一、寫在開頭
在OSI七層協(xié)議模型中應(yīng)用層是距離我們最近，且日后開發(fā)使用到最多的一層，在上一篇博文中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了應(yīng)用層中的HTTP協(xié)議，在本文中我們?cè)僖黄饋?lái)學(xué)一下DNS。啥？DNS不是很了解？那還不快往下看！
?其實(shí)早幾年和一個(gè)朋友聊天，當(dāng)時(shí)，他是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)條線的技術(shù)經(jīng)理，向我吐槽說(shuō)，現(xiàn)在來(lái)面試的很多都是學(xué)不好編程語(yǔ)言的，轉(zhuǎn)來(lái)搞網(wǎng)絡(luò)了，結(jié)果問(wèn)一個(gè)DNS，他都整不明白，就這還好意思干網(wǎng)絡(luò)？我當(dāng)時(shí)嚇得不敢說(shuō)話，因?yàn)槲易约簩?duì)于網(wǎng)絡(luò)編程也是那種淺嘗輒止的心態(tài)，生怕他回頭問(wèn)我一個(gè)問(wèn)題，哈哈。
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二、DNS的定義
DNS（Domain Name System）域名管理系統(tǒng)，是當(dāng)用戶使用瀏覽器訪問(wèn)網(wǎng)址之后，使用的第一個(gè)重要協(xié)議。DNS 要解決的是域名和 IP 地址的映射問(wèn)題。
DNS是一個(gè)聯(lián)機(jī)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它具有分布式、層次化、模塊化等特點(diǎn)，它屬于應(yīng)用層的協(xié)議，基于UDP傳輸，端口為53。
三、DNS服務(wù)器類別
我們上面說(shuō)到DNS具有層次化結(jié)構(gòu)，而這個(gè)層次化主要體現(xiàn)在它的服務(wù)器部署之上，DNS的域名層次結(jié)構(gòu)是一棵樹，從「根域名服務(wù)器」到「頂級(jí)域名服務(wù)器」、「權(quán)威域名服務(wù)器」，再到「本地域名服務(wù)器」，而我們所有遇到的DNS服務(wù)器，都囊括在這四類之中。
「根域名DNS服務(wù)器」：是為提供TLD服務(wù)器的IP地址，目前世界上僅有13組根服務(wù)器，我國(guó)境內(nèi)仍然沒有，不過(guò)后來(lái)任播應(yīng)用后，DNS分解出1089個(gè)根域名服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，而在我國(guó)便有了26個(gè)根域名服務(wù)器節(jié)點(diǎn)。
「頂級(jí)域名服務(wù)器（TLD服務(wù)器）」：頂級(jí)域名指的域名的后綴，像com、org、net等都是，不同國(guó)家也有自己的域名，如uk、ca、fr這些，我國(guó)的是cn。而頂級(jí)域名系統(tǒng)則是提供權(quán)威DNS服務(wù)器IP地址的。
「權(quán)威域名DNS服務(wù)器」：所有在因特網(wǎng)上具有公共可訪問(wèn)主機(jī)的組織機(jī)構(gòu)，必須提供可訪問(wèn)的DNS記錄，而這些記錄里則保存著域名與IP映射等信息，而這些記錄則存儲(chǔ)在權(quán)威DNS服務(wù)器上。
「本地域名服務(wù)器」：每個(gè) ISP（互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商）都有一個(gè)自己的本地 DNS 服務(wù)器。當(dāng)主機(jī)發(fā)出 DNS 請(qǐng)求時(shí)，該請(qǐng)求被發(fā)往本地 DNS 服務(wù)器，它起著代理的作用，并將該請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到 DNS 層次結(jié)構(gòu)中。
那么了解了DNS的底層服務(wù)器結(jié)構(gòu)，它們是如何合作的，或者說(shuō)是通過(guò)怎樣的機(jī)制，達(dá)到解析域名，響應(yīng)到對(duì)應(yīng)的IP上的呢？繼續(xù)往下看！
四、DNS的解析過(guò)程
開局先上一張圖：
現(xiàn)在假設(shè)我們用瀏覽器去訪問(wèn)“ www.baidu.com.cn” 的IP地址,那么DNS解析系統(tǒng)的整個(gè)解析過(guò)程大致可以分為如下這幾步:
第一步：客戶端向本地DNS服務(wù)器發(fā)送DNS請(qǐng)求報(bào)文，報(bào)文中包含域名 www.baidu.com.cn ,若本地DNS中有相應(yīng)的記錄,直接反饋客戶端,若沒有則訪問(wèn)根DNS服務(wù)器,繼續(xù)處理請(qǐng)求;
第二步:本地DNS服務(wù)器向根域名服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求,根域名服務(wù)器是域名系統(tǒng)的最頂層，它負(fù)責(zé)管理所有頂級(jí)域名（如.com、.net、.org以及國(guó)家和地區(qū)代碼如.cn）。根域名服務(wù)器會(huì)返回所查詢域（在這個(gè)例子中是“.cn”域）的主域名服務(wù)器的地址;
