為什么需要DNS解析域名為IP地址？
網(wǎng)絡(luò)通訊大部分是基于TCP/IP的，而TCP/IP是基于IP地址的，所以計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通訊時(shí)只能識(shí)別如“202.96.134.133”之類(lèi)的IP地址，而不能認(rèn)識(shí)域名。我們無(wú)法記住10個(gè)以上IP地址的網(wǎng)站，所以我們?cè)L問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，更多的是在瀏覽器地址欄中輸入域名，就能看到所需要的頁(yè)面，這是因?yàn)橛幸粋€(gè)叫“DNS服務(wù)器”的計(jì)算機(jī)自動(dòng)把我們的域名“翻譯”成了相應(yīng)的IP地址，然后調(diào)出IP地址所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)頁(yè)。
具體什么是DNS？
DNS( Domain Name System)是“域名系統(tǒng)”的英文縮寫(xiě)，是一種組織成域?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)命名系統(tǒng)，它用于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，它所提供的服務(wù)是用來(lái)將主機(jī)名和域名轉(zhuǎn)換為IP地址的工作。DNS就是這樣的一位“翻譯官”，它的基本工作原理可用下圖來(lái)表示。
DNS 的過(guò)程？
關(guān)于DNS的獲取流程：
DNS是應(yīng)用層協(xié)議，事實(shí)上他是為其他應(yīng)用層協(xié)議工作的，包括不限于HTTP和SMTP以及FTP，用于將用戶(hù)提供的主機(jī)名解析為ip地址。
具體過(guò)程如下：
①用戶(hù)主機(jī)上運(yùn)行著DNS的客戶(hù)端，就是我們的PC機(jī)或者手機(jī)客戶(hù)端運(yùn)行著DNS客戶(hù)端了
②瀏覽器將接收到的url中抽取出域名字段，就是訪(fǎng)問(wèn)的主機(jī)名，比如
http://www.baidu.com/
, 并將這個(gè)主機(jī)名傳送給DNS應(yīng)用的客戶(hù)端
③DNS客戶(hù)機(jī)端向DNS服務(wù)器端發(fā)送一份查詢(xún)報(bào)文，報(bào)文中包含著要訪(fǎng)問(wèn)的主機(jī)名字段（中間包括一些列緩存查詢(xún)以及分布式DNS集群的工作）
④該DNS客戶(hù)機(jī)最終會(huì)收到一份回答報(bào)文，其中包含有該主機(jī)名對(duì)應(yīng)的IP地址
⑤一旦該瀏覽器收到來(lái)自DNS的IP地址，就可以向該IP地址定位的HTTP服務(wù)器發(fā)起TCP連接
DNS服務(wù)的體系架構(gòu)是怎樣的？
DNS domain name system 主要作用就是將主機(jī)域名轉(zhuǎn)換為ip地址
假設(shè)運(yùn)行在用戶(hù)主機(jī)上的某些應(yīng)用程序（如Webl瀏覽器或者郵件閱讀器）需要將主機(jī)名轉(zhuǎn)換為IP地址。這些應(yīng)用程序?qū)⒄{(diào)用DNS的客戶(hù)機(jī)端，并指明需要被轉(zhuǎn)換的主機(jī)名。（在很多基于UNIX的機(jī)器上，應(yīng)用程序?yàn)榱藞?zhí)行這種轉(zhuǎn)換需要調(diào)用函數(shù)gethostbyname（））。用戶(hù)主機(jī)的DNS客戶(hù)端接收到后，向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送一個(gè)DNS查詢(xún)報(bào)文。所有DNS請(qǐng)求和回答報(bào)文使用的UDP數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過(guò)端口53發(fā)送（至于為什么使用UDP，請(qǐng)參看為什么域名根服務(wù)器只能有13臺(tái)呢？ - 郭無(wú)心的回答）經(jīng)過(guò)若干ms到若干s的延時(shí)后，用戶(hù)主機(jī)上的DNS客戶(hù)端接收到一個(gè)提供所希望映射的DNS回答報(bào)文。這個(gè)查詢(xún)結(jié)果則被傳遞到調(diào)用DNS的應(yīng)用程序。因此，從用戶(hù)主機(jī)上調(diào)用應(yīng)用程序的角度看，DNS是一個(gè)提供簡(jiǎn)單、直接的轉(zhuǎn)換服務(wù)的黑盒子。但事實(shí)上，實(shí)現(xiàn)這個(gè)服務(wù)的黑盒子非常復(fù)雜，它由分布于全球的大量DNS服務(wù)器以及定義了DNS服務(wù)器與查詢(xún)主機(jī)通信方式的應(yīng)用層協(xié)議組成。
