DNS与CDN
1.域名系统
域名系统DNS(Domain Name System)是因特网使用的命名系统，用来把便于人们使用的机器名字转换成为IP地址。域名系统其实就是名字系统。为什么不叫“名字”而叫“域名”呢？这是因为在这种因特网的命名系统中使用了许多的“域(domain)”，因此就出现了“域名”这个名词。“域名系统”明确地指明这种系统是应用在因特网中。
我们都知道，IP地址是由32位的二进制数字组成的。用户与因特网上某台主机通信时，显然不愿意使用很难记忆的长达32位的二进制主机地址。即使是点分十进制IP地址也并不太容易记忆。相反，大家愿意使用比较容易记忆的主机名字。但是，机器在处理IP数据报时，并不是使用域名而是使用IP地址。这是因为IP地址长度固定，而域名的长度不固定，机器处理起来比较困难。
因为因特网规模很大，所以整个因特网只使用一个域名服务器是不可行的。因此，早在1983年因特网开始采用层次树状结构的命名方法，并使用分布式的域名系统DNS。并采用客户服务器方式。DNS使大多数名字都在本地解析(resolve)，仅有少量解析需要在因特网上通信，因此DNS系统的效率很高。由于DNS是分布式系统，即使单个计算机除了故障，也不会妨碍整个DNS系统的正常运行。
域名到IP地址的解析是由分布在因特网上的许多域名服务器程序共同完成的。域名服务器程序在专设的结点上运行，而人们也常把运行域名服务器程序的机器称为域名服务器。
域名到IP地址的解析过程的要点如下：当某一个应用需要把主机名解析为IP地址时，该应用进程就调用解析程序，并称为DNS的一个客户，把待解析的域名放在DNS请求报文中，以UDP用户数据报方式发给本地域名服务器。本地域名服务器在查找域名后，把对应的IP地址放在回答报文中返回。应用程序获得目的主机的IP地址后即可进行通信。
若本地域名服务器不能回答该请求，则此域名服务器就暂时称为DNS的另一个客户，并向其他域名服务器发出查询请求。这种过程直至找到能够回答该请求的域名服务器为止。
(1)国家顶级域名nTLD：采用ISO3166的规定。如：cn代表中国，us代表美国，uk代表英国，等等。国家域名又常记为ccTLD(cc表示国家代码contry-code)。
(2)通用顶级域名gTLD：最常见的通用顶级域名有7个，即：com(公司企业)，net(网络服务机构)，org(非营利组织)，int(国际组织)，gov(美国的政府部门)，mil(美国的军事部门)。
(3)基础结构域名(infrastructure domain)：这种顶级域名只有一个，即arpa，用于反向域名解析，因此称为反向域名。
2.域名服务器
如果采用上述的树状结构，每一个节点都采用一个域名服务器，这样会使得域名服务器的数量太多，使域名服务器系统的运行效率降低。所以在DNS中，采用划分区的方法来解决。
一个服务器所负责管辖(或有权限)的范围叫做区(zone)。各单位根据具体情况来划分自己管辖范围的区。但在一个区中的所有节点必须是能够连通的。每一个区设置相应的权限域名服务器，用来保存该区中的所有主机到域名IP地址的映射。总之，DNS服务器的管辖范围不是以“域”为单位，而是以“区”为单位。区是DNS服务器实际管辖的范围。区 <= 域。
- 根域名服务器：最高层次的域名服务器，也是最重要的域名服务器。所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址。不管是哪一个本地域名服务器，若要对因特网上任何一个域名进行解析，只要自己无法解析，就首先求助根域名服务器。所以根域名服务器是最重要的域名服务器。假定所有的根域名服务器都瘫痪了，那么整个DNS系统就无法工作。需要注意的是，在很多情况下，根域名服务器并不直接把待查询的域名直接解析出IP地址，而是告诉本地域名服务器下一步应当找哪一个顶级域名服务器进行查询。
- 顶级域名服务器：负责管理在该顶级域名服务器注册的二级域名。
- 权限域名服务器：负责一个“区”的域名服务器。
- 本地域名服务器：本地服务器不属于下图的域名服务器的层次结构，但是它对域名系统非常重要。当一个主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文就发送给本地域名服务器。
3.域名解析过程
1.在浏览器中输入www.qq.com域名，操作系统会先检查自己本地的hosts文件是否有这个网址映射关系，如果有，就先调用这个IP地址映射，完成域名解析。
2.如果hosts里没有这个域名的映射，则查找本地DNS解析器缓存，是否有这个网址映射关系，如果有，直接返回，完成域名解析。
3.如果hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系，首先会找TCP/IP参数中设置的首选DNS服务器，在此我们叫它本地DNS服务器，此服务器收到查询时，如果要查询的域名，包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析，此解析具有权威性。
4.如果要查询的域名，不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有权威性。
5.如果本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效，则根据本地DNS服务器的设置（是否设置转发器）进行查询，如果未用转发模式，本地DNS就把请求发至 “根DNS服务器”，“根DNS服务器”收到请求后会判断这个域名(.com)是谁来授权管理，并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息后，将会联系负责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后，如果自己无法解析，它就会找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址(qq.com)给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后，就会找qq.com域服务器，重复上面的动作，进行查询，直至找到www.qq.com主机。
