【应用层】 DNS 域名协议解析

文章目录

- DNS(Domain Name System)出现及演化 ⏳
- DNS 概括🔍
- - DNS定义
  - DNS 作用
- DNS工作原理⚙️
- - 域名解析
  - DNS解析的详细工作流程
- DNS域名解析方式🔄
- - 静态DNS域名解析
  - 动态DNS域名解析
- DNS域名解析过程的深入分析 🧐
- - 递归查询
  - 迭代查询
- 公共DNS服务器的选择 🌍
- 实验与案例研究 📊
- - Windows环境下DNS配置实验

DNS(Domain Name System)出现及演化 ⏳

网络出现的早期，人们使用的是IP地址进行通讯，当时只有少数几台主机联网，因此使用IP地址进行通讯相对简单且易于记忆。然而，随着接入网络的主机越来越多，IP地址的数量变得庞大，难以记忆，并且在不同的网络之间切换时，需要手动更改IP地址，非常麻烦。

为了解决这个问题，UNIX系统首先提出了建立一个叫做hosts的文件，这个文件中记录了主机名称和IP地址的对应关系。 这样，当用户在输入主机名称时，系统就可以去加载hosts文件，查找对应的IP地址，从而实现了主机名的便捷访问。然而，随着互联网规模的扩大，这种方法也逐渐显得力不从心，因为它无法支持大规模的动态IP地址管理，也无法支持跨网络的IP地址解析。

为了应对这个问题，DNS系统应运而生。
随着互联网的发展，DNS系统也在不断的演化，现在的DNS系统已经具备了强大的功能，不仅支持域名解析，还支持负载均衡、故障转移、安全防护等高级功能，成为了现代互联网的重要组成部分。

DNS 概括🔍

DNS定义

DNS（Domain Name System，域名解析系统），因特网上作为域名和IP地址互相映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过主机名，最终得到该主机对应的IP地址的过程叫做域名解析（或主机名解析）。

DNS 作用

建立IP地址与域名之间的映射关系
将域名解析为IP地址
将IP地址解析为域名

DNS工作原理⚙️

域名解析

域名的诞生主要是便于人们记忆。如百度在各地都有服务器，每个服务器都有对应的IP地址。没有域名就要将百度服务器的IP都要记下来。这样淘宝、京东等服务器一样的道理，IP都要记。这样无形的考验了大家的记忆能力。比如www.baidu.com,www.taobao.com

域名：mail.qq.com
com ：顶级域名 qq ：二级域名 mail ：三级域名

域名系统框图
在这里插入图片描述
域名系统和域名服务器关系

DNS解析的详细工作流程

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1、在浏览器中输入www.baidu.com域名，用户程序向DNS客户端中的解析器发出请求。
2、解析器收到用户程序发来的DNS请求后。先检查自己本地的hosts文件或者DNS解析器缓存是否有这个网址映射关系。

本地hosts文件存在改域名的映射项，解析器将域名对应的IP地址返回给用户程序。
如果hosts里没有这个域名的映射，查找本地DNS解析器缓存是否有这个网址映射关系。如果有，就调用这个IP地址。本地域名缓存存在该域名的映射项，解析器将域名对应的IP地址返回给用户程序。
如果hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系，解析器就向域名服务器发送查询请求。

3、DNS服务器收到查询时，首先判断请求的域名是否处于自己被授权管理的子域里。

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。
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。
如果本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效，就将请求交给上一级的域名解析服务器处理，直到完成解析，并将解析的结果返回给DNS客户端。

4、根据本地DNS服务器的设置（是否设置转发器）进行查询上级域名服务器。

如果未用转发模式，本地DNS就把请求发至 “根DNS服务器”，“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(baidu.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baidu.com域服务器，重复上面的动作，进行查询，直至找到www.baidu.com主机。
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。

操作系统的 hosts 文件是有着“类似本地 DNS 服务器”的作用，而且比网络上的 DNS 具有更高的优先级。
如果你在 hosts 里面配置了某个域名和IP的对应关系，那么当你在「本机」访问这个域名时，系统首先会从 hosts 里面解析出这个域名对应的 IP地址，而不会再去查询网络上的 DNS 服务器。
注意：hosts 文件仅对本机生效，对其他电脑和网站本身不造成任何影响。

不同的操作系统 hosts 文件所在的路径不一样：
Windows 系统 Hosts 文件路径：C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts
Mac 系统 hosts 文件路径：/etc/hosts
Linux 系统的 hosts 文件一般也是在：/etc/hosts
Android 系统的 hosts 文件路径：/system/etc/hosts (需要Root权限修改)

DNS域名解析方式🔄

DNS域名解析方式分为静态域名解析和动态域名解析，二者可以配合使用。
在解析域名时，首先采用静态域名解析（查找静态域名解析表），如果静态域名解析不成功，再采用动态域名解析。
由于动态域名解析可能会花费一定的时间，且需要域名服务器的配合，因而可以将一些常用的域名放入静态域名解析表中，这样可以大大提高域名解析效率。

静态DNS域名解析

静态域名解析是通过手动建立的域名和IP地址之间的对应关系表来实现的，这种表通常被称为静态域名解析表。 用户可以将一些常用的域名放入表中。当客户端需要域名所对应的IP地址时，首先到静态域名解析表中查找指定的域名，从而获得所对应的IP地址，这样可以提高域名解析的效率。

动态DNS域名解析

用户程序通过DNS客户端向DNS服务器发送请求以获取域名对应的IP地址。 DNS客户端会使用一个解析器来查询DNS服务器并返回结果。DNS服务器会在其缓存区中查找是否已经有该域名对应的IP地址记录，如果有则直接返回结果；否则，DNS服务器会向其他DNS服务器或根域名服务器递归查询，直到找到相应的IP地址记录并返回给DNS客户端。

下面展示了用户程序、DNS客户端、DNS服务器和缓存区之间的关系。
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DNS域名解析过程的深入分析 🧐

递归查询

主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。
所谓递归查询就是：如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址，那么本地域名服务器就以DNS客户的身份，向其它根域名服务器继续发出查询请求报文(即替主机继续查询)，而不是让主机自己进行下一步查询。

因此，递归查询返回的查询结果或者是所要查询的IP地址，或者是报错，表示无法查询到所需的IP地址。

迭代查询

本地域名服务器向根域名服务器的查询的迭代查询。
所谓迭代查询就是：当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。
然后让本地服务器进行后续的查询。根域名服务器通常是把自己知道的顶级域名服务器的IP地址告诉本地域名服务器，让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。
顶级域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器下一步应当向哪一个权限域名服务器进行查询。
最后，知道了所要解析的IP地址或报错，然后把这个结果返回给发起查询的主机。

递归查询和迭代查询框图
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从递归和迭代查询可以看出：
客户端-本地dns服务端：这部分属于递归查询。
本地dns服务端—外网：这部分属于迭代查询。

递归查询时，返回的结果只有两种:查询成功或查询失败。
迭代查询，又称作重指引,返回的是最佳的查询点或者主机地址.。

递归：客户端只发一次请求，要求对方给出最终结果。
迭代：客户端发出一次请求，对方如果没有授权回答，它就会返回一个能解答这个查询的其它名称服务器列表，客户端会再向返回的列表中发出请求，直到找到最终负责所查域名的名称服务器，从它得到最终结果。
授权回答：向dns服务器查询一个域名，刚好这个域名是本服务器负责，返回的结果就是授权回答。