第五周

1. 总结rocky 系统的启动流程，grub工作流程

rocky 系统的启动流程

POST加电自检 → MBR引导 → GRUB → 加载内核

1. 加载BIOS的硬件信息，获取第一个启动设备
2. 读取第一个启动设备MBR的引导加载程序(grub)的启动信息
3. 加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并尝试驱动所有的硬件设备
4. 核心执行init程序，并获取默认的运行信息
5. init程序执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件，重新挂载根文件系统
6. 启动核心的外挂模块
7. init执行运行的各个批处理文件(scripts)
8. init执行/etc/rc.d/rc.local
9. 执行/bin/login程序，等待用户登录
10. 登录之后开始以Shell控制主机

grub工作流程

1. 阶段 1：MBR 加载：计算机启动时，BIOS 首先执行存储在硬盘 MBR（Master Boot Record）中的 GRUB 第一阶段代码。MBR 位于硬盘的第一个扇区，空间非常小，仅能容纳 GRUB 的最小主程序。这个主程序的主要任务是加载 GRUB 的下一个阶段。
2. 阶段 1.5：识别文件系统：由于 Stage 1 不能识别不同的文件系统，而 Stage 2 又比较大，只能放在文件系统中的分区里，所以需要先加载 Stage 1.5。Stage 1.5 的作用是连接 Stage 1 和 Stage 2，让系统能够识别 Stage 2 所在的文件系统分区，进而加载 Stage 2。通常在安装 GRUB 时，Stage 1.5 会被安装到紧跟 MBR 之后的 32KB 空间中。不过对于较新的 GRUB 版本（如 GRUB 0.93），在某些情况下 Stage 1.5 并非必需。
3. 阶段 2：核心映像加载：在 Stage 1 或 Stage 1.5 的作用下，GRUB 的核心映像被加载。核心映像包含了 GRUB 的主要功能，如文件系统驱动和启动菜单等，通常位于硬盘的一个特定分区中。
4. 阶段 3：模块加载：核心映像加载完成后，GRUB 会加载必要的模块，这些模块为 GRUB 提供了额外的功能，比如支持特定的文件系统、提供命令行界面等，使 GRUB 能够更加灵活地适应不同的系统环境和用户需求。

2. 总结内核设计流派及特点。

单体内核：

• 所有核心功能（如进程调度、内存管理、文件系统）紧密集成，直接调用内核函数，减少上下文切换开销。
• 但模块间耦合度高，一个模块的错误可能导致整个系统崩溃（如驱动崩溃可能引发内核 panic）。

混合内核:

• 核心功能（如进程调度、内存管理）运行在内核空间。
• 部分非核心功能（如文件系统、驱动）可以运行在用户空间（但 Linux 内核通常不这样做）

微内核:

• 模块化设计：允许动态加载/卸载模块（类似微内核的“按需加载”）。
• 用户空间驱动：某些特殊场景（如安全关键系统）可能将驱动运行在用户空间（如 user-mode-linux 或 seL4 微内核方案）。

3. 总结systemd服务配置文件

配置文件结果由三个部分组成分别是：

1. [Unit] 区块

Description=服务描述（必填）
After=network.target    # 指定在哪些服务之后启动
Requires=postgresql     # 强依赖（依赖失败则本服务失败）
Wants=redis.service     # 弱依赖（依赖失败不影响本服务）
Conflicts=old-service   # 禁止与某服务同时运行

2.[Service] 区块

Type=simple            # 服务类型（simple/forking/oneshot/notify）
ExecStart=/usr/bin/command  # 启动命令（必填）
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID  # 重载命令
Restart=on-failure     # 重启策略（always/on-success/on-failure）
User=nginx             # 运行用户
Group=nginx            # 运行组
Environment="KEY=value" # 环境变量
WorkingDirectory=/path # 工作目录
LimitNOFILE=65535      # 资源限制（文件描述符数量）

