看這位“翻譯官-DNS”如何轉(zhuǎn)換域名和IP地址

DNS( Domain Name System)是“域名系統(tǒng)”的英文縮寫，是一種組織成域?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)命名系統(tǒng)，它用于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，它所提供的服務(wù)是用來將主機(jī)名和域名轉(zhuǎn)換為IP地址的工作。你可以把它想象成一本巨大的電話簿。

舉例來說，如果你要訪問域名math.stackexchange.com，首先要通過DNS查出它的IP地址是151.101.129.69。

DNS就是這樣的一位“翻譯官”，它的基本工作原理可用下圖來表示：

域名系統(tǒng)作為一個(gè)層次結(jié)構(gòu)和分布式數(shù)據(jù)庫，包含各種類型的數(shù)據(jù)，包括主機(jī)名和域名。DNS數(shù)據(jù)庫中的名稱形成一個(gè)分層樹狀結(jié)構(gòu)稱為域命名空間。

根域：DNS域名使用中規(guī)定由尾部句點(diǎn)'.'來指定名稱位于根或者更高層次的域?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)。

頂級(jí)域：用來指示某個(gè)國家、地區(qū)或者組織。采用三個(gè)字符，如com -> 商業(yè)公司，edu -> 教育機(jī)構(gòu)，net -> 網(wǎng)絡(luò)公司，gov -> 非軍事政府機(jī)構(gòu)等等。

二級(jí)域：個(gè)人或者組織在Internet使用的注冊(cè)名稱。采用兩個(gè)字符，如：cn -> 代表中國，jp -> 日本，uk -> 英國，hk -> 香港等等。

主機(jī)：主機(jī)名處于域名空間結(jié)構(gòu)中的最底層，主機(jī)名和域名結(jié)合構(gòu)成FQDN，主機(jī)名是FQDN最左端的部分。

DNS是應(yīng)用層協(xié)議，事實(shí)上他是為其他應(yīng)用層協(xié)議工作的，包括不限于HTTP和SMTP以及FTP，用于將用戶提供的主機(jī)名解析為IP地址。

具體過程如下：

①用戶主機(jī)上運(yùn)行著DNS的客戶端，就是我們的PC機(jī)或者手機(jī)客戶端運(yùn)行著DNS客戶端了。

②瀏覽器將接收到的url中抽取出域名字段，就是訪問的主機(jī)名，比如http://www.baidu.com/，并將這個(gè)主機(jī)名傳送給DNS應(yīng)用的客戶端。

③DNS客戶機(jī)端向DNS服務(wù)器端發(fā)送一份查詢報(bào)文，報(bào)文中包含著要訪問的主機(jī)名字段(中間包括一些列緩存查詢以及分布式DNS集群的工作)。

④該DNS客戶機(jī)最終會(huì)收到一份回答報(bào)文，其中包含有該主機(jī)名對(duì)應(yīng)的IP地址。

⑤一旦該瀏覽器收到來自DNS的IP地址，就可以向該IP地址定位的HTTP服務(wù)器發(fā)起TCP連接。

DNS服務(wù)的作用：把域名解析為IP地址，將IP地址解析為域名。

假設(shè)運(yùn)行在用戶主機(jī)上的某些應(yīng)用程序(如Webl瀏覽器或者郵件閱讀器)需要將主機(jī)名轉(zhuǎn)換為IP地址。這些應(yīng)用程序?qū)⒄{(diào)用DNS的客戶機(jī)端，并指明需要被轉(zhuǎn)換的主機(jī)名。(在很多基于UNIX的機(jī)器上，應(yīng)用程序?yàn)榱藞?zhí)行這種轉(zhuǎn)換需要調(diào)用函數(shù)gethostbyname())。用戶主機(jī)的DNS客戶端接收到后，向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送一個(gè)DNS查詢報(bào)文。所有DNS請(qǐng)求和回答報(bào)文使用的UDP數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過端口53發(fā)送(至于為什么使用UDP，請(qǐng)參看為什么域名根服務(wù)器只能有13臺(tái)呢? - 郭無心的回答)經(jīng)過若干ms到若干s的延時(shí)后，用戶主機(jī)上的DNS客戶端接收到一個(gè)提供所希望映射的DNS回答報(bào)文。這個(gè)查詢結(jié)果則被傳遞到調(diào)用DNS的應(yīng)用程序。因此，從用戶主機(jī)上調(diào)用應(yīng)用程序的角度看，DNS是一個(gè)提供簡單、直接的轉(zhuǎn)換服務(wù)的黑盒子。但事實(shí)上，實(shí)現(xiàn)這個(gè)服務(wù)的黑盒子非常復(fù)雜，它由分布于全球的大量DNS服務(wù)器以及定義了DNS服務(wù)器與查詢主機(jī)通信方式的應(yīng)用層協(xié)議組成。

DNS的一種簡單的設(shè)計(jì)模式就是在因特網(wǎng)上只使用一個(gè)DNS服務(wù)器，該服務(wù)器包含所有的映射，在這種集中式的設(shè)計(jì)中，客戶機(jī)直接將所有查詢請(qǐng)求發(fā)往單一的DNS服務(wù)器，同時(shí)該DNS服務(wù)器直接對(duì)所有查詢客戶機(jī)做出響應(yīng)。盡管這種設(shè)計(jì)方式非常誘人，但它不適用當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)。因?yàn)楫?dāng)今的因特網(wǎng)有著數(shù)量巨大并且在持續(xù)增長的主機(jī)，這種集中式設(shè)計(jì)會(huì)有單點(diǎn)故障，通信容量(上億臺(tái)主機(jī)發(fā)送的查詢DNS報(bào)文請(qǐng)求，包括但不限于所有的HTTP請(qǐng)求，電子郵件報(bào)文服務(wù)器，TCP長連接服務(wù))，遠(yuǎn)距離的時(shí)間延遲(澳大利亞到紐約的舉例)，維護(hù)開銷大(因?yàn)樗械闹鳈C(jī)名-IP映射都要在一個(gè)服務(wù)站點(diǎn)更新)等問題。

