DNS原理浅析

DNS概念

　　DNS （Domain Name System 的缩写）的作用非常简单，就是根据域名查出IP地址。你可以把它想象成一本巨大的电话本。

查询过程

dig命令：

　　虽然DNS作用非常简单，但是查询IP过程很复杂。使用dig命令可以查看查询过程（没有dig命令的需要先安装dig）。

　　下面以www.baidu.com为例：

　　

　　可以看到，dig www.baidu.com 的返回结果分为了6个部分：

1> 查询参数和统计信息：

; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-14.el7 <<>> www.baidu.com
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 59450
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 3, AUTHORITY: 4, ADDITIONAL: 5

2> 查询内容：

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;www.baidu.com.            IN    A

　　查询域名www.baidu.com的A记录（A是地址的意思，是address的缩写）。

3> DNS服务器的答复

;; ANSWER SECTION:
www.baidu.com.        362    IN    CNAME    www.a.shifen.com.
www.a.shifen.com.    519    IN    A    119.75.216.20
www.a.shifen.com.    519    IN    A    119.75.213.61

　　CNAME待会儿介绍，可以看到有两个A记录，前面的519是TTL值（Time to live 的缩写），单位是秒，表示缓存时间，也就是519秒内不再重新查询。

4> NS的记录（Name Server的缩写），也就是哪些服务器管理www.baidu.com的DNS记录

;; AUTHORITY SECTION:
shifen.com.        39113    IN    NS    dns.baidu.com.
shifen.com.        39113    IN    NS    ns4.baidu.com.
shifen.com.        39113    IN    NS    ns2.baidu.com.
shifen.com.        39113    IN    NS    ns3.baidu.com.

　　返回有四条NS记录，对应四个域名服务器，向其中任何一台服务器查询即可返回www.baidu.com的IP地址。

5> 返回域名服务器（NS）的A地址

;; ADDITIONAL SECTION:
dns.baidu.com.        27862    IN    A    202.108.22.220
ns2.baidu.com.        83762    IN    A    61.135.165.235
ns4.baidu.com.        301    IN    A    220.181.38.10
ns3.baidu.com.        27118    IN    A    220.181.37.10

6> DNS服务器的一些返回信息

;; Query time: 5 msec
;; SERVER: 8.8.8.8#53(8.8.8.8)
;; WHEN: Sat Sep 02 22:10:08 EDT 2017
;; MSG SIZE  rcvd: 237

　　响应请求的DNS服务器是 8.8.8.8（Google的公网DNS），端口是53（DNS默认端口），响应长度是237字节。

dig +short命令

　　只返回域名的A地址信息

# dig +short www.baidu.com
www.a.shifen.com.
119.75.213.61
119.75.216.20

DNS服务器

我们在浏览器地址栏输入网址就可以上网，这是因为DNS默默帮我们做了处理。

要想上网，首先得知道DNS服务器地址，然后才能由DNS服务器查询IP实现上网功能。我们查看本机IP地址配置，下面有个DNS服务器和备选DNS服务器，里面配置的就是DNS服务器地址（一般公司经常配为局域网地址）。DNS服务器IP地址也可以是动态的，每次上网由网关动态分配，这就是DHCP机制。也有事先指定配置的地址，Linux配置地址是 /etc/resolv.conf ，本机配置如下：（有一些公网的DNS服务器，也可以使用，其中最有名的就是Google的8.8.8.8和Level 3的4.2.2.2。）

[root@***~]# cat /etc/resolv.conf
# Generated by NetworkManager
nameserver 8.8.8.8

本机只向自己的DNS服务器查询（所以指定的DNS服务器不一样，查询结果可能会有一些不同），dig命令有一个@参数，显示向其他DNS服务器查询的结果。例如：指定4.2.2.2为查询的DNS服务器：

[root@*** ~]# dig @8.8.8.8 www.baidu.com

[root@yyp ~]# dig +short @4.2.2.2 www.baidu.com
www.a.shifen.com.
119.75.216.20
119.75.213.61