DNS為什么不采用單點(diǎn)的集中式的設(shè)計(jì)方式，而是使用分布式集群的工作方式？
DNS的一種簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)模式就是在因特網(wǎng)上只使用一個(gè)DNS服務(wù)器，該服務(wù)器包含所有的映射，在這種集中式的設(shè)計(jì)中，客戶(hù)機(jī)直接將所有查詢(xún)請(qǐng)求發(fā)往單一的DNS服務(wù)器，同時(shí)該DNS服務(wù)器直接對(duì)所有查詢(xún)客戶(hù)機(jī)做出響應(yīng)，盡管這種設(shè)計(jì)方式非常誘人，但他不適用當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)楫?dāng)今的因特網(wǎng)有著數(shù)量巨大并且在持續(xù)增長(zhǎng)的主機(jī)，這種集中式設(shè)計(jì)會(huì)有單點(diǎn)故障（嗝屁一個(gè)，全球著急），通信容量（上億臺(tái)主機(jī)發(fā)送的查詢(xún)DNS報(bào)文請(qǐng)求，包括但不限于所有的HTTP請(qǐng)求，電子郵件報(bào)文服務(wù)器，TCP長(zhǎng)連接服務(wù)），遠(yuǎn)距離的時(shí)間延遲（澳大利亞到紐約的舉例），維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)大（因?yàn)樗械闹鳈C(jī)名-ip映射都要在一個(gè)服務(wù)站點(diǎn)更新）等問(wèn)題
DNS服務(wù)器一般分三種，根DNS服務(wù)器，頂級(jí)DNS服務(wù)器，權(quán)威DNS服務(wù)器。
使用分布式的層次數(shù)據(jù)庫(kù)模式以及緩存方法來(lái)解決單點(diǎn)集中式的問(wèn)題。
DNS域名稱(chēng)
域名系統(tǒng)作為一個(gè)層次結(jié)構(gòu)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，包含各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，包括主機(jī)名和域名。DNS數(shù)據(jù)庫(kù)中的名稱(chēng)形成一個(gè)分層樹(shù)狀結(jié)構(gòu)稱(chēng)為域命名空間。域名包含單個(gè)標(biāo)簽分隔點(diǎn)，例如：
im.qq.com
完全限定的域名 (FQDN) 唯一地標(biāo)識(shí)在 DNS 分層樹(shù)中的主機(jī)的位置，通過(guò)指定的路徑中點(diǎn)分隔從根引用的主機(jī)的名稱(chēng)列表。 下圖顯示與主機(jī)稱(chēng)為 im 內(nèi)
qq.com
DNS 樹(shù)的示例。 主機(jī)的 FQDN 是
im.qq.com
DNS 域的名稱(chēng)層次結(jié)構(gòu)
DNS域名稱(chēng)空間的組織方式
按其功能命名空間中用來(lái)描述 DNS 域名稱(chēng)的五個(gè)類(lèi)別的介紹詳見(jiàn)下表中，以及與每個(gè)名稱(chēng)類(lèi)型的示例。
例如：
www.uestc.edu.cn
DNS 和 Internet 域
互聯(lián)網(wǎng)域名系統(tǒng)由名稱(chēng)注冊(cè)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)維護(hù)分配由組織和國(guó)家/地區(qū)的頂級(jí)域在 Internet 上進(jìn)行管理。 這些域名按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 3166。 一些很多現(xiàn)有縮寫(xiě)，保留以供組織中，以及兩個(gè)字母和三個(gè)字母的國(guó)家/地區(qū)使用的縮寫(xiě)使用下表所示。一些常見(jiàn)的DNS域名稱(chēng)如下圖：
資源記錄
DNS 數(shù)據(jù)庫(kù)中包含的資源記錄 (RR)。 每個(gè) RR 標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的特定資源。我們?cè)诮NS服務(wù)器時(shí)，經(jīng)常會(huì)用到SOA,NS,A之類(lèi)的記錄，在維護(hù)DNS服務(wù)器時(shí)，會(huì)用到MX，CNAME記錄。
常見(jiàn)的RR見(jiàn)下圖：
Dns服務(wù)的工作過(guò)程
當(dāng) DNS 客戶(hù)機(jī)需要查詢(xún)程序中使用的名稱(chēng)時(shí)，它會(huì)查詢(xún)本地DNS 服務(wù)器來(lái)解析該名稱(chēng)?？蛻?hù)機(jī)發(fā)送的每條查詢(xún)消息都包括3條信息，以指定服務(wù)器應(yīng)回答的問(wèn)題。