DNS服務(wù)器一般分三種，根DNS服務(wù)器，頂級(jí)DNS服務(wù)器，權(quán)威DNS服務(wù)器。

當(dāng) DNS 客戶機(jī)需要查詢程序中使用的名稱時(shí)，它會(huì)查詢本地DNS 服務(wù)器來解析該名稱?？蛻魴C(jī)發(fā)送的每條查詢消息都包括3條信息，以指定服務(wù)器應(yīng)回答的問題。

指定的 DNS 域名，表示為完全合格的域名 (FQDN) 。
指定的查詢類型，它可根據(jù)類型指定資源記錄，或作為查詢操作的專門類型。
DNS域名的指定類別。
對(duì)于DNS 服務(wù)器，它始終應(yīng)指定為 Internet 類別。例如，指定的名稱可以是計(jì)算機(jī)的完全合格的域名，如im.qq.com，并且指定的查詢類型用于通過該名稱搜索地址資源記錄。

DNS 查詢以各種不同的方式進(jìn)行解析。客戶機(jī)有時(shí)也可通過使用從以前查詢獲得的緩存信息就地應(yīng)答查詢。DNS 服務(wù)器可使用其自身的資源記錄信息緩存來應(yīng)答查詢，也可代表請(qǐng)求客戶機(jī)來查詢或聯(lián)系其他 DNS 服務(wù)器，以完全解析該名稱，并隨后將應(yīng)答返回至客戶機(jī)。這個(gè)過程稱為遞歸。

另外，客戶機(jī)自己也可嘗試聯(lián)系其他的 DNS 服務(wù)器來解析名稱。如果客戶機(jī)這么做，它會(huì)使用基于服務(wù)器應(yīng)答的獨(dú)立和附加的查詢，該過程稱作迭代，即DNS服務(wù)器之間的交互查詢就是迭代查詢。

DNS的查詢過程如下所示：

1、在瀏覽器中輸入www . qq .com 域名，操作系統(tǒng)會(huì)先檢查自己本地的hosts文件是否有這個(gè)網(wǎng)址映射關(guān)系，如果有，就先調(diào)用這個(gè)IP地址映射，完成域名解析。

2、如果hosts里沒有這個(gè)域名的映射，則查找本地DNS解析器緩存，是否有這個(gè)網(wǎng)址映射關(guān)系，如果有，直接返回，完成域名解析。

3、如果hosts與本地DNS解析器緩存都沒有相應(yīng)的網(wǎng)址映射關(guān)系，首先會(huì)找TCP/ip參數(shù)中設(shè)置的首選DNS服務(wù)器，在此我們叫它本地DNS服務(wù)器，此服務(wù)器收到查詢時(shí)，如果要查詢的域名，包含在本地配置區(qū)域資源中，則返回解析結(jié)果給客戶機(jī)，完成域名解析，此解析具有權(quán)威性。

4、如果要查詢的域名，不由本地DNS服務(wù)器區(qū)域解析，但該服務(wù)器已緩存了此網(wǎng)址映射關(guān)系，則調(diào)用這個(gè)IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有權(quán)威性。

5、如果本地DNS服務(wù)器本地區(qū)域文件與緩存解析都失效，則根據(jù)本地DNS服務(wù)器的設(shè)置(是否設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器)進(jìn)行查詢，如果未用轉(zhuǎn)發(fā)模式，本地DNS就把請(qǐng)求發(fā)至13臺(tái)根DNS，根DNS服務(wù)器收到請(qǐng)求后會(huì)判斷這個(gè)域名(.com)是誰來授權(quán)管理，并會(huì)返回一個(gè)負(fù)責(zé)該頂級(jí)域名服務(wù)器的一個(gè)IP。本地DNS服務(wù)器收到IP信息后，將會(huì)聯(lián)系負(fù)責(zé).com域的這臺(tái)服務(wù)器。這臺(tái)負(fù)責(zé).com域的服務(wù)器收到請(qǐng)求后，如果自己無法解析，它就會(huì)找一個(gè)管理.com域的下一級(jí)DNS服務(wù)器地址(http://qq.com)給本地DNS服務(wù)器。當(dāng)本地DNS服務(wù)器收到這個(gè)地址后，就會(huì)找http://qq.com域服務(wù)器，重復(fù)上面的動(dòng)作，進(jìn)行查詢，直至找到www . qq .com主機(jī)。

6、如果用的是轉(zhuǎn)發(fā)模式，此DNS服務(wù)器就會(huì)把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至上一級(jí)DNS服務(wù)器，由上一級(jí)服務(wù)器進(jìn)行解析，上一級(jí)服務(wù)器如果不能解析，或找根DNS或把轉(zhuǎn)請(qǐng)求轉(zhuǎn)至上上級(jí)，以此循環(huán)。不管是本地DNS服務(wù)器用是是轉(zhuǎn)發(fā)，還是根提示，最后都是把結(jié)果返回給本地DNS服務(wù)器，由此DNS服務(wù)器再返回給客戶機(jī)。

從客戶端到本地DNS服務(wù)器是屬于遞歸查詢，而DNS服務(wù)器之間就是的交互查詢就是迭代查詢。

原文地址： https://www.linuxprobe.com/dns-ip-work.html