DNS 原理(lǐ)入門(mén)

DNS 是互聯網核心協議(yì)之一。不管是上網浏覽，還(hái)是編程開發，都(dōu)需要了解一點它的知識。

本文詳細介紹DNS的原理(lǐ)，以及如(rú)何運用工(gōng)具軟件(jiàn)觀察它的運作(zuò)。我的目标是，讀(dú)完此文後，你(nǐ)就(jiù)能完全理(lǐ)解DNS。

一、DNS 是什麽？

DNS （Domain Name System 的縮寫）的作(zuò)用非常簡單，就(jiù)是根據域名查出IP地址。你(nǐ)可(kě)以把它想象成一本巨大(dà)的電話(huà)本。

舉例來(lái)說(shuō)，如(rú)果你(nǐ)要訪問(wèn)域名math.stackexchange.com，首先要通過DNS查出它的IP地址是151.101.129.69。

如(rú)果你(nǐ)不清楚爲什麽一定要查出IP地址，才能進行網絡通信，建議(yì)先閱讀(dú)我寫的《互聯網協議(yì)入門(mén)》。

二、查詢過程

雖然隻需要返回一個IP地址，但(dàn)是DNS的查詢過程非常複雜，分(fēn)成多個步驟。

工(gōng)具軟件(jiàn)dig可(kě)以顯示整個查詢過程。

$ dig math.stackexchange.com

上面的命令會輸出六段信息。

第一段是查詢參數和統計。

第二段是查詢内容。

上面結果表示，查詢域名math.stackexchange.com的A記錄，A是address的縮寫。

第三段是DNS服務器的答複。

上面結果顯示，math.stackexchange.com有四個A記錄，即四個IP地址。600是TTL值（Time to live 的縮寫），表示緩存時間，即600秒之内不用重新查詢。

第四段顯示stackexchange.com的NS記錄（Name Server的縮寫），即哪些服務器負責管理(lǐ)stackexchange.com的DNS記錄。

上面結果顯示stackexchange.com共有四條NS記錄，即四個域名服務器，向其中任一台查詢就(jiù)能知道math.stackexchange.com的IP地址是什麽。

第五段是上面四個域名服務器的IP地址，這是随着前一段一起返回的。

第六段是DNS服務器的一些傳輸信息。

上面結果顯示，本機(jī)的DNS服務器是192.168.1.253，查詢端口是53（DNS服務器的默認端口），以及回應長度是305字節。

如(rú)果不想看(kàn)到這麽多内容，可(kě)以使用+short參數。

$ dig +short math.stackexchange.com

151.101.129.69

151.101.65.69

151.101.193.69

151.101.1.69

上面命令隻返回math.stackexchange.com對應的4個IP地址（即A記錄）。

三、DNS服務器

下面我們根據前面這個例子，一步步還(hái)原，本機(jī)到底怎麽得(de)到域名math.stackexchange.com的IP地址。

首先，本機(jī)一定要知道DNS服務器的IP地址，否則上不了網。通過DNS服務器，才能知道某個域名的IP地址到底是什麽。

DNS服務器的IP地址，有可(kě)能是動态的，每次上網時由網關分(fēn)配，這叫做DHCP機(jī)制；也有可(kě)能是事(shì)先指定的固定地址。linux系統裡(lǐ)面，DNS服務器的IP地址保存在/etc/resolv.conf文件(jiàn)。

上例的DNS服務器是192.168.1.253，這是一個内網地址。有一些公網的DNS服務器，也可(kě)以使用，其中最有名的就(jiù)是Google的8.8.8.8和Level 3的4.2.2.2。

本機(jī)隻向自(zì)己的DNS服務器查詢，dig命令有一個@參數，顯示向其他(tā)DNS服務器查詢的結果。

$ dig @4.2.2.2 math.stackexchange.com

上面命令指定向DNS服務器4.2.2.2查詢。

四、域名的層級

DNS服務器怎麽會知道每個域名的IP地址呢(ne)？答案是分(fēn)級查詢。

請(qǐng)仔細看(kàn)前面的例子，每個域名的尾部都(dōu)多了一個點。

比如(rú)，域名math.stackexchange.com顯示爲math.stackexchange.com.。這不是疏忽，而是所有域名的尾部，實際上都(dōu)有一個根域名。

舉例來(lái)說(shuō)，www.example.com真正的域名是www.example.com.root，簡寫爲www.example.com.。因爲，根域名.root對于所有域名都(dōu)是一樣的，所以平時是省略的。

根域名的下一級，叫做"頂級域名"（top-level domain，縮寫爲TLD），比如(rú).com、.net；再下一級叫做"次級域名"（second-level domain，縮寫爲SLD），比如(rú)www.example.com裡(lǐ)面的.example，這一級域名是用戶可(kě)以注冊的；再下一級是主機(jī)名（host），比如(rú)www.example.com裡(lǐ)面的www，又稱爲"三級域名"，這是用戶在自(zì)己的域裡(lǐ)面爲服務器分(fēn)配的名稱，是用戶可(kě)以任意分(fēn)配的。

總結一下，域名的層級結構如(rú)下。

主機(jī)名.次級域名.頂級域名.根域名

# 即

host.sld.tld.root

五、根域名服務器

DNS服務器根據域名的層級，進行分(fēn)級查詢。

需要明确的是，每一級域名都(dōu)有自(zì)己的NS記錄，NS記錄指向該級域名的域名服務器。這些服務器知道下一級域名的各種記錄。

所謂"分(fēn)級查詢"，就(jiù)是從(cóng)根域名開始，依次查詢每一級域名的NS記錄，直到查到最終的IP地址，過程大(dà)緻如(rú)下。

從(cóng)"根域名服務器"查到"頂級域名服務器"的NS記錄和A記錄（IP地址）

從(cóng)"頂級域名服務器"查到"次級域名服務器"的NS記錄和A記錄（IP地址）

從(cóng)"次級域名服務器"查出"主機(jī)名"的IP地址

仔細看(kàn)上面的過程，你(nǐ)可(kě)能發現了，沒有提到DNS服務器怎麽知道"根域名服務器"的IP地址。回答是"根域名服務器"的NS記錄和IP地址一般是不會變化的，所以内置在DNS服務器裡(lǐ)面。

下面是内置的根域名服務器IP地址的一個例子。

上面列表中，列出了根域名（.root）的三條NS記錄A.ROOT-SERVERS.NET、B.ROOT-SERVERS.NET和C.ROOT-SERVERS.NET，以及它們的IP地址（即A記錄）198.41.0.4、192.228.79.201、192.33.4.12。

另外，可(kě)以看(kàn)到所有記錄的TTL值是3600000秒，相(xiàng)當于1000小時。也就(jiù)是說(shuō)，每1000小時才查詢一次根域名服務器的列表。

目前，世界上一共有十三組根域名服務器，從(cóng)A.ROOT-SERVERS.NET一直到M.ROOT-SERVERS.NET。

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