP那样,,但是  它比TCP好的一点,就是速度快,因为他不需要双方交流是否收到,对发的东西有一个确认的过程.