3.[Install] 区块

WantedBy=multi-user.target  # 关联到系统启动目标
Alias=servicename-alias     # 服务别名

4. 总结DNS域名三级结构，DNS服务工作原理，涉及递归和迭代查询原理

总结DNS域名三级结构

层级	定义	常见示例
顶级域名	最高层级，表示国家、通用类别或国际组织。	.com（商业）、.org（非营利）、.cn（中国）、.uk（英国）
二级域名	注册者选择的名称，代表组织或品牌。	example（在 example.com 中）
三级域名	二级域名的子域，用于细分服务或子网（如网站、邮箱服务器）。	www、mail、api（如 www.example.com）

例如：www.baidu.com

www:子域名

baidu：二级域名

com:顶级域名

DNS服务工作原理

1. 当客户端主机决定访问 https://www.magedu.com 这个域名时，
2. 先查询本地 hosts 文件，是否有对应IP地址，如果有，则直接访问该IP地址，域名解析服务结束；
3. 再查询本机缓存，如果本机缓存没有解析记录，则会向其配置的DNS服务器发起解析请求；
4. DNS代理解析服务器会先查询其缓存是否有这条解析记录，如果有，则直接返回，如果没有，则继续向上解 析;
5. DNS代理解析服务器会向根域名服务器发起解析请求，根域名服务器返回 com 域名的DNS地址；
6. DNS代理解析服务器继续向 com 域名服务器发起解析请求，com 域名服务器返回 magedu.com 域名服 务器DNS地址;
7. DNS代理解析服务器继续向 magedu.com 域名服务器发起解析请求，magedu.com 域名服务器返回 www.magedu.com 主机的IP；
8. DNS代理解析服务器将 www.magedu.com 的IP地址存入本机缓存，再读取缓存，将 IP地址发送给客户 端主机;
9. 客户端主机通过IP地址顺利访问 https://www.magedu.com；

涉及递归和迭代查询原理

递归原理：

是指DNS服务器在收到用户发起的请求时，必须向用户返回一个准确的查询结果。如果DNS服务器本地没 有存储与之对应的信息，则该服务器需要询问其他服务器，并将返回的查询结果提交给用户。 

一般客户机和本地DNS服务器之间属于递归查询，即当客户机向DNS服务器发出请求后，若DNS服务器本 身不能解析，则会向另外的DNS服务器发出查询请求，得到最终的肯定或否定的结果后转交给客户机。 

此查询的源和目标保持不变，为了查询结果只需要发起一次查询。

递归算法：客户端向LocalDNS发起域名查询-->localDNS不知道域名对应的IP-->但它知道谁知道-> 他代为帮客户端去查找-->最后再返回最终结果。

迭代原理：

是指DNS服务器在收到用户发起的请求时，并不直接回复查询结果，而是告诉另一台DNS服务器的地址， 用户再向这台DNS服务器提交请求，这样依次反复，直到返回查询结果。 

 一般情况下(有例外)本地的DNS服务器向其它DNS服务器的查询属于迭代查询，如：若对方不能返回权威 的结果，则它会向下一个DNS服务器(参考前一个DNS服务器返回的结果)再次发起进行查询，直到返回查询的 结果为止。此查询的源不变，但查询的目标不断变化，为查询结果一般需要发起多次查询。

 迭代算法：客户端向LocalDNS发起域名查询-->localDNS不知道域名对应的IP-->但它知道谁知道并推荐客 户端应该找谁-->客户端自己去找它

6. 实现私有DNS, 供本地网络主机作DNS递归查询。

安装宾得9

yum install bind bind-utils -y

配置bind9支持递归查询

vim /etc/named.conf

options {
    listen-on port 53 { 10.0.0.14; };      # 监听的 IP 地址
    listen-on-v6 port 53 { ::1; };             # IPv6 监听地址
    directory       "/var/named";              # 区域文件存放目录
    dump-file       "/var/named/data/cache_dump.db";
    statistics-file "/var/named/data/named_stats.txt";
    memstatistics-file "/var/named/data/named_mem_stats.txt";
    recursing-file  "/var/named/data/named.recursing";
    secroots-file   "/var/named/data/named.secroots";
    
