DNS域名系统如何工作？这篇文章帮你讲透！
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什么是DNS？其实，当用户在浏览器输入“example.com”进行访问时，浏览器会自动向 DNS服务器发送请求，DNS解析器将域名转换为IP地址，然后将 IP返回给浏览器，浏览器再访问该 IP，因此，整个过程中用户无需知道网站的 IP地址，却可轻松访问网站。如下图：
在上述描述中，有一个核心点是 DNS，那么，DNS是什么呢？
网上有很多公用的 DNS服务器，比如 Google的“8.8.8.8”，Cloudflare 公司的“1.1.1.1”等。 DNS工作原理要了解 DNS的工作原理，需要从 DNS服务器和 DNS查询过程两个主要点来进行讲解。 DNS服务器在整个 DNS工作过程中，会经历 4种 DNS服务器，整个请求过程如下图：
1.DNS解析器DNS解析器是一种服务器，负责整个域名转IP的过程，当收到客户端 DNS查询请求时，DNS解析器会根据"DNS查询类型"来查询对应的 IP地址。因此，递归 DNS解析器是域名转IP的 2.根域名服务器根域名服务器是将人类可读的域名转换为 IP地址的第一步，它管理着根域名，根域名用一个点（.）表示，因此，可以把根域名服务器理解成一个 全球共有 13组根域名服务器，它们以英文字母“A到M”依序命名，网域名称格式为“A～M.root-servers.net”，具体信息如下表：
3.顶级域名服务器顶级域名服务器（top-level domain，简写 TLD），托管着一些顶级域名（比如 .com，.io， .net），它是域名转IP的第二步，可以把顶级域名服务器理解成一个 4.权威性域名服务器权威性域名服务器（Authoritative nameserver），它是真实存储具体域名的服务器，比如（example.com，redis.io）等，它是域名转IP的最后一步，如果权威性域名服务器能查询记录，则返回 IP地址，否则做以下处理：
因此，可以把权威性域名理解成一个 需要注意：在某些情况下，主域名的权威名称服务器可能并不直接存储子域名的记录，而是委托给另一个专门管理子域名的名称服务器。 比如，CNAME记录，子域名的记录指向另一个域名，因此，CNAME记录需要额外的查询步骤，以找到实际的 IP地址或进一步的 DNS记录。 DNS是一个分布式系统，内部的域名服务器以及其保存的域名是一个树状结构，如下图：
DNS查找过程DNS 查找主要有以下 8个步骤：
上述 8个 DNS查找步骤可以返回“yuanjava.com”的 IP地址后，最后，浏览器使用该 IP地址向服务器发出 HTTP请求，获取对应的数据显示在网页中。 整个过程如下图：
DNS 查询类型在上述 DNS工作原理讲解时，我们提到了 DNS查询类型，那么 DNS查询类型有哪些呢？ 通常来说，DNS查询类型有 3种： 递归查询在递归查询中，DNS客户端要求 DNS服务器（通常是递归解析器）返回请求的资源记录或错误消息。如果递归解析器找不到记录，就会返回一个错误。 迭代查询在迭代查询中，DNS客户端允许 DNS服务器返回它能提供的最佳答案。如果查询的 DNS服务器没有匹配的记录，它会返回一个指向更低层域名空间的 DNS服务器的引用，客户端再向引用地址发出查询。这个过程会继续，直到找到结果或出现错误或超时。 非递归查询非递归查询通常发生在 DNS解析器客户端查询 DNS服务器时，DNS服务器时能直接查到记录，要么因为它是该记录的权威服务器，要么因为该记录存在于它的缓存中。通常，DNS服务器会缓存 DNS记录以减少带宽消耗和上游服务器的负载。 DNS解析器通过组合上述 3种查询方式，可以优化 DNS解析过程和缩短传输距离。在理想情况下，可以使用缓存的记录数据，从而使 DNS 域名服务器能够返回非递归查询。 DNS查询实例演示为了更好的演示域名的整个 DNS查询过程，本文通过对我的技术博客
在进入正式的解析之前，我们先来了解下 dig指令。 dig
dig的基本语法
使用示例 dig yuanjava.com A # 返回 yuanjava.com的 IPv4地址记录 dig yuanjava.com AAAA # 返回 yuanjava.com的IPv6地址记录 dig yuanjava.com MX # 返回 yuanjava.com的邮件交换记录 dig @8.8.8.8 yuanjava.com #指定 Google公共的 8.8.8.8 DNS服务器查询 yuanjava.com dig @1.1.1.1 yuanjava.com #指定 cloudflare公共的 1.1.1.1 DNS服务器查询 yuanjava.com 2.结果返回
讲解完 dig指令后，我们正式进入 DNS解析的实战演习： 使用指定的DNS服务器首先，使用 13台根域名服务器的任意一台进行解析，这里以"198.41.0.4"为例，指令如下：
指令执行如下图： 因为根域名服务器给不了"yuanjava.com"的 IP地址，所以执行结果中没有 ANSWER SECTION，但是返回了.com对应的顶级域名服务器的 IPv4和 IPv6，选择第一台顶级域名服务器的IPv4，继续解析，指令如下：
指令执行如下图：
顶级域名服务器也给不了"yuanjava.com"的 IP地址，但返回了权威服务器的 IP地址，选择第一台权威域名服务器的 IP，继续解析，指令如下：
指令执行如下图：
最后，权威域名服务器查到了域名对应的 IP，到此，DNS域名解析的整个过程我们就通过手动的方法进行了演示。 使用公开的DNS服务器使用公开的 DNS服务器，会屏蔽内部域名服务器查询过程，最终给出 IP地址，分别执行下面 2个指令：
指令执行结果截图如下（截图中没有 Additional部分）：
使用运营商的DNS服务器除了上述两种方式，我们还可以使用运营商自动配置的 DNS服务器，比如下面为家庭 wifi网络的示例截图：
DNS缓存因为一个域名对应的 IP地址变动的频率很低，所以，可以将域名和 IP的映射关系缓存起来并且设置一定的失效时间，从而提高数据请求的性能和可靠性。那么，DNS缓存有哪些呢？ 浏览器的DNS缓存现代 Web浏览器的设计，默认会将 DNS记录缓存一段时间，当发出对 DNS记录的请求时，能从浏览器缓存拿到记录，大大加速了 DNS解析过程。 在 Chrome浏览器中，可以通过
操作系统的DNS缓存除了浏览器会设置 DNS缓存外，在每一层的域名服务器也会设计对应的 DNS缓存，缓存查询的过程如下：
总结本文通过在浏览器里面输入一个域名为例，详细地分析了 DNS的工作原理，另外，为了更好地理解 DNS域名解析过程，我们通过 3种方式来手动演示整个过程。 最后，归纳一下，通过本文你可以学到什么：
参考资料Building a Recursive DNS Resolver
该文章在 2024/5/29 10:12:47 编辑过 |
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