DNS域名解析系统相关基础备忘
1. 简介
DNS（Domain Name System）域名系统主要的作用是进行主机名和IP地址的互相转换。
DNS是：
- 一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库
- 一个使得主机能够查询分布式数据库的应用层协议
DNS协议运行在UDP上，使用53号端口。
DNS能够提供的服务包括：
- 主机名到IP地址的转换
- 主机别名的识别：将简单好记的主机别名同复杂难记的规范主机名对应起来
- 邮件服务器别名的识别：和主机别名识别类似
- 负载分配：简单来说就是将繁忙的站点分配在多台服务器上，一个主机名可以被转换成一组IP地址，根据服务器负载情况选择合适的IP地址进行访问站点
2. DNS工作机理
2.1 概述
从最核心的工作任务来看，DNS主要就是将主机名转换为IP地址，可以概述为下面的过程：
用户从浏览器访问一个网址时，DNS会将URL中的主机名抽取出来，通过UDP数据报经53端口向网络中发送一个DNS查询报文。经过一段时间后，用户主机上的DNS会收到对应的DNS回答报文，这里面包含了要访问的网址对应的站点的服务器的IP地址等等，从而就完成了主机名转换为IP地址的工作。
2.2 构成
2.2.1 分布式、层次数据库
首先DNS的设计不能是集中式的、单一的服务器，因为这样产生以下问题：
- 单点故障：假设该DNS服务器崩溃，整个域名解析全部崩溃
- 通信容量：单个DNS服务器处理所有的DNS查询会不堪重负
- 远距离集中式数据库：只有一个数据库，那么会导致距离远的用户查询速度缓慢，时延严重。
- 维护：单一数据库造成维护困难
因此DNS的设计就是分布式数据库，以层次的方式组织，分布在全世界范围内。
一般来说，DNS服务器的类型分为3类：
- 根DNS服务器
- 顶级域DNS服务器
- 权威DNS服务器
这样可以将DNS服务器的工作方式进一步细化为如下过程：
如下图所示，用户主机想要访问目标主机（假设是www.xxx.com），目标主机首先会先向本地DNS服务器发送一个DNS查询报文，该报文中含有目标主机的主机名。本地DNS服务器将该报文转发给根DNS服务器，根DNS服务器会根据其com前缀向本地DNS服务器响应负责com的顶级域DNS服务器的IP地址列表。本地DNS服务器接着再向这些顶级域DNS服务器之一发送该查询报文。该顶级域DNS服务器会根据其xxx.com前缀，并用权威DNS服务器的IP地址进行响应。该权威DNS服务器是负责dns.xxx.com的。最后本地DNS服务器直接向dns.xxx.com权威DNS服务器重发查询报文，该服务器最终以目标主机的IP地址进行响应，至此完成了域名到IP地址的转换。
上图是利用了递归查询，还有一种查询方式是迭代查询，如下图所示
2.2.2 DNS缓存
DNS的设计中还有一个重要的角色就是DNS缓存，DNS缓存主要的作用就是在第一次域名解析后，将解析的结果缓存起来，能够保证在之后的一段时间内访问该主机时，无需再次进行繁琐的请求过程，而是直接从缓存中拿到目标主机的IP地址进行访问，这样可以大大加快访问的速度。
3. DNS记录
实现DNS分布式数据库中的所有DNS服务器存储着全部的资源记录,该资源记录提供了主机名到IP地址的映射。
资源记录的格式：
(Name, Value, Type, TTL)
其中TTL是该记录的生存时间，决定了资源记录应当从缓存中删除的时间。Type字段决定了该条资源记录的类型，并且Name和Value的值取决于Type。
- Type=A时，Name就是主机名，Value就是该主机名对应的IP地址
- Type=NS时，Name就是个域（如xxx.com），Value就是对应如何获得该域中主机IP地址的权威DNS服务器的主机名
- Type=CNAME时，Name就是主机别名，Value就是该主机别名对应的规范主机名
- Type=MX时，Name就是邮件服务器别名，Value就是该邮件服务器别名对应的邮件服务器的规范主机名
4. DNS报文
DNS报文格式如下：
- 前12个字节是首部区域
- 问题区域包含正在进行的查询信息
- 回答区域包含了对最初请求的名字的资源记录
- 权威区域包含了其他权威服务器的记录
- 附加区域包含了其他有帮助的记录
浙公网安备 33010602011771号