    recursion yes;                            # 启用递归查询
    allow-recursion { trusted; };              # 允许信任的网络进行递归查询
    allow-query     { trusted; };              # 允许信任的网络进行查询
    allow-transfer  { none; };                 # 禁止区域传输
    
    forwarders {
        1.1.1.1;                              # Cloudflare DNS
        8.8.8.8;                              # Google DNS
    };
    forward only;                             # 仅转发模式
};

# 定义信任的网络
acl trusted {
    10.0.0.12/24;                           # 本地网络
    localhost;                                # 本地主机
};

# 日志配置（可选）
logging {
    channel default_debug {
        file "data/named.run";
        severity dynamic;
    };
};

# 根区域配置
zone "." IN {
    type hint;
    file "named.ca";
};

# 本地回环区域
zone "localhost.localdomain" IN {
    type master;
    file "named.localhost";
    allow-update { none; };
};

zone "localhost" IN {
    type master;
    file "named.localhost";
    allow-update { none; };
};

zone "1.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.ip6.arpa" IN {
    type master;
    file "named.loopback";
    allow-update { none; };
};

zone "1.0.0.127.in-addr.arpa" IN {
    type master;
    file "named.loopback";
    allow-update { none; };
};

zone "0.in-addr.arpa" IN {
    type master;
    file "named.empty";
    allow-update { none; };
};

配置区域文件

sudo mkdir -p /var/named/zones
sudo chown named:named /var/named/zones

vim /etc/named.rfc1912.zones

# 正向区域
zone "example.com" IN {
    type master;
    file "zones/db.example.com";
    allow-update { none; };
};

# 反向区域
zone "0.0.10.in-addr.arpa" IN {
    type master;
    file "zones/db.10.0.0.12";
    allow-update { none; };
};

创建正向区域文件

vim /var/named/zones/db.example.com

$TTL 86400
@       IN      SOA     ns1.example.com. admin.example.com. (
                        2023052101      ; Serial
                        3600            ; Refresh
                        1800            ; Retry
                        604800          ; Expire
                        86400 )         ; Minimum TTL

; 域名服务器
@       IN      NS      ns1.example.com.
@       IN      NS      ns2.example.com.

; 主机记录
@       IN      A       10.0.0.12       ; 域名指向的 IP
ns1     IN      A       10.0.0.2        ; 主 DNS 服务器
www     IN      A       192.168.1.100   ; Web 服务器
mail    IN      A       192.168.1.101   ; 邮件服务器

; MX 记录
@       IN      MX      10      mail.example.com.

创建反向区域文件

vim /var/named/zones/db.10.0.0

$TTL 86400
@       IN      SOA     ns1.example.com. admin.example.com. (
                        2023052101      ; Serial
                        3600            ; Refresh
                        1800            ; Retry
                        604800          ; Expire
                        86400 )         ; Minimum TTL

; 域名服务器
@       IN      NS      ns1.example.com.
@       IN      NS      ns2.example.com.

; PTR 记录（IP 到域名的映射）
10      IN      PTR     ns1.example.com.
11      IN      PTR     ns2.example.com.
100     IN      PTR     www.example.com.
101     IN      PTR     mail.example.com.