域名的层级

DNS是分级查询域名对应的IP地址的，上面查询的返回结果中可以看到  www.baidu.com. 的结果，结尾带了.号。其实所有域名的尾部都有一个根域名。 www.baidu.com 的完整域名是 www.baidu.com.root ，不过根域名对于所有的域名来说都一样，通常都省略了。

• 根域名的下一级，叫做”顶级域名”（top-level domain，缩写为TLD），比如.com、.net；
• 再下一级叫做”次级域名”（second-level domain，缩写为SLD），比如www.baidu.com里面的baidu，这一级域名是用户可以注册的；
• 再下一级是主机名（host），比如www.baidu.com里面的www，又称为”三级域名”，这是用户在自己的域里面为服务器分配的名称，是用户可以任意分配的。

所以，完整的域名结构如下：

主机名.次级域名.顶级域名.根域名

如：local.test.demo.com.root

• 主机名（三级域名）：local.test
• 次级域名：demo
• 顶级域名：com
• 根域名：root

所谓”分级查询”，就是从根域名开始，依次查询每一级域名的NS记录，直到查到最终的IP地址，过程大致如下。

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

仔细看上面的过程，你可能发现了，没有提到DNS服务器怎么知道”根域名服务器”的IP地址。回答是”根域名服务器”的NS记录和IP地址一般是不会变化的，所以内置在DNS服务器里面。

世界上有十三组根节点服务器，从 a.root-servers.net. 到  m.root-servers.net.

NS记录查询

dig命令可以单独查看每一级域名的NS记录。

　　eg: dig ns com

+short参数可以显示简化的结果。

　　eg: dig +short ns com

DNS的记录类型

域名与IP之间的对应关系，称为”记录”（record）。根据使用场景，”记录”可以分成不同的类型（type），前面已经看到了有A记录和NS记录。

常见的DNS记录类型如下。

• （1） A：地址记录（Address），返回域名指向的IP地址。
• （2） NS：域名服务器记录（Name Server），返回保存下一级域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域名，不能设置为IP地址。
• （3）MX：邮件记录（Mail eXchange），返回接收电子邮件的服务器地址。
• （4）CNAME：规范名称记录（Canonical Name），返回另一个域名，即当前查询的域名是另一个域名的跳转，详见下文。
• （5）PTR：逆向查询记录（Pointer Record），只用于从IP地址查询域名，详见下文。

一般来说，为了服务的安全可靠，至少应该有两条NS记录，而A记录和MX记录也可以有多条，这样就提供了服务的冗余性，防止出现单点失败。

CNAME记录主要用于域名的内部跳转，为服务器配置提供灵活性，用户感知不到。由于CNAME记录就是一个替换，所以域名一旦设置CNAME记录以后，就不能再设置其他记录了（比如A记录和MX记录），这是为了防止产生冲突。

PTR记录用于从IP地址反查域名。dig命令的-x参数用于查询PTR记录。

其他DNS命令

（1）host 命令

host命令可以看作dig命令的简化版本，返回当前请求域名的各种记录。

[root@*** ~]# host baidu.com
baidu.com has address 123.125.114.144
baidu.com has address 220.181.57.217
baidu.com has address 111.13.101.208
baidu.com mail is handled by 20 mx50.baidu.com.
baidu.com mail is handled by 20 jpmx.baidu.com.
baidu.com mail is handled by 20 mx1.baidu.com.
baidu.com mail is handled by 10 mx.n.shifen.com.

host命令也可以用于逆向查询，即从IP地址查询域名，等同于dig -x 。

　　eg: host 123.125.114.144

（2）nslookup

[root@*** ~]# nslookup
> baidu.com
Server:        8.8.8.8
Address:    8.8.8.8#53

Non-authoritative answer:
Name:    baidu.com
Address: 111.13.101.208
Name:    baidu.com
Address: 220.181.57.217
Name:    baidu.com
Address: 123.125.114.144
> 

 

参考资料

http://blog.jobbole.com/102415/?utm_source=blog.jobbole.com&utm_medium=relatedPosts