● 指定的 DNS 域名，表示為完全合格的域名 (FQDN) 。
● 指定的查詢(xún)類(lèi)型，它可根據(jù)類(lèi)型指定資源記錄，或作為查詢(xún)操作的專(zhuān)門(mén)類(lèi)型。
● DNS域名的指定類(lèi)別。
對(duì)于DNS 服務(wù)器，它始終應(yīng)指定為 Internet 類(lèi)別。例如，指定的名稱(chēng)可以是計(jì)算機(jī)的完全合格的域名，如
im.qq.com
，并且指定的查詢(xún)類(lèi)型用于通過(guò)該名稱(chēng)搜索地址資源記錄。
DNS 查詢(xún)以各種不同的方式進(jìn)行解析。客戶(hù)機(jī)有時(shí)也可通過(guò)使用從以前查詢(xún)獲得的緩存信息就地應(yīng)答查詢(xún)。DNS 服務(wù)器可使用其自身的資源記錄信息緩存來(lái)應(yīng)答查詢(xún)，也可代表請(qǐng)求客戶(hù)機(jī)來(lái)查詢(xún)或聯(lián)系其他 DNS 服務(wù)器，以完全解析該名稱(chēng)，并隨后將應(yīng)答返回至客戶(hù)機(jī)。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為遞歸。
另外，客戶(hù)機(jī)自己也可嘗試聯(lián)系其他的 DNS 服務(wù)器來(lái)解析名稱(chēng)。如果客戶(hù)機(jī)這么做，它會(huì)使用基于服務(wù)器應(yīng)答的獨(dú)立和附加的查詢(xún)，該過(guò)程稱(chēng)作迭代，即DNS服務(wù)器之間的交互查詢(xún)就是迭代查詢(xún)。
DNS 查詢(xún)的過(guò)程如下圖所示。
1、在瀏覽器中輸入www . qq .com 域名，操作系統(tǒng)會(huì)先檢查自己本地的hosts文件是否有這個(gè)網(wǎng)址映射關(guān)系，如果有，就先調(diào)用這個(gè)IP地址映射，完成域名解析。
2、如果hosts里沒(méi)有這個(gè)域名的映射，則查找本地DNS解析器緩存，是否有這個(gè)網(wǎng)址映射關(guān)系，如果有，直接返回，完成域名解析。
3、如果hosts與本地DNS解析器緩存都沒(méi)有相應(yīng)的網(wǎng)址映射關(guān)系，首先會(huì)找TCP/ip參數(shù)中設(shè)置的首選DNS服務(wù)器，在此我們叫它本地DNS服務(wù)器，此服務(wù)器收到查詢(xún)時(shí)，如果要查詢(xún)的域名，包含在本地配置區(qū)域資源中，則返回解析結(jié)果給客戶(hù)機(jī)，完成域名解析，此解析具有權(quán)威性。
4、如果要查詢(xún)的域名，不由本地DNS服務(wù)器區(qū)域解析，但該服務(wù)器已緩存了此網(wǎng)址映射關(guān)系，則調(diào)用這個(gè)IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有權(quán)威性。
5、如果本地DNS服務(wù)器本地區(qū)域文件與緩存解析都失效，則根據(jù)本地DNS服務(wù)器的設(shè)置（是否設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器）進(jìn)行查詢(xún)，如果未用轉(zhuǎn)發(fā)模式，本地DNS就把請(qǐng)求發(fā)至13臺(tái)根DNS，根DNS服務(wù)器收到請(qǐng)求后會(huì)判斷這個(gè)域名(.com)是誰(shuí)來(lái)授權(quán)管理，并會(huì)返回一個(gè)負(fù)責(zé)該頂級(jí)域名服務(wù)器的一個(gè)IP。本地DNS服務(wù)器收到IP信息后，將會(huì)聯(lián)系負(fù)責(zé).com域的這臺(tái)服務(wù)器。這臺(tái)負(fù)責(zé).com域的服務(wù)器收到請(qǐng)求后，如果自己無(wú)法解析，它就會(huì)找一個(gè)管理.com域的下一級(jí)DNS服務(wù)器地址(http://qq.com)給本地DNS服務(wù)器。當(dāng)本地DNS服務(wù)器收到這個(gè)地址后，就會(huì)找http://qq.com域服務(wù)器，重復(fù)上面的動(dòng)作，進(jìn)行查詢(xún)，直至找到www . qq .com主機(jī)。
6、如果用的是轉(zhuǎn)發(fā)模式，此DNS服務(wù)器就會(huì)把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至上一級(jí)DNS服務(wù)器，由上一級(jí)服務(wù)器進(jìn)行解析，上一級(jí)服務(wù)器如果不能解析，或找根DNS或把轉(zhuǎn)請(qǐng)求轉(zhuǎn)至上上級(jí)，以此循環(huán)。不管是本地DNS服務(wù)器用是是轉(zhuǎn)發(fā)，還是根提示，最后都是把結(jié)果返回給本地DNS服務(wù)器，由此DNS服務(wù)器再返回給客戶(hù)機(jī)。