重启服务

# 启动服务并设置开机自启
sudo systemctl enable --now named
# 验证服务状态
sudo systemctl status named

配置服务器使用自身 DNS

vim /etc/resolv.conf

nameserver 10.0.0.12     # 指向本地 DNS 服务器
search example.com       # 搜索域（可选）

完成之后在客户端测试即可

7. 总结DNS服务器类型，解析类型，正反解析域，资源记录定义。

DNS服务器类型

定义	示例
递归解析服务器	接收客户端查询请求，负责完成所有层级查询并返回最终结果（或错误）。	本地ISP的DNS服务器、公共DNS（如8.8.8.8）
权威解析服务器	存储特定域名的权威记录，直接回答对该域名的查询。	ns1.example.com（管理example.com的DNS记录）
根DNS服务器	全球13组逻辑服务器，存储顶级域名（TLD）的权威服务器信息。	a.root-servers.net、b.root-servers.net
TLD（顶级域名）服务器	管理顶级域名（如.com、.org）下的权威服务器信息。	.com TLD服务器、.cn TLD服务器
本地DNS服务器	用户设备配置的首选DNS服务器，可能是递归解析服务器或缓存服务器。	家庭路由器DNS、企业内网DNS

解析类型

递归查询：是指DNS服务器在收到用户发起的请求时，必须向用户返回一个准确的查询结果。如果DNS服务器本地没 有存储与之对应的信息，则该服务器需要询问其他服务器，并将返回的查询结果提交给用户。

迭代查询：是指DNS服务器在收到用户发起的请求时，并不直接回复查询结果，而是告诉另一台DNS服务器的地址， 用户再向这台DNS服务器提交请求，这样依次反复，直到返回查询结果。

正反解析域

类型	定义	用途
正向解析域	将域名（如www.example.com）解析为IP地址（如192.0.2.1）。	网站访问、服务发现
反向解析域	将IP地址（如192.0.2.1）解析为域名（如www.example.com）。	邮件服务器验证（PTR记录）、安全审计

资源记录定义

记录类型	缩写	定义	示例
A	A	将域名映射到IPv4地址。	www.example.com. 300 IN A 192.0.2.1
AAAA	AAAA	将域名映射到IPv6地址。	www.example.com. 300 IN AAAA 2001:db8::1
CNAME	CNAME	别名记录，将域名指向另一个域名（不能与其他记录共存）。	blog.example.com. 300 IN CNAME www.example.com.
MX	MX	邮件交换记录，指定接收邮件的邮件服务器优先级。	example.com. 300 IN MX 10 mail.example.com.
TXT	TXT	文本记录，用于验证域名所有权、SPF记录、DKIM等。	example.com. 300 IN TXT "v=spf1 include:_spf.example.com ~all"
NS	NS	指定管理该域名的权威DNS服务器。	example.com. 300 IN NS ns1.example.com.
PTR	PTR	反向解析记录，将IP地址映射到域名。	1.2.0.192.in-addr.arpa. 300 IN PTR www.example.com.
SOA	SOA	起始授权记录，定义域名的权威信息（序列号、主从服务器、刷新时间等）。	example.com. 300 IN SOA ns1.example.com. admin.example.com. ( 2023101001 ; Serial 3600 ; Refresh 1800 ; Retry 604800 ; Expire 86400 ; Minimum TTL )
SRV	SRV	定义服务地址和端口（如SIP、LDAP）。	_sip._tcp.example.com. 300 IN SRV 10 60 5060 sip.example.com.

8. 总结对称加密和非对称加密，单向哈希算法的概念和加密原理

对称加密

加密和解密使用相同的密钥。常见的对称加密算法包括DES（数据加密标准）、3DES（三重DES）、
AES（高级加密标准）等。这些算法通常用于加密大量数据，因为它们速度快且易于实现。

特性：

 -加密、解密使用同一个密钥，效率高；
 - 将原始数据分割成固定大小的块-，逐个进行加密
 - 加密解密双方需要协商使用哪一种秘钥信息

缺陷：

- 密钥过多
- 密钥分发，无法保证获得秘钥的人都是好人。
- 数据来源无法确认 

常见算法

• AES（高级加密标准）：取代 DES 的主流算法，支持 128/192/256 位密钥，安全性高。
• DES（数据加密标准）：早期算法，因密钥长度仅 56 位（易被暴力破解），已逐步淘汰。
• ChaCha20：适用于移动设备和资源受限环境，性能优异。

