DNS—-域名系统浅介

1、概述：

         DNS(Domin Name System)即域名系统，理论上，所有程序通过使用它们存储的计算机网络地址（如：IP）,就可以实现对WEB主页，邮箱以及其他资源的访问，可理论虽然具有普遍性，却不容易被记忆，而且，一旦网站IP迁移（换成其他IP），便会引出许多问题；所以我们引入了DNS，应用某种机制将名字转换为网络地址，来避免这些问题，这种机制是什么呢？

2、DNS解析机制：

          DNS的本质是发明了一种层次的，基于域的命名方案（这与计算机OSI七层模型的分层想法类似），并且是用一个分布式数据库系统来实现它的分层方案的，DNS的主要作用在哪呢？它是用来将主机名映射为IP，为了实现这个想法，需要按照以下步骤来实现：

• 首先，要将名字映射为IP地址，应用程序调用一个名为解析器（resolver）的库程序，并且把名字作为参数传递给此程序；
• 然后解析器向本地DNS服务器发送一个包含该名字的请求报文；
• 本地DNS服务器开始查询这个名字，并且返回一个包含该名字对应IP地址的响应报文给解析器；
• 而后解析器再将IP地址返回给调用方，解析成功。

DNS请求机制

Notes:查询报文和响应报文的方式都作为UDP数据包发送，有了IP地址以后，应用程序即可与主机建立一个TCP连接，或者给它发送UDP数据包；

3、DNS名字空间简介：

          前面已经说过，DNS采用的是一种分层思想来实现域名映射的，对于Internet，命名规则是什么，由谁来最终确认？就显得至关重要了。DNS名字空间的顶级由一个专门的组织来负责管理，该组织名称是Internet名字和数字地址分配机构（ICANN,Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）, 单看现在各大门户机构网站种类繁多，足以令人眼花缭乱，可想而知，域名的划分不是一个一蹴而就、简单易行的事，Internet被划分超过250个顶级域名（top-level domains）,譬如：.com  .net .edu等，每个域涵盖了许多主机，这些域又可以进一步划分它们的子域（譬如：baidu.com）,这些子域又可以再被划分……以此类推，所有这些域可以由一棵树来表示，如下：

Internet域名空间部分图示

域名分两类：Generic是通用域名，Countries是国家或者地区的，关于如何购买域名，另一篇文章已有叙述闲谈：关于这个网站

4、域名资源记录：

          无论是一台主机的域还是顶级域，每个域都有与自己相关的资源记录（resource record），这些记录组成了DNS数据库，对于一台主机来说，最常见的资源记录便是它的IP地址，除此之外，还有其他的资源记录，当解析器把一个域名传给DNS时，它就可以获得DNS返回的与该域名相关的资源记录的结果。那什么是资源记录呢？它包括以下五部分：

Domin_name       Time_to_live        Class          Type       Value 

• Domin_name（域名）：指出这条记录适合哪个域，无关顺序；
• Time_to_live（生存期）：它指明了该条记录的稳定程度，对于在较长时间内没有跟换过IP的机器，可以将它的生存周期设置长一些，便于缓存和映射过程中的域名查询。
• Class（类别）   ：对于Internet信息，它总是IN;
•  Type (类型)       ：它指出了这是什么类型的记录，主要包含以下信息：
  

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  • A                   主机的IPV4地址           值是32位整数
    

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  • AAAA          主机的IPV6地址            值是128位整数
    

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  • NS                域名服务器                     值是本域的服务器的名字
    

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  • MX               邮件交换                          值是优先级，愿意接受邮件的域
    

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  • CNAME       规范名                               值是域名
    

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  • PTR              指针                                    值是IP地址的别名
    

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5、域名服务器：

          每个区域都有自己的域名服务器，这些服务器是持有区域数据库的主机，通常情况下，一个区域有主域名服务器和辅助域名服务器。这里进行的主要操作是查询一个名字和找出其对应地址（即域名解析），域名的解析过程中是从后往前（由树根向子叶）进行的，例如（com→baidu）,在该过程中，涉及三个主要技术问题：

• 递归查询与迭代查询：
  • 递归查询是指当主机将该域名发送给本地域名服务器后，该域名服务器就会替代主机处理域名解析工作，知道它返回所需要的答案。这里的答案必须是完整的；
  • 迭代查询是指：根域名服务器（和后续的域名服务器）并不是递归查询本地域名服务器，它只是返回一个部分答案，并移动到下一个查询操作。本地域名服务器负责继续解析，即发出进一步的查询报文。
  • 注记：一般解析同时涉及两种方式，虽然递归查询总是最可取的，但是当请求数量过多时，对于主机来说，负担太大，此时用迭代方法，可以有效减缓主机的响应压力。
• 缓存：
  • 所有的查询答案和部分查询答案都会被缓存下来。这样，在进行查询的时候，可以直接从拥有缓存记录的域名服务器开始，这一缓存答案的方法使得域名查询的过程大大简化
• 查询和响应使用的传输层协议：
  • 域名系统采用的是UDP协议。DNS消息通过UDP数据包发送，格式简单，只有查询和响应；域名服务器可用此数据包进行解析操作。如果很短时间内没有响应返回，DNS客户端必须重复查询请求；如果重复一定次数后依然失败，则尝试域内另一台域名服务器。这样设计是为了应付服务器关闭和查询过程中丢包的情况。

6、参考资料：

1、《计算机网络》   Andrew&&David 著      清华大学出版社；

2.  《A fun and colorful explanation of how DNS works》