DNS原理及解析过程

本文主要参考自：http://369369.blog.51cto.com/319630/812889 并做了小幅修改

 

什么是DNS？

　　因特网上的主机和人类一样，也可以使用多种方式进行识别。主机的一种识别方法就是用它的主机名（hostname），如cnn.com、 www.baidu.com等，然而主机名提供了很少关于主机在因特网中位置的信息。（一个名为www.eurecom.fr的主机以国家码.fr结束， 告诉我们该主机很可能在法国，仅此而已）此外，因为主机名可能由不定场的字母数字组成，所以路由器很难处理。基于这些原因，主机也可以使用所谓IP地址进 行识别。

    DNS( Domain Name System)是“域名系统”的英文缩写，是一种组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统，它用于TCP/IP网络，它所提供的服务是用来将主机名和 域名转换为IP地址的工作。DNS就是这样的一位“翻译官”，它的基本工作原理可用下图来表示。

　　与HTTP、FTP和SMTP协议一样，DNS协议是应用层协议，其原因在于：1. 使用客户机/服务器模式在通信的端系统之间运行，2.在通信的端系统之间通过下面的端到端运输层协议来传送DNS报文。DNS运行在UDP之上，使用端口号是53.

 

DNS域名称
    域名系统作为一个层次结构和分布式数据库，包含各种类型的数据，包括主机名和域名。DNS数据库中的名称形成一个分层树状结构称为域命名空间。域名包含单个标签分隔点，例如：im.qq.com。
完全限定的域名 (FQDN) 唯一地标识在 DNS 分层树中的主机的位置，通过指定的路径中点分隔从根引用的主机的名称列表。 下图显示与主机称为 im 内 qq.com DNS 树的示例。 主机的 FQDN 是 im.qq.com。
DNS 域的名称层次结构

DNS域名称空间的组织方式
    按其功能命名空间中用来描述 DNS 域名称的五个类别的介绍详见下表中，以及与每个名称类型的示例。

DNS 和 Internet 域
    互联网域名系统由名称注册机构负责维护分配由组织和国家/地区的顶级域在 Internet 上进行管理。 这些域名按照国际标准 3166。 一些很多现有缩写，保留以供组织中，以及两个字母和三个字母的国家/地区使用的缩写使用下表所示。一些常见的DNS域名称如下图：

资源记录
    DNS 数据库中包含的资源记录 (RR)。 每个 RR 标识数据库中的特定资源。我们在建立DNS服务器时，经常会用到SOA,NS,A之类的记录，在维护DNS服务器时，会用到MX，CNAME记录。
常见的RR见下图：

Dns服务的工作过程
当 DNS 客户机需要查询程序中使用的名称时，它会查询本地DNS 服务器来解析该名称。客户机发送的每条查询消息都包括3条信息，以指定服务器应回答的问题。
● 指定的 DNS 域名，表示为完全合格的域名 (FQDN) 。
● 指定的查询类型，它可根据类型指定资源记录，或作为查询操作的专门类型。
● DNS域名的指定类别。
    对于DNS 服务器，它始终应指定为 Internet 类别。例如，指定的名称可以是计算机的完全合格的域名，如im.qq.com，并且指定的查询类型用于通过该名称搜索地址资源记录。
    DNS 查询以各种不同的方式进行解析。客户机有时也可通过使用从以前查询获得的缓存信息就地应答查询。DNS 服务器可使用其自身的资源记录信息缓存来应答查询，也可代表请求客户机来查询或联系其他 DNS 服务器，以完全解析该名称，并随后将应答返回至客户机。这个过程称为递归。
    另外，客户机自己也可尝试联系其他的 DNS 服务器来解析名称。如果客户机这么做，它会使用基于服务器应答的独立和附加的查询，该过程称作迭代，即DNS服务器之间的交互查询就是迭代查询。
DNS 查询的过程如下图所示。

1、在浏览器中输入www.qq.com域名，浏览器首先会在自己的缓存中查找是否有该域名对应的IP地址（若曾经访问过该域名且没有清空缓存便存在）。

2、当浏览器缓存中无域名对应IP时操作系统会先检查自己本地的hosts文件是否有这个网址映射关系，如果有，就先调用这个IP地址映射，完成域名解析。 

3、如果hosts里没有这个域名的映射，则查找本地DNS解析器缓存，是否有这个网址映射关系，如果有，直接返回，完成域名解析。 

4、如果hosts与本地DNS解析 器缓存都没有相应的网址映射关系，首先会找TCP/ip参数中设置的首选DNS服务器，在此我们叫它本地DNS服务器，此服务器收到查询时，如果要查询的 域名，包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析，此解析具有权威性。 

5、如果要查询的域名，不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有权威性。 

6、如果本地DNS服务器本地区域文 件与缓存解析都失效，则根据本地DNS服务器的设置（是否设置转发器）进行查询，如果未用转发模式，本地DNS就把请求发至13台根DNS，根DNS服务 器收到请求后会判断这个域名(.com)是谁来授权管理，并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息后，将会联系负 责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后，如果自己无法解析，它就会找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址 (qq.com)给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后，就会找qq.com域服务器，重复上面的动作，进行查询，直至找到 www.qq.com主机。 

7、如果用的是转发模式，此DNS服 务器就会把请求转发至上一级DNS服务器，由上一级服务器进行解析，上一级服务器如果不能解析，或找根DNS或把转请求转至上上级，以此循环。不管是本地 DNS服务器用是是转发，还是根提示，最后都是把结果返回给本地DNS服务器，由此DNS服务器再返回给客户机。

    从客户端到本地DNS服务器是属于递归查询，而DNS服务器之间就是的交互查询就是迭代查询。

 

DNS缓存

　　实际上，为了改善时延性能并减少在因特网上到处传输的DNS报文数量，DNS广泛试用了缓存技术。DNS缓存的原理非常简单。在请求链中，当一个DNS服务器接收一个DNS回答时，DNS服务器能够将回答中的信息缓存在本地存储器。如果在DNS服务器中缓存了一个主机名/IP地址对，另一个对相同主机名的查询到达该DNS服务器时，该服务器能够提供所要求的IP。由于主机和主机名与IP地址间的映射绝不是永久的，所以DNS服务器在一段时间后（通常设置为两天）将丢弃缓存的信息。