6.如果用的是转发模式，此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器，由上一级服务器进行解析，上一级服务器如果不能解析，或找根DNS或把转请求转至上上级，以此循环。不管是本地DNS服务器用是是转发，还是根提示，最后都是把结果返回给本地DNS服务器，由此DNS服务器再返回给客户机。
4.递归查询与迭代查询
- 一、主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。
所谓递归查询就是：如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址，那么本地域名服务器就以DNS客户的身份，
向其它根域名服务器继续发出查询请求报文(即替主机继续查询)，而不是让主机自己进行下一步查询。
因此，递归查询返回的查询结果或者是所要查询的IP地址，或者是报错，表示无法查询到所需的IP地址。 - 二、本地域名服务器向根域名服务器的查询的迭代查询。
迭代查询的特点：当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。
然后让本地服务器进行后续的查询。根域名服务器通常是把自己知道的顶级域名服务器的IP地址告诉本地域名服务器，让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。
顶级域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器下一步应当向哪一个权限域名服务器进行查询。
最后，知道了所要解析的IP地址或报错，然后把这个结果返回给发起查询的主机
递归：客户端只发一次请求，要求对方给出最终结果。
迭代：客户端发出一次请求，对方如果没有授权回答，它就会返回一个能解答这个查询的其它名称服务器列表，客户端会再向返回的列表中发出请求，直到找到最终负责所查域名的名称服务器，从它得到最终结果。
授权回答：向dns服务器查询一个域名，刚好这个域名是本服务器负责，返回的结果就是授权回答。
从递归和迭代查询可以看出：
客户端-本地dns服务端：这部分属于递归查询。
本地dns服务端---外网：这部分属于迭代查询。
递归查询时，返回的结果只有两种:查询成功或查询失败。
迭代查询，又称作重指引,返回的是最佳的查询点或者主机地址。
5.工具和命令
相关的工具和命令: dig,nslookup,host等。其中以dig命令的功能最为强大和灵活。
5.1dig命令
选项：
@<服务器地址>：指定进行域名解析的域名服务器；
-b<ip地址>：当主机具有多个IP地址，指定使用本机的哪个IP地址向域名服务器发送域名查询请求；
-f<文件名称>：指定dig以批处理的方式运行，指定的文件中保存着需要批处理查询的DNS任务信息；
-P：指定域名服务器所使用端口号；
-t<类型>：指定要查询的DNS数据类型；
-x<IP地址>：执行逆向域名查询；
-4：使用IPv4；
-6：使用IPv6；
-h：显示指令帮助信息。
参数：
主机：指定要查询域名主机；
查询类型：指定DNS查询的类型；
查询类：指定查询DNS的class；
查询选项：指定查询选项。
实例
[root@JX_DNS ~]# dig www.baidu.com @8.8.8.8
; <<>> DiG 9.8.2rc1-RedHat-9.8.2-0.47.rc1.el6_8.1 <<>> www.baidu.com @8.8.8.8
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 2281
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 4, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 0
;; QUESTION SECTION:
;www.baidu.com. IN A
;; ANSWER SECTION:
www.baidu.com. 196 IN CNAME www.a.shifen.com.
www.a.shifen.com. 284 IN CNAME www.wshifen.com.
www.wshifen.com. 259 IN A 119.63.197.139
www.wshifen.com. 259 IN A 119.63.197.151
;; Query time: 201 msec
;; SERVER: 8.8.8.8#53(8.8.8.8)
;; WHEN: Mon Jun 29 15:19:35 2020
;; MSG SIZE rcvd: 116
5.2nslookup命令
a. 直接查询
//nslookup domain [dns-server]
//如果没有指定dns服务器，就采用系统默认的dns服务器。
[root@JX_DNS ~]# nslookup www.baidu.com 8.8.8.8
Server: 8.8.8.8
Address: 8.8.8.8#53
Non-authoritative answer:
www.baidu.com canonical name = www.a.shifen.com.
www.a.shifen.com canonical name = www.wshifen.com.
