域名与DNS理解

域名与DNS理解

• 域名注册：

  用户通过注册商（如阿里云（万网），Cloudflare ）购买域名（如 example.com），并配置DNS服务器。

• DNS 管理：

  在DNS服务器上添加解析记录（A/CNAME/MX等），将域名指向主机IP或服务。

域名

域名是用于标识互联网上计算机或服务的字符串（如 www.example.com），用于替代复杂的IP地址（如 192.0.2.1），方便用户记忆和访问。

域名层级

.
├── 根域名 (root)
│
├── 顶级域 (TLD)
│   ├── 通用顶级域 (gTLD) → .com .org .net
│   ├── 国家代码顶级域 (ccTLD) → .cn .us .jp
│   └── 新通用顶级域 → .app .blog .ai
│
├── 二级域 (SLD) → example.com
│
└── 子域 (Subdomain) → www.example.com mail.example.com

层级	描述	示例	详细说明
根域（Root）	域名系统的根部分	.	根域是整个域名系统的最上层，它没有具体的名称，通常用一个点（.）表示。
顶级域（TLD）	域名的最高级别部分	.com, .org, .net	顶级域名（TLD）是域名的最右侧部分，分为通用顶级域名（gTLD）和国家或地区顶级域名（ccTLD）。
		.gov, .edu, .jp, .cn	通用顶级域名（gTLD）如 .com, .org; 国家/地区顶级域名（ccTLD）如 .jp（日本）和 .cn（中国）。
		.app .blog .ai	新通用顶级域 .app（专为应用程序设计），.blog （面向个人或企业博客内容平台）和.ai（原为安圭拉国家代码域，现广泛用于人工智能领域）
二级域（Second-Level Domain）	域名的核心部分，通常是组织或网站名称	example, google	二级域名是紧接顶级域名后的部分，通常用于标识网站或组织。大多数企业和个人网站的域名是二级域名。
子域（Subdomain）	位于二级域下的子部分，通常用于区分不同服务或区域	www, mail, blog	子域用于组织内部或功能的划分，例如“www.example.com”中的 “www” 是子域，用于访问网站。

• 顶级域名（TLD）分类：

  • 通用顶级域名（gTLD）：这些顶级域名不与特定国家或地区挂钩，适用于各种用途。例如，.com 是最常见的通用顶级域名，.org 用于组织，.edu 用于教育机构，.gov 用于政府机构。
  • 国家代码顶级域名（ccTLD）：这些顶级域名与国家或地区相对应，通常是两位字母的代码。例如，.cn 是中国的 ccTLD，.jp 是日本的 ccTLD。

• 二级域名的作用：

  • 标识性：二级域名是域名中最具代表性的部分，它通常指代某个特定的品牌、组织或服务。例如，google.com 中的 google 就是二级域名，代表了该网站的品牌。
  • 层次结构：二级域名通常用于组织和分配域名空间，以便于管理和区分不同的业务或服务。它也是网站的“身份”，对用户和搜索引擎具有重要意义。

关键规则

• 域名字符大小写不敏感，JD.COM 与 jd.com结果一样

• 从右到左层级递减：
  a.b.c.com → com (TLD) → c (SLD) → b (三级) → a (四级)。

• 长度限制：

  • 层级最多可达127级
  • 每级最长 63 字符，总长 ≤ 253 字符。

• 允许字符：

  字母（a-z）、数字（0-9）、连字符（-，但不在首尾）。

实际域名分解示例‌（以百度为例）

  www.baidu.com.│   │   │   ││   │   │   └── 根域 (通常省略)│   │   └────── 顶级域 (.com)│   └────────── 二级域 (baidu)└───────────── 子域 (www)

