DNS 协议

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概况

DNS 协议提供的是一种主机名到 IP 地址的转换服务,就是我们常说的域名系统。它是一个由分层的 DNS 服务器组成的分 布式数据库,是定义了主机如何查询这个分布式数据库的方式的应用层协议。DNS 协议运行在 UDP 协议之上,使用 53 号 端口。

域名的层级结构

域名的层级结构可以如下

主机名.次级域名.顶级域名.根域名

# 即

host.sld.tld.root

根据域名的层级结构,管理不同层级域名的服务器,可以分为根域名服务器、顶级域名服务器和权威域名服务器。

查询过程

DNS 的查询过程一般为,我们首先将 DNS 请求发送到本地 DNS 服务器,由本地 DNS 服务器来代为请求。

  1. 从”根域名服务器”查到”顶级域名服务器”的 NS 记录和 A 记录( IP 地址)。
  2. 从”顶级域名服务器”查到”次级域名服务器”的 NS 记录和 A 记录( IP 地址)。
  3. 从”次级域名服务器”查出”主机名”的 IP 地址。

比如我们如果想要查询 www.baidu.com 的 IP 地址,我们首先会将请求发送到本地的 DNS 服务器中,本地 DNS 服务 器会判断是否存在该域名的缓存,如果不存在,则向根域名服务器发送一个请求,根域名服务器返回负责 .com 的顶级域名 服务器的 IP 地址的列表。然后本地 DNS 服务器再向其中一个负责 .com 的顶级域名服务器发送一个请求,负责 .com 的顶级域名服务器返回负责 .baidu 的权威域名服务器的 IP 地址列表。然后本地 DNS 服务器再向其中一个权威域名服 务器发送一个请求,最后权威域名服务器返回一个对应的主机名的 IP 地址列表。

DNS 记录和报文

DNS 服务器中以资源记录的形式存储信息,每一个 DNS 响应报文一般包含多条资源记录。一条资源记录的具体的格式为

(Name,Value,Type,TTL)

其中 TTL 是资源记录的生存时间,它定义了资源记录能够被其他的 DNS 服务器缓存多长时间。

常用的一共有四种 Type 的值,分别是 A、NS、CNAME 和 MX ,不同 Type 的值,对应资源记录代表的意义不同。

  1. 如果 Type = A,则 Name 是主机名,Value 是主机名对应的 IP 地址。因此一条记录为 A 的资源记录,提供了标 准的主机名到 IP 地址的映射。

  2. 如果 Type = NS,则 Name 是个域名,Value 是负责该域名的 DNS 服务器的主机名。这个记录主要用于 DNS 链式 查询时,返回下一级需要查询的 DNS 服务器的信息。

  3. 如果 Type = CNAME,则 Name 为别名,Value 为该主机的规范主机名。该条记录用于向查询的主机返回一个主机名 对应的规范主机名,从而告诉查询主机去查询这个主机名的 IP 地址。主机别名主要是为了通过给一些复杂的主机名提供 一个便于记忆的简单的别名。

  4. 如果 Type = MX,则 Name 为一个邮件服务器的别名,Value 为邮件服务器的规范主机名。它的作用和 CNAME 是一 样的,都是为了解决规范主机名不利于记忆的缺点。

递归查询和迭代查询

递归查询指的是查询请求发出后,域名服务器代为向下一级域名服务器发出请求,最后向用户返回查询的最终结果。使用递归 查询,用户只需要发出一次查询请求。

迭代查询指的是查询请求后,域名服务器返回单次查询的结果。下一级的查询由用户自己请求。使用迭代查询,用户需要发出 多次的查询请求。

一般我们向本地 DNS 服务器发送请求的方式就是递归查询,因为我们只需要发出一次请求,然后本地 DNS 服务器返回给我 们最终的请求结果。而本地 DNS 服务器向其他域名服务器请求的过程是迭代查询的过程,因为每一次域名服务器只返回单次 查询的结果,下一级的查询由本地 DNS 服务器自己进行。

DNS 缓存

DNS 缓存的原理非常简单,在一个请求链中,当某个 DNS 服务器接收到一个 DNS 回答后,它能够将回答中的信息缓存在本 地存储器中。返回的资源记录中的 TTL 代表了该条记录的缓存的时间。

DNS 实现负载平衡

DNS 可以用于在冗余的服务器上实现负载平衡。因为现在一般的大型网站使用多台服务器提供服务,因此一个域名可能会对应 多个服务器地址。当用户发起网站域名的 DNS 请求的时候,DNS 服务器返回这个域名所对应的服务器 IP 地址的集合,但在 每个回答中,会循环这些 IP 地址的顺序,用户一般会选择排在前面的地址发送请求。以此将用户的请求均衡的分配到各个不 同的服务器上,这样来实现负载均衡。

详细资料可以参考: 《DNS 原理入门》 《根域名的知识》

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