從客戶(hù)端到本地DNS服務(wù)器是屬于遞歸查詢(xún)，而DNS服務(wù)器之間就是的交互查詢(xún)就是迭代查詢(xún)。
附錄：
本地DNS配置轉(zhuǎn)發(fā)與未配置轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包分析
新建一DNS，具體怎么建我這里就不再描述了，見(jiàn)我的上一篇博文《在Win2003中安裝bind【部署智能DNS】》
1、DNS服務(wù)器不設(shè)轉(zhuǎn)發(fā)
在192.168.145.228服務(wù)器上安裝上wireshark軟件，并打開(kāi)它，設(shè)置數(shù)據(jù)包為UDP過(guò)濾，在192.168.145.12客戶(hù)機(jī)上用nslookup命令查詢(xún)一下http://www.sohu.com/，馬上可以看到本地DNS服務(wù)器直接查全球13臺(tái)根域中的某幾臺(tái)，然后一步步解析，通過(guò)遞代的方式，直到找到www .sohu .com對(duì)應(yīng)的IP為220.181.118.87。
本地DNS服務(wù)器得到搜狐的IP后，它把這個(gè)IP返回給192.168.145.12客戶(hù)機(jī)，完成解析。
2、DNS服務(wù)器設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)
因搜狐域名在第一步的驗(yàn)證中使用過(guò)，有緩存，為了不受上步實(shí)驗(yàn)干擾，我們?cè)诳蛻?hù)機(jī)上192.168.145.12上nslookup 百度一下，你就知道。從圖上看，本地DNS把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至192.168.133.10服務(wù)器，133.10服務(wù)器把得到的IP返回給本地DNS，然后本地DNS再把IP告訴DNS客戶(hù)機(jī)，完成解析。
解析順序
1） ****瀏覽器緩存
當(dāng)用戶(hù)通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)某域名時(shí)，瀏覽器首先會(huì)在自己的緩存中查找是否有該域名對(duì)應(yīng)的IP地址（若曾經(jīng)訪(fǎng)問(wèn)過(guò)該域名且沒(méi)有清空緩存便存在）；
2） ****系統(tǒng)緩存
當(dāng)瀏覽器緩存中無(wú)域名對(duì)應(yīng)IP則會(huì)自動(dòng)檢查用戶(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)Hosts文件DNS緩存是否有該域名對(duì)應(yīng)IP；
3） ****路由器緩存
當(dāng)瀏覽器及系統(tǒng)緩存中均無(wú)域名對(duì)應(yīng)IP則進(jìn)入路由器緩存中檢查，以上三步均為客服端的DNS緩存；
4） ****ISP****（互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商）DNS****緩存
當(dāng)在用戶(hù)客服端查找不到域名對(duì)應(yīng)IP地址，則將進(jìn)入ISP DNS緩存中進(jìn)行查詢(xún)。比如你用的是電信的網(wǎng)絡(luò)，則會(huì)進(jìn)入電信的DNS緩存服務(wù)器中進(jìn)行查找；
5） ****根域名服務(wù)器
當(dāng)以上均未完成，則進(jìn)入根服務(wù)器進(jìn)行查詢(xún)。全球僅有13臺(tái)根域名服務(wù)器，1個(gè)主根域名服務(wù)器，其余12為輔根域名服務(wù)器。根域名收到請(qǐng)求后會(huì)查看區(qū)域文件記錄，若無(wú)則將其管轄范圍內(nèi)頂級(jí)域名（如.com）服務(wù)器IP告訴本地DNS服務(wù)器；
6） ****頂級(jí)域名服務(wù)器
頂級(jí)域名服務(wù)器收到請(qǐng)求后查看區(qū)域文件記錄，若無(wú)則將其管轄范圍內(nèi)主域名服務(wù)器的IP地址告訴本地DNS服務(wù)器；
7） ****主域名服務(wù)器
主域名服務(wù)器接受到請(qǐng)求后查詢(xún)自己的緩存，如果沒(méi)有則進(jìn)入下一級(jí)域名服務(wù)器進(jìn)行查找，并重復(fù)該步驟直至找到正確紀(jì)錄；
8****）保存結(jié)果至緩存
本地域名服務(wù)器把返回的結(jié)果保存到緩存，以備下一次使用，同時(shí)將該結(jié)果反饋給客戶(hù)端，客戶(hù)端通過(guò)這個(gè)IP地址與web服務(wù)器建立鏈接。