域名与IP

• 对比理解

  对比项	IP 地址	域名（Domain Name）
  定义	互联网设备的唯一数字标识（如 192.0.2.1）。	人类可读的字符串标识（如 example.com）。
  作用	用于网络设备间的通信寻址。	替代复杂IP，方便用户记忆和访问。
  示例	IPv4: 8.8.8.8（Google DNS）	google.com, baidu.com
  层级结构	分为网络号和主机号（如 192.168.1.1/24）。	从右到左层级递减（如 .com → example）。
  类型	IPv4（32位）和IPv6（128位）。	域名有不同的类别，如顶级域名（TLD）、二级域名等。
  解析过程	通过域名解析系统（DNS）将域名转换为IP地址。	通过域名解析系统（DNS）将域名解析为IP地址。
  人类友好性	不易记忆，需要通过数字表示。	更易记忆和理解，通常有特定的意义或品牌关联。
  变化频率	固定，通常不会随时变化。	可能会发生变化，如域名所有者更换、服务器迁移等。
  可配置性	由网络管理员或运营商配置。	可由域名注册商进行注册和管理。

• 域名绑定IP的常见方式

  • A记录（IPv4）
    将域名指向一个IPv4地址：

    example.com.    A    192.0.2.1
    

  • AAAA记录（IPv6）
    将域名指向一个IPv6地址：

    example.com.    AAAA    2001:db8::1
    

  • CNAME记录（别名）
    将域名指向另一个域名（最终解析到IP）：

    	www.example.com.    CNAME    example.com.
    

• 如何手动查询域名对应的IP？

  • 使用 ping

    ping example.com
    

  • 输出：

    PING example.com (93.184.216.34): 56 data bytes
    

  • 使用 nslookup

    nslookup example.com
    

  • 输出：

    Server:     8.8.8.8
    Address:    8.8.8.8#53Non-authoritative answer:
    Name:   example.com
    Address: 93.184.216.34
    

  • 使用 dig（Linux/macOS）

    dig example.com +short
    

    • 输出：

    93.184.216.34
    

NDS

将域名转换为IP地址（正向解析），或反之（反向解析），类似于互联网的“电话簿”

DNS 记录类型

记录类型	作用	示例
A	域名 → IPv4 地址	example.com → 192.0.2.1
AAAA	域名 → IPv6 地址	example.com → 2001:db8::1
CNAME	域名别名 → 另一个域名	www.example.com → example.com
MX	邮件服务器地址	example.com → mail.example.com
NS	指定域名的权威 DNS 服务器	example.com → ns1.cloudflare.com

DNS 解析流程

以访问 www.example.com 为例：

• 用户发起请求
  用户在浏览器输入 www.example.com，操作系统发起DNS查询。

• 查询本地DNS缓存

  • 检查顺序：浏览器缓存 → 系统缓存（如hosts文件） → 路由器缓存 → 本地DNS服务器（如ISP提供的8.8.8.8）。

  • 若缓存命中：直接返回IP（此时本地DNS会直接返回IP，无需后续步骤）。

  • 若缓存未命中：进入递归查询流程。

• 完整流程示例（无缓存）

  • 用户 → 本地DNS：查 www.example.com

  • 本地DNS → 根DNS：.com 的TLD服务器？

  • 根DNS返回：a.gtld-servers.net（.com TLD服务器之一）

  • 本地DNS → TLD服务器：example.com 的权威DNS？

  • TLD返回：ns1.example.com

  • 本地DNS → 权威DNS：www.example.com 的IP？

  • 权威DNS返回：192.0.2.1（A记录）

  • 本地DNS → 用户：返回 192.0.2.1，并缓存结果。

DNS 层级职责说明

根DNS（.）

• 全球13组根服务器，仅返回TLD服务器地址（如 .com 的服务器列表）。

TLD服务器（如 .com）

• 管理顶级域，返回二级域（如 example.com）的权威DNS地址。

权威DNS（如 ns1.example.com）

• 最终确定IP的层级，直接返回域名对应的A记录或CNAME记录。

本地DNS（递归解析器）

• 代理用户完成所有查询，汇总结果后返回IP（并缓存）。

特殊情况处理

• CNAME 记录

  • 若权威DNS返回 www.example.com CNAME example.com，本地DNS需重新查询 example.com 的IP。

• DNS 缓存时间（TTL）

  • 权威DNS返回记录时会指定TTL（如3600秒），本地DNS根据TTL决定缓存有效期。

• DNS 负载均衡

  • 权威DNS可能返回多个IP（如轮询或地理分区），本地DNS随机选择其一。

DNS缓存

DNS 缓存是 域名解析系统（DNS） 的重要组成部分，用于 加速域名解析 并 减少重复查询。它的核心作用是 存储已查询过的域名解析结果，避免每次访问网站时都重新进行完整的 DNS 解析流程。