第三步:本地DNS在接收到根服務(wù)器返回的地址后,便向cn頂級(jí)域名服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求,一般到這里是有可能找到了對(duì)應(yīng)的域名映射的IP地址的,但若還沒有,它會(huì)查詢自己的記錄以找到“.com.cn”域的主域名服務(wù)器(權(quán)威DNS服務(wù)器)地址返回;
第四步:本地DNS服務(wù)器只得繼續(xù)向權(quán)威DNS服務(wù)器發(fā)去請(qǐng)求,終于,www.baidu.com.cn已經(jīng)向權(quán)威域名DNS備案過(guò)了,在這里找到了它對(duì)應(yīng)的記錄,便把記錄返回給本地DNS；
第五步:本地dns服務(wù)器將收到的返回地址發(fā)給客戶端，同時(shí)寫入自己的緩存，以便下次查詢;
「需要注意的是:」 從請(qǐng)求主機(jī)到本地 DNS 服務(wù)器的查詢是遞歸的，其余的查詢時(shí)迭代的;當(dāng)找不到相應(yīng)記錄，會(huì)返回空結(jié)果，而不是超時(shí)信息。
五、DNS報(bào)文格式
DNS報(bào)文格式是DNS協(xié)議中用于客戶端和服務(wù)器之間通信的一種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)格式。DNS報(bào)文主要分為兩種：查詢報(bào)文和回答報(bào)文，它們具有相同的格式。
DNS（Domain Name System，域名系統(tǒng)）報(bào)文是在域名解析過(guò)程中，DNS客戶端和DNS服務(wù)器之間傳輸?shù)南ⅲ鋱?bào)文格式主要包括以下幾個(gè)部分：
「我們可以將其分成三個(gè)部分來(lái)看：」
報(bào)文頭部
「標(biāo)識(shí)」：16位的標(biāo)識(shí)符，用于標(biāo)識(shí)該DNS報(bào)文，客戶端發(fā)送請(qǐng)求時(shí)會(huì)生成一個(gè)隨機(jī)的標(biāo)識(shí)，服務(wù)器在響應(yīng)時(shí)會(huì)使用相同的標(biāo)識(shí)，以便客戶端能夠?qū)㈨憫?yīng)與請(qǐng)求對(duì)應(yīng)起來(lái)。
「標(biāo)志」：16位的標(biāo)志字段，包含多個(gè)標(biāo)志位，用于表示報(bào)文的類型、操作碼、響應(yīng)狀態(tài)等信息。例如，QR位表示是查詢報(bào)文（0）還是響應(yīng)報(bào)文（1）；OPCODE位表示操作碼，通常為標(biāo)準(zhǔn)查詢（0）等。
「問(wèn)題數(shù)量」：16位的字段，指明報(bào)文中包含的問(wèn)題記錄數(shù)量。
「回答數(shù)量」：16位的字段，指明報(bào)文中包含的回答記錄數(shù)量。
「權(quán)威機(jī)構(gòu)數(shù)量」：16位的字段，指明報(bào)文中包含的權(quán)威機(jī)構(gòu)記錄數(shù)量。
「附加信息數(shù)量」：16位的字段，指明報(bào)文中包含的附加信息記錄數(shù)量。
問(wèn)題部分
「查詢名稱」：可變長(zhǎng)度字段，包含要查詢的域名，域名采用一種特殊的編碼方式，將域名的各個(gè)部分以標(biāo)簽的形式表示，每個(gè)標(biāo)簽前面有一個(gè)字節(jié)表示該標(biāo)簽的長(zhǎng)度，最后以一個(gè)字節(jié)的0結(jié)束。
「查詢類型」：16位的字段，指定查詢的資源記錄類型，如A記錄（表示主機(jī)地址）、NS記錄（表示域名服務(wù)器）、CNAME記錄（表示別名）等。
「查詢類」：通常為1，表示Internet類。
回答部分、權(quán)威機(jī)構(gòu)部分和附加信息部分
這三個(gè)部分的格式基本相同，每個(gè)部分都可以包含多個(gè)資源記錄，每個(gè)資源記錄的格式如下：
「域名」：與問(wèn)題部分的查詢名稱格式相同，通常是被查詢域名或相關(guān)域名。
「類型」：16位的字段，與問(wèn)題部分的查詢類型相對(duì)應(yīng)，表示該資源記錄的類型。
「類」：通常為1，表示Internet類。
「生存時(shí)間」：32位的字段，以秒為單位，表示該資源記錄在緩存中的有效時(shí)間。
「資源數(shù)據(jù)長(zhǎng)度」：16位的字段，指明后面的資源數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。
「資源數(shù)據(jù)」：可變長(zhǎng)度字段，包含與該資源記錄類型相關(guān)的具體數(shù)據(jù)，如A記錄的IP地址、NS記錄的域名服務(wù)器名稱等。
轉(zhuǎn)自https://www.cnblogs.com/JavaBuild/p/18613789
該文章在 2024/12/19 10:26:01 編輯過(guò)
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