Name: www.wshifen.com
Address: 119.63.197.139
Name: www.wshifen.com
Address: 119.63.197.151
[root@JX_DNS ~]# nslookup www.baidu.com
Server: 114.114.114.114
Address: 114.114.114.114#53
Non-authoritative answer:
www.baidu.com canonical name = www.a.shifen.com.
Name: www.a.shifen.com
Address: 36.152.44.96
Name: www.a.shifen.com
Address: 36.152.44.95
b. 查询其他记录
nslookup -qt = type domain [dns-server]
type:
A -->地址记录
AAAA -->地址记录
AFSDB Andrew -->文件系统数据库服务器记录
ATMA -->ATM地址记录
CNAME -->别名记录
HINHO -->硬件配置记录，包括CPU、操作系统信息
ISDN -->域名对应的ISDN号码
MB -->存放指定邮箱的服务器
MG -->邮件组记录
MINFO -->邮件组和邮箱的信息记录
MR -->改名的邮箱记录
MX -->邮件服务器记录
NS --> 名字服务器记录
PTR ->反向记录
RP -->负责人记录
RT -->路由穿透记录
SRV -->TCP服务器信息记录
TXT -->域名对应的文本信息
X25 -->域名对应的X.25地址记录
实例
C:\Users\Administrator>nslookup -qt=A www.baidu.com 8.8.8.8
服务器: dns.google
Address: 8.8.8.8
非权威应答:
名称: www.wshifen.com
Address: 103.235.46.39
Aliases: www.baidu.com
www.a.shifen.com
C:\Users\Administrator>nslookup -qt=CNAME www.baidu.com 8.8.8.8
服务器: dns.google
Address: 8.8.8.8
非权威应答:
www.baidu.com canonical name = www.a.shifen.com
6. DNS域名解析中添加的各项解析记录
- A记录： 将域名指向一个IPv4地址（例如：100.100.100.100），需要增加A记录
- CNAME记录： 如果将域名指向一个域名，实现与被指向域名相同的访问效果，需要增加CNAME记录。这个域名一般是主机服务商提供的一个域名
- MX记录： 建立电子邮箱服务，将指向邮件服务器地址，需要设置MX记录。建立邮箱时，一般会根据邮箱服务商提供的MX记录填写此记录
- NS记录： 域名解析服务器记录，如果要将子域名指定某个域名服务器来解析，需要设置NS记录
- TXT记录： 可任意填写，可为空。一般做一些验证记录时会使用此项，如：做SPF（反垃圾邮件）记录
- AAAA记录： 将主机名（或域名）指向一个IPv6地址（例如：ff03:0:0:0:0:0:0:c1），需要添加AAAA记录
- SRV记录： 添加服务记录服务器服务记录时会添加此项，SRV记录了哪台计算机提供了哪个服务。格式为：服务的名字.协议的类型（例如：_example-server._tcp）。
- SOA记录： SOA叫做起始授权机构记录，NS用于标识多台域名解析服务器，SOA记录用于在众多NS记录中那一台是主服务器
- PTR记录： PTR记录是A记录的逆向记录，又称做IP反查记录或指针记录，负责将IP反向解析为域名
- 显性URL转发记录： 将域名指向一个http(s)协议地址，访问域名时，自动跳转至目标地址。例如：将www.liuht.cn显性转发到www.itbilu.com后，访问www.liuht.cn时，地址栏显示的地址为：www.itbilu.com。
- 隐性UR转发记录L： 将域名指向一个http(s)协议地址，访问域名时，自动跳转至目标地址，隐性转发会隐藏真实的目标地址。例如：将www.liuht.cn显性转发到www.itbilu.com后，访问www.liuht.cn时，地址栏显示的地址仍然是：www.liuht.cn。
7.DNS解析中一些问题
7.1A记录与CNAME记录
A记录是把一个域名解析到一个IP地址，而CNAME记录是把域名解析到另外一个域名，而这个域名最终会指向一个A记录，在功能实现在上A记录与CNAME记录没有区别。
CNAME记录在做IP地址变更时要比A记录方便。CNAME记录允许将多个名字映射到同一台计算机，当有多个域名需要指向同一服务器IP，此时可以将一个域名做A记录指向服务器IP，然后将其他的域名做别名(即：CNAME)到A记录的域名上。当服务器IP地址变更时，只需要更改A记录的那个域名到新IP上，其它做别名的域名会自动更改到新的IP地址上，而不必对每个域名做更改。