DNS 缓存的作用

• 提高解析速度：减少 DNS 查询时间，加快网页加载。

• 降低服务器负载：减少对根DNS、TLD服务器和权威DNS的请求压力。

• 提升用户体验：减少因DNS查询导致的延迟。

DNS 缓存的存储位置

DNS 缓存分布在多个层级，按 缓存位置 可分为：

缓存位置	说明	缓存时间（TTL）
浏览器缓存	Chrome、Firefox 等浏览器会缓存DNS记录（通常几分钟~几小时）。	由操作系统或浏览器决定
操作系统缓存	Windows（ipconfig /displaydns）、Linux（systemd-resolve --statistics）	取决于DNS记录的TTL
路由器缓存	家庭/企业路由器可能缓存DNS查询结果。	由路由器设置决定
本地DNS服务器	ISP（如电信、联通）提供的DNS服务器，或公共DNS（如 8.8.8.8）。	由权威DNS返回的TTL决定
公共DNS缓存	Google DNS（8.8.8.8）、Cloudflare DNS（1.1.1.1）等。	遵循记录的TTL

DNS 缓存的生命周期（TTL）

• TTL（Time To Live）：DNS记录在缓存中的存活时间（单位：秒），由 权威DNS服务器 设置。

  • 例如：example.com 的A记录 TTL=3600（1小时），表示缓存服务器最多保存1小时后需重新查询。

• 常见TTL设置：

  • 短TTL（300s~3600s）：适用于频繁变更的DNS记录（如CDN、故障转移）。

  • 长TTL（86400s~）：适用于稳定的服务（如企业官网）。

DNS 缓存的工作流程

如何查询DNS缓存？

场景	命令/方法
Windows	ipconfig /displaydns 或 PowerShell 中的 Get-DnsClientCache
macOS	dscacheutil -cachedump -entries Host
Linux	systemd-resolve --statistics 或 nscd -g
浏览器	Chrome：chrome://net-internals/#dns
	Firefox：about:networking#dns
路由器	登录管理界面查看DNS缓存（具体位置因品牌而异）。
绕过缓存	使用 dig example.com @8.8.8.8 +nocache 或 +trace

• 浏览器 DNS 缓存查询

  • Chrome：访问 chrome://net-internals/#dns

    • 显示所有缓存的DNS记录及TTL。

  • Firefox：

    • 地址栏输入 about:networking#dns。

  • Edge：

    • 无直接界面，需通过 edge://net-export 导出日志分析。

如何清除 DNS 缓存？

• 浏览器缓存

  • Chrome/Firefox：访问 chrome://net-internals/#dns → 点击 “Clear host cache”。

  • Edge/Safari：重启浏览器即可。

• 操作系统缓存

系统	命令或操作步骤
Windows	在管理员权限下运行 ipconfig /flushdns 命令。
Linux	如果使用Systemd：sudo systemd-resolve --flush-caches。
	或者使用nscd服务：sudo service nscd restart。
macOS	执行 sudo killall -HUP mDNSResponder 命令。
路由器	重启路由器或登录路由器的管理界面清除DNS缓存。

DNS与CDN

CDN（Content Delivery Network，内容分发网络） 是一种分布式服务器网络，通过在全球多个节点缓存静态和动态内容，使用户可以从最近的服务器获取数据，从而降低延迟、提高访问速度，并减轻源站负载。
主流CDN服务商

