DNS学习笔记
一、DNS的作用
在网络世界中，不同的机器之前互相通讯，使用的IP地址和MAC地址。但是IP地址和MAC地址对人来说，并不友好，一串数字难以记忆，并且很多IP地址是动态变化的。因此需要给一些固定的服务器不会变化的域名(例如：www.baidu.com,www.taobao.com)。想要访问该网络的用户只需要记住域名，通过域名系统(DNS: Domain Name System，一种基础UDP实现的应用层协议)就能获取到域名对应的IP地址，对于用户而言，使用的是便于记忆的域名地址，对于机器而言，使用的依然是IP地址进行互相通信。
我们可以在命令窗口里用nslookup命令查询DNS的解析结果。如下图1
（图1）
nslookup www.baidu.com 之后的结果，其中service和address的地址是192.168.3.2，这个地址是局域网内无线路由的IP。Non-authoritative answer表示本地解析不是通过权威服务器返回的，来源本地域名服务器缓存。解析结果里面 www.baidu.com被CNAME到www.a.shifen.com（真实域名），最后解析出www.a.shifen.com的地址的两个IP。
二、DNS解析过程
假设现在往电脑的浏览器上输入www.baidu.com时，DNS要将当前域名解析为IP地址时，大致需要进行以步骤，如图2。
（图2）
1、查询浏览器缓存，每种浏览器对DNS的缓存时间各不相同，有的几十秒，有的几分钟，有的几十分钟
2、查询本机缓存（①），缓存为空时也会查询/etc/hosts文件，本地缓存可通过命令清除，比如windows 的(ipconfig/flushdns)，mac的 sudo killall -HUP mDNSResponder
3、如果缓存中查询不到，则到本地域名服务器上进行查询（②），一般来说，本地域名服务器可以简单理解为ISP（Internet Service Provider）的DNS服务器，ISP即常见的如移动/联通/电信。所以一般对应的本地域名服务器，正常情况下，都是在用户所属运营商的机房里。
4、当本地域名服务器中的DNS缓存中查询不到该域名和IP地址的映射信息，本地域名服务器则递归地查询域名服务器。首先会先向根域名服务器查询.com的顶级域名服务器的地址（③），跟域名服务器会返回一批顶级域名(.com)服务器所对应的地址（④），让本地服务器去咨询去顶级域名服务器。根域名服务器全球一共有十三套（a.root-services.net - m.roolt-service.net），分布在全球不同的地方，由不同的机构进行维护。
5、本地域名服务器会从获取到顶级域名服务器中选择一个进行询问：.baidu.com的权威服务器地址在哪里？(⑤)，顶级域名服务器一样将.baidu.com所对应的权威域名服务器的地址返回给本地域名服务器(⑥)，一般也是多个。
6、一般情况，权威域名服务器是域名注册商的DNS服务器，本地域名服务器选择一个权威域名服务器发送请求(⑦)，权威域名服务器返回最终的地址或者CNAME将域名指向负载均衡器（⑧）。常见的如CDN，就是通过DNS的权威域名服务器将域名CNAME到CDN的域名上。
7、本地域名服务器会访问全局负载均衡器（⑨）。全局负载均衡器会根据访问方的运营商和地理位置，挑选最合适的一个或者多个地址返回给本地域名服务器(⑩)，最后由本地域名服务器返回给应用方（⑪）。
通过在命令窗口输入dig www.baidu.com +trace 命令可以大概看到这个流程
(图3)
1、首先本地域名服务器获取十三个根域名服务器
2、选择一个根域名服务器（j.root-servers.net）查询获取到.com的顶级域名服务器
3、再选择一个顶级域名服务器（d.gtld-servers.net）查询获取到.baidu.com的权威域名服务器
4、再选择一个权威域名服务器(ns7.baidu.com) 查询到www.baidu.com对应的信息，因为第一条记录为www.baidu.com 通过CNAME 指向到www.a.shifen.com,因此本地DNS服务器会再对www.a.shifen.com进行一次域名解析
5、再次对www.a.shifen.com进行域名解析，最终得到对应的IP地址如（图4），一般情况CNAME不宜过长，CNAME次数过多，会导致域名的解析时间变长。
(图4)
三、HTTPDNS
传统的DNS大部分情况下可以满足要求，但是也存在一些弊端。比如：
- DNS劫持问题：黑客通过攻击用户路由器或者DNS服务器，将用户引导向钓鱼网站，窃取用户信息，如银行卡等。
- 域名缓存无法定制的问题：本地域名服务器的缓存，无法精细将用户引导到最适合的地方，并且缓存过长也可能导致用户访问到的不是最新的数据
- 有些小运营商转发域名解析给大运营商，导致用户访问服务跨运营商，网络传输效率低，影响体验
- 长链路的域名递归解析可能导致的高耗时
为了解决DNS可能存在的问题，就有了HTTPDNS。HTTPDNS通过自建基于HTTP协议的DNS服务器集群，部署在不同的运营商和网点上，可以自己定制缓存、负载均衡等规则，让用户的DNS解析获取到最合适的访问地址。
HTTPDNS一般流程
- 查询客户端本地DNS缓存，如果缓存存在并且未过期，则不进行查询，使用缓存数据直接访问
- 如果缓存不存在或者过期，则查询HTTPDNS服务器，HTTPDNS服务器返回域名对应的IP地址，客户端将结果保存到缓存中
- 通过IP地址访问域名指向的服务器
因为客户端可以直接获取到用户所在地址、运营商信息等信息，因此将用户的网络信息提交到HTTPDNS服务器是时，HTTPDNS服务器可以根据用户的网络情况，综合用户与服务器距离、网络运营商、服务器的近一段时间的表现等情况，返回最合适的服务器集合，实现负载均衡和智能调度。而客户端可以自定义缓存策略，缓存不再依赖于域名商的本地域名服务器，DNS缓存策略可以根据具体情况定制，更加灵活。
上面的第二步，客户端需要去查询HTTPDNS服务器，客户端是怎么知道HTTPDNS服务器对应的地址？一种方式是将HTTPDNS服务器的IP地址写死，保证HTTPDNS服务器的IP地址不会变化。 二是第一次访问HTTPDNS服务器的时候使用的是DNS协议，通过DNS获取到HTTPDNS服务器之后，后续的再查询不再使用DNS，改用HTTPDNS协议。当然，HTTPDNS服务器除了需要做集群来保证可用性以外，如果客户端访问HTTPDNS失败之后需要自行降级使用DNS协议，防止因为HTTPDNS服务器可不用，导致整个项目出现问题。
目前HTTPDNS只适用于客户端，浏览器上无法使用HTTPDNS协议。