非对称加密

非对称加密算法：
加密和解密使用不同的密钥，即公钥和私钥。公钥可以公开，而私钥必须保密。常见的非对称加密算法包
括RSA（Rivest-Shamir-Adleman算法）、DSA（Digital Signature Algorithm）数字签名算法、
ECC（椭圆曲线密码学）等。这些算法通常用于数字签名和密钥交换，因为它们提供了更高的安全性。

特性：

- 数据加密：适合加密较小数据，比如: 加密对称密钥
- 数字签名：主要在于让接收方确认发送方身
- 密钥长，算法复杂
- 加密解密效率低

常见算法

• RSA：基于大质数分解难题，常用于证书认证、密钥交换（如 HTTPS、SSH）。
• ECC（椭圆曲线加密）：相同安全强度下密钥更短（如 256 位 ECC ≈ 3072 位 RSA），适合移动设备和物联网。
• DSA（数字签名算法）：专门用于数字签名，不支持加密

单向哈希算法

单向加密是一种不可逆的加密算法，它只能将明文加密成密文，而无法通过密文还原为明文。通常用于数
据完整性验证和密码存储等场景。常见的单向加密算法包括：SHA（安全散列算法）、SHA-1、SHA-256和
SHA-3、MD5（Message-Digest Algorithm 5）。

特性：

特性：
- 任意长度输入，固定长度输出。
- 若修改数据，指纹也会改变，且有雪崩效应，数据的一点微小改变，生成的指纹值变化非常大。
- 无法从指纹中重新生成数据，即不可逆，具有单向性。
功能：数据完整性

常见算法

• MD5：128位哈希，已发现碰撞漏洞，不推荐用于安全场景。
• SHA-1：160位哈希，已不安全（如2017年Google破解）。
• SHA-2/3：目前主流，抗碰撞性强（如SHA-256、SHA3-256）

9. 总结cdn原理

主要功能

CDN的功能主要包含两块：网络通信功能、内容管理功能。
网络通信功能
高质量的IP通信网络，可以实现跨运营商和跨地域访问的效果，而且访问延时大大降低。
智能DNS解析功能，可以实现高效的、高质量的客户端与服务器间的通信。
内容管理功能
对缓存功能加强，随着网络能力的提高，在本地存储更多的静态文件对象。
用户请求的就是不再只是正在的web服务器，而且缓存了web服务器内容的CDN的节点服务器
通过上面的解析，我们可以简单的感觉到，CDN网络是在用户和web服务器之间增加内容的Cache层，如
何将用户的请求引导到Cache上获得源服务器的数据，主要是通过接管智能DNS实现。

流程

CDN是将DNS的解析功能与服务器本身的存储功能整合在一起了，将原来用户和web服务器之间的通信，
拆分为了Web服务器、CDN主节点、CDN边缘节点、用户端 四者之间的通信联系。

两次解析
浏览器调用域名解析库对域名进行解析，由于CDN对域名解析过程进行了调整，所以一般得到的是该域名
对应的CNAME记录。为了得到实际IP地址，浏览器需要再次对获得的CNAME域名进行解析以得到实际的IP地
址；在此过程中，使用的全局负载均衡DNS解析，这个时候得到CDN缓存服务器(边缘节点)的IP地址，浏览器
在得到实际的IP地址以后，向缓存服务器发出访问请求

内容解析
CDN缓存服务器根据浏览器提供的要访问的域名，通过Cache内部专用DNS解析得到此域名的实际IP地
址，再由缓存服务器向此实际IP地址提交访问请求；缓存服务器从实际IP地址得得到内容以后，一方面在本地
进行保存，以备以后使用，二方面把获取的数据返回给客户端，完成数据服务过程。

流程透明
通过以上的分析我们可以得到，为了实现既要对普通用户透明(即客户端无需进行任何设置，直接使用被
加速网站原有的域名即可访问)，又要为指定的网站提供加速服务的同时降低对ICP的影响，只要修改整个访问
过程中的域名解析部分，以实现透明的加速服务。