DNS域名解析的过程

什么是DNS解析

在学习DNS域名解析之前，我们先要弄懂几个前提概念。

• DNS是一个应用层的协议，和HTTP、SMTP、FTP等这些协议同属于一个级别
• DNS协议要依赖的传输层协议是UDP，其使用UDP的53号端口。

现在我们明白了DNS协议是在哪一层，有哪些层间依赖，下面我们来粗略了解一下IP地址概念。

IP地址是互联网上每一台计算机唯一的逻辑地址，通过IP地址我们可以实现不同计算机之间的互相通信，每台联网计算机都需要通过IP地址来互相联系和分别。

但是由于IP地址是由一串容易混淆的数字串构成（例如192.168.45.128），人们很难记忆所有计算机的IP地址，这样对于我们日常工作生活访问不同网站是很困难的。

基于这种背景，人们在IP地址的基础上又发展出了一种更容易识别的符号化标识，这种标识由人们自行选择的字母和数字构成，相比IP地址更容易被识别和记忆，逐渐代替IP地址成为互联网用户进行访问互联的主要入口。这种符号化标识就是域名。（例如www.baidu.com）

域名虽然更容易被用户所接受和使用，但是计算机只能识别纯数字构成的IP地址，不能直接读取域名。因此想要达到访问效果，就需要将域名翻译成IP地址。

DNS协议承担了这个翻译责任，这个翻译过程，叫做DNS域名解析。

解析过程

当我们在浏览器中输入www.bilibili.com时，DNS解析将会有10个步骤，具体的步骤过程如下

• 浏览器缓存

首先，浏览器会检查自己的缓存中是否有目标域名对应的IP地址，如果有，解析过程结束，直接使用缓存中的IP地址访问目标网站。

浏览器缓存域名是有限制的，不仅浏览器缓存的大小有限制，而且缓存的时间也有限制，通常情况下为几分钟到几小时不等，域名被缓存的时间限制可以通过TTL属性来设置。这个缓存时间太长或太短都不好，如果时间太长，一旦域名被解析到的IP有变化，会导致被客户端缓存的域名无法解析到变化后的IP地址，以致该域名不能正常解析，这段时间有内有一部分用户无法访问网站；如果设置时间太短，会导致用户每次访问网站都要重新解析一次域名。

• 操作系统缓存

如果浏览器中没有缓存，浏览器会查找操作系统缓存中是否有这个域名对应的DNS解析结果。

• 本地DNS服务器查询

前两个过程无法解析的时候，就要用到我们网络配置中的”DNS服务器地址“了。

操作系统会把这个域名发送给这个本地DNS服务器。

大约百分之八十的域名解析到此就结束了，后续的DNS迭代和递归也是由本地DNS服务器负责。

• 迭代查询
  • 如果本地DNS服务器仍然没有命中，就直接到根DNS服务器请求解析。
  • 根DNS服务器返回给本地DNS域名服务器一个顶级DNS服务器地址，它是国际顶级域名服务器，如.com、.cn、.org等。
  • 本地DNS服务器再向上一步获得的顶级DNS服务器发送解析请求。
  • 接受请求的顶级DNS服务器查找并返回此域名对应的Name Server域名服务器的地址，这个Name Server服务器就是我要访问的网站域名提供商3的服务器，其实该域名解析任务就是由域名提供商的服务器来完成。比如我现在要访问www.bilibili.com，这个域名是从A公司注册获取的，那么A公司上的服务器就保存有这个域名的信息，可以获取到IP地址。
  • Name Server服务器会查询存储的域名和IP的映射关系表，再把查询出来的域名和IP地址等信息，连同一个TTL值返回给本地DNS服务器。
  • 返回该域名对应的IP和TTL值，本地DNS服务器会缓存这个域名和IP的对应关系，缓存时间由TTL控制。
• 返回结果

本地DNS服务器把解析的结果返回给本地电脑，本地电脑根据TTL值缓存在本地系统缓存中。

域名解析过程结束在实际的DNS解析过程中，可能不止这么多，如Name Server可能有很多级，或者有一个GTM来负载均衡控制，这都有可能影响域名解析过程。

递归查询和迭代查询

从请求主机到本地DNS服务器的查询是递归的，其余的查询是迭代的。