DNS 分层解析与缓存

本课目标

能沿应用进程、名字解析、传输连接和请求响应画完整协议链；能计算缓存TTL、连接数、RTT与对象时延，并识别每条连接的发起方和状态。

核心机制

DNS把域名映射到资源记录，命名空间按根、顶级域、权威区域分层。递归查询要求被询问者完成后续查询，迭代查询返回下一步转介。常见记录A/AAAA、NS、CNAME、MX；缓存按TTL过期，负缓存也可有时限。DNS通常用UDP，截断或区域传送等情况可用TCP。

报文与时序推演

解析www.example.com可依次询问根、.com、example.com权威服务器；本地递归服务器缓存权威回答后，TTL内后续客户端可直接命中。CNAME别名还需继续解析目标名。

统一表格记录“时刻、客户端/服务器、协议、连接、源/目的端口、请求、响应、缓存状态”。DNS先解决名字到地址/服务，传输层建立通信，应用协议再交换报文；不同阶段不可用一个‘网络请求’笼统代替。

可运行模型

cache={'www.example.com':{'addr':'192.0.2.8','ttl':300,'age':120}};r=cache['www.example.com'];print('hit',r['age']<r['ttl'],r['ttl']-r['age'])

先手算再运行。修改TTL、对象数、连接复用方式、FTP模式或邮件域，重新画报文和时延。

边界与错因

递归与迭代描述查询责任，不等同UDP/TCP；DNS缓存命中也受TTL约束。FTP控制/数据连接分离，主动/被动模式的数据连接发起方不同。SMTP负责提交与传输，POP3/IMAP负责读取。HTTP无状态指协议请求独立，不妨碍Cookie建立应用状态。

迁移练习

将DNS缓存设为过期、FTP放在NAT后、MX查询失败、HTTP对象改为并行/持久/多路复用，重新计算连接、RTT和错误传播。必须指出哪个阶段变化，而不是只改总时间。

课内验收

完成下方两道在线题，并提交协议时序或RTT表。计算题说明忽略/计入哪些时间；选择题指出错误项混淆的协议职责。