dns服务器互联网基础服务之DNS

1前言

在如今的互联网时代，我们的日常生活和工作基本脱离了域名和DNS，比如通过网站开店购物，使用百度/谷歌搜索信息，通过APP看直播游戏。随着移动互联网的爆发，为了提高用户使用网站或应用的体验，大多数企业都购买了CDN服务进行内容加速，CDN服务的核心调度也离不开DNS。可以说，DNS与我们的生活和工作息息相关。如果DNS失败，将导致互联网服务的广泛瘫痪，给大多数互联网企业带来巨大损失。

那么我们的电脑怎么开网站呢？这跟DNS有什么关系？为什么大多数应用服务都需要DNS来支持？人为什么需要DNS和域名？DNS如何将域名解析成IP地址？如果你对这些问题感兴趣，我们来讨论一下DNS的前世。

2 2DNS和域名的由来

通常，互联网计算机是通过IP地址来识别和通信的，如112.45.23.56的IP地址，这是不容易让人记住的，因此产生了域名等字符型识别。通过域名，我们可以更方便的记住一台电脑的地址，比如42.62.101.185通过www.fastcp.cn的IP地址。这有点像我们身份证和名字的关系。身份证号码代表我们独特的身份。但是因为长，难记，所以用名字代替身份证号。但是在现实生活中，身份证号码是我们工作的有效标识。通常，我们打开的网站由协议、域名、网站路径和文件名组成。因此，当一个计算机浏览器需要打开一个网址时，它必须首先将网址中的域名解析成一个IP地址，然后从这个IP地址请求网站内容。在解析IP地址的过程中，DNS必须作为分布式数据库使用。

在DNS产生之前，人们使用的是HOSTS。用于域名和IP地址之间映射的TXT文件。然而，随着网络上主机的爆炸式增长，出现了域名冲突、一致性差、流量和负载过大等问题，使得无法及时解析所需的IP地址。1983年，保罗·莫卡培里斯发明了DNS协议。1987年正式发布给RFC 1034和RFC 1035。有兴趣的同学可以下载英文版的RFC阅读。

DNS(域名系统)是互联网基础资源的核心服务，主要用于承载IP地址和互联网域名之间的转换。通过DNS，人们可以更方便快捷地访问互联网。DNS是一个分布式域名的数据库，数据库的各个部分都可以本地控制和访问。比如CN域名由CNNIC(中国互联网络信息中心)管理和控制。DNS解决了流量负载大、域名冲突、一致性差的问题。直到现在，DNS系统仍然在各个行业和业务中发挥着巨大的作用。

“如果我能控制你的DNS，我就控制你的世界！”

3DNS系统的组成

DNS系统是为了将域名解析为IP地址而存在的，它由域名空、资源记录、名称服务器和解析器组成。

域名空包含用于存储资源记录的空的树结构。

资源记录是与域名相关的数据，比如IP和域名的对应关系。

名称服务器用于存储DNS区域域名空之间的数据，并处理解析器发送的请求。

解析器是用于发送域名解析请求并将结果返回给用户的程序。

当计算机需要解析域名时，计算机通过调用本地解析器进行DNS查询。解析器向域名服务器发送DNS查询请求，域名服务器查询该区域域名空中的数据，获取待查询域名的资源记录，并返回给解析器，解析器将返回的结果反馈给计算机或浏览器。

4DNS域名空

DNS是通过域名进行索引的，域名是互联网上一台计算机或计算机组的名称，由一串以“点”分隔的字符组成。如下图所示，域名的结构是一个倒树，图中每个域名都是一个分支。这个反向树叫域名空。

一般来说，对于稳定的资源记录，建议将TTL值设置为较大的值，而对于经常需要更改值的资源记录，建议设置较小的值，如60秒。

7DNS解析器

DNS解析器一般指DNS客户端，用于发送DNS请求，并将结果返回给用户。通常指电脑、手机、终端设备、解析软件工具(如dig、nslookup等)。)

8 8DNS的工作原理

在了解了DNS系统的组成之后，我们再来看看DNS是如何工作的，也就是DNS是如何把一个域名解析成IP地址的。如下图所示，这是一个完整的DNS解析过程:

如上图所示，一个完整的DNS域名解析过程如下:(如果DNS解析器所在的计算机或浏览器有自己的缓存，它会先查询自己计算机和浏览器的本地缓存，当HOST文件中没有本地缓存和域名记录时，就会触发上面的过程。)

9DNS缓存机制

通过上一章提到的DNS请求过程，在域名解析过程中，DNS域名服务器会将请求域名空之间的数据保存到缓存中。DNS缓存可以加快DNS解析，类似于CPU和内存的关系。在每次请求中，DNS服务器都会先查询其缓存中是否有需要查询的内容，如果有，会自动返回缓存中的内容，如果没有，会进行DNS递归或迭代查询。

DNS缓存不能永久保存，否则当DNS记录发生变化时，可能无法及时更新，导致用户无法打开对应的域名地址。一般DNS缓存都是有生命周期的，简称TTL值。TTL值是由每个域名的授权服务器管理员的配置决定的，也就是上一章提到的资源记录的TTL值。默认情况下，本地DNS服务器获取的资源记录的TTL值由授权服务器配置。但为了减轻递归服务器的压力，各大运营商会通过手段将大部分域名的TTL值改为更大的值，为用户带来更好的体验。

10DNS查询

在DNS域名解析过程中，整个解析过程由DNS解析器和DNS服务器完成。在所有的解析过程中，很可能会出现递归查询、迭代查询、正向查询、反向查询等等。

(1)递归查询是指DNS客户端或解析器向本地本地DNS发起的查询。

(2)迭代查询是指本地本地DNS向授权服务器逐步发起的查询，即本地DNS向root、cn、com、Baidu.com等发起的查询。

(3)正向查询是指按域名查询IP地址，即查询A或AAAA记录等。

(4)反向查询是指通过IP地址查询主机名。反向查询只由查询的名称服务器处理，即收到请求后，如果本地数据库或缓存中有记录，则返回；如果没有记录，查询将被直接放弃，并且不会进行迭代请求。

11如何查询我现在使用的本地域名系统地址？

(1)如果你是Windows用户，可以打开命令提示符，输入nslookup或ipconfig /all命令查看你的DNS地址；

(2)如果你是MAC/linux用户，可以通过终端输入cat /etc/resolv.conf或ifconfig查看你的DNS地址；

(3)如果你是手机用户，可以通过你已连接的Wi-Fi信息中的IP地址查看你的DNS地址。

(4)当然也可以修改DNS，一般可以改成全局DNS地址，比如114.114.114.114。

DNS是隐藏在互联网背后的好帮手。几乎所有的互联网应用基本上都需要DNS的支持或帮助才能达到最佳的通信效果。本文是对DNS的基本讨论。接下来将基于DNS协议、DNS架构、安全、建设、运维、DNS工具、智能DNS、全局根节点、顶级域名、CDN相关外围话题。