7.2A记录与AAAA记录
二者都是指向一个IP地址，但对应的IP版本不同。A记录指向IPv4地址，AAAA记录指向IPv6地址。AAAA记录是A记录的升级版本。
7.3IPv4与IPv6
IPv4，是互联网协议（Internet Protocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用的版本，是构成现今互联网技术的基础协议。IPv4 的下一个版本就是IPv6，在将来将取代目前被广泛使用的IPv4。
IPv4中规定IP地址长度为32位（按TCP/IP参考模型划分) ，即有2^32-1个地址。IPv6的提出最早是为了解决，随着互联网的迅速发展IPv4地址空间将被耗尽的问题。为了扩大地址空间，IPv6将IP地址的长度由32位增加到了128位。在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还解决了IPv4中的其它问题，如：端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。
7.4TTL值
TTL－生存时间（Time To Live），表示解析记录在DNS服务器中的缓存时间，TTL的时间长度单位是秒，一般为3600秒。比如：在访问www.itbilu.com时，如果在DNS服务器的缓存中没有该记录，就会向某个NS服务器发出请求，获得该记录后，该记录会在DNS服务器上保存TTL的时间长度，在TTL有效期内访问www.itbilu.com，DNS服务器会直接缓存中返回刚才的记录。
8.CDN
8.1什么是cdn
cdn全称是内容分发网络。其目的是让用户能够更快速的得到请求的数据。简单来讲，cdn就是用来加速的，他能让用户就近访问数据，这样就更更快的获取到需要的数据。举个例子，现在服务器在北京，深圳的用户想要获取服务器上的数据就需要跨越一个很远的距离，这显然就比北京的用户访问北京的服务器速度要慢。但是现在我们在深圳建立一个cdn服务器，上面缓存住一些数据，深圳用户访问时先访问这个cdn服务器，如果服务器上有用户请求的数据就可以直接返回，这样速度就大大的提升了。
8.2dns与cdn的关系
刚才说到cdn实际上是一个就近访问，那么现在有一个问题是，我们怎么知道用户的所在位置从而给他分配最佳的cdn节点呢。这就需要dns服务来进行定位了。当我们通过使用dns服务的时候，可以根据他使用的LDNS服务器来进行一个定位，例如我们的调度服务器看到他是来自深圳电信的LDNS服务器，那么我们就认为该用户来自深圳电信，然后调度服务器可以让该用户去访问深圳电信的CDN服务器，这样就让用户访问到了最优的cdn节点。
通过dns服务我们可以很快的定位到用户的位置，然后给用户分配最佳cdn节点，但是这种调度方式存在一个问题，例如，当我 是北京联通的用户但是使用的却是深圳电信的ldns的话，调度服务器会给我分配到深圳电信的cdn服务器，这样就产生了错误的调度。
8.3http调度方式
针对上面的问题，我们还有另一种调度方式——http调度。
当用户访问我们的服务器时，服务器先分析用户的ip地址，然后服务器给用户返回一个302重定向，将离用户最近的服务器存在location中，用户再去请求这个cdn服务器就能得到最佳的cdn节点。
这种调度方式的优点是他的定位更加准确，不会因为错误的ldns造成访问偏差。但是他的缺点就是需要一次额外的http访问，这样首次访问的延时就会比较高。所以如果是对大文件的请求，显然采用http的调度方式比较合适，因为大文件的请求需要更多的时间，相比之下可以忽略这次http请求的时间，但是如果是一些小文件的请求，花费这个时间有时就有些得不偿失了。
当然我们也可以将这两种方式结合起来使用，先通过dns的方式来定位，然后通过http的方式来纠正偏差。
8.4缓存的两种方式
cdn中缓存了服务器上的部分资源。那么服务器怎么去更新cdn节点的缓存呢？这里有两种方式，一种是服务器主动去更新缓存，cdn节点被动接受。另一种方式是当用户请求的资源不存在时，cdn服务器向上游服务器发起请求，更新缓存，然后将数据返回给用户，这种方式是cdn服务器主动，源站服务器被动。显然第一种方式存在很多问题，例如很容易产生404等，所以一般采用第二种缓存方式。
8.5cdn的整个工作过程
当用户请求一个文件时，cdn的工作过程如下：
1.dns请求当地local DNS
2.当地local DNS递归的查询服务器的gslb
3.服务器根据local DNS 分配最佳节点，返回ip
4.用户获得最佳接入ip，访问最佳节点。
5.如果该节点没有用户想要获取的内容，则通过内部路由访问上一节点，直到找到文件或到达源站为止。
6.cdn节点缓存该数据，下次请求该文件时可以直接返回。