• 国内：阿里云CDN、腾讯云CDN、百度云加速、网宿科技

• 国际：Cloudflare、Akamai、AWS CloudFront、Fastly

工作流程

• 边缘节点：全球分布的缓存服务器

• 缓存策略：TTL控制、热内容预加载

• 动态加速：针对API等非缓存内容优化路由

DNS 与 CDN 的协同

CDN依赖DNS实现流量调度

• 典型交互示例

  • 用户访问 www.example.com

  • DNS 返回基于地理位置的 CDN 节点 IP（如上海用户返回 180.101.49.12）

  • 用户直接从上海CDN节点获取内容，无需连接美国源站

对比情况

特性	DNS	CDN
主要功能	域名→IP转换	内容就近分发
性能影响	解析延迟（ms级）	传输加速（降低RTT）
记录类型	A/CNAME/MX等	缓存规则、边缘节点列表
安全能力	DNSSEC防篡改	DDoS防护、WAF集成
典型厂商	Cloudflare DNS, Google DNS	Akamai, Cloudflare, AWS CloudFront

实际应用场景

• 静态网站加速
  • DNS：将 www.example.com CNAME 指向 CDN 域名（如 example.cdn.com）
  • CDN：缓存HTML/CSS/JS到边缘节点
• 视频流媒体
  • DNS：智能解析到最近的视频CDN节点
  • CDN：分段缓存热播视频（HLS/DASH）
• 全球业务
  • DNS：返回用户所在大洲的CDN入口（如欧洲用户→法兰克福节点）
  • CDN：同步源站数据至多区域节点

修改本地DNS

修改本地DNS设置可以帮助你提升网络访问速度、增强安全性或访问特定内容。

Windows 系统

• 打开网络设置

  • 右键点击任务栏的 网络图标 > 选择 “打开网络和Internet设置”。

  • 或通过 控制面板 > 网络和共享中心。

• 进入适配器选项

  • 点击 “更改适配器选项”（Win10/11）或 “管理网络连接”（Win7）。

• 修改DNS

  • 右键当前使用的网络（如“以太网”或“Wi-Fi”）> 选择 “属性”。

  • 双击 “Internet协议版本4 (TCP/IPv4)”（或IPv6）。

  • 选择 “使用以下DNS服务器地址”，输入DNS地址：

• 常用公共DNS（任选一组）：

  • Google DNS：8.8.8.8 和 8.8.4.4

  • Cloudflare DNS：1.1.1.1 和 1.0.0.1

  • 阿里DNS：223.5.5.5 和 223.6.6.6

• 勾选 “退出时验证设置” > 点击 “确定”。

• 刷新DNS缓存

  • 按 Win + R，输入 cmd 打开命令提示符，执行：

  ipconfig /flushdns
  

修改host文件，绕开DNS

Hosts 文件的作用

• 域名解析优先级最高

  • 当访问一个域名时，系统会 先检查Hosts文件，如果存在对应记录，则直接使用该IP，不会请求DNS服务器。

  • 若Hosts中无记录，才会通过DNS系统解析。

• 核心功能

  • 屏蔽特定网站：将恶意或广告域名指向无效IP（如 0.0.0.0）。

  • 加速访问：将常用域名直接映射到服务器IP，跳过DNS查询。

  • 开发测试：将测试域名指向本地或开发服务器IP（如 127.0.0.1）。

  • 绕过DNS污染/封锁：强制将域名解析到正确的IP（如访问被污染的国外网站）。

Hosts 文件修改行为

需用管理员/root权限修改（如Windows用记事本“以管理员身份运行”，macOS/Linux用 sudo）

• 文件位置

  • Windows: C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts

    

  • macOS/Linux: /etc/hosts

  

• 修改格式

  • 每行一条记录，格式为：

  IP地址   域名
  

  • 例如：

  127.0.0.1   localhost
  0.0.0.0     ads.example.com
  104.18.20.36 github.global.ssl.fastly.net  # 加速GitHub
  

• 生效条件

  • 保存文件后立即生效，但可能需要：

  • 刷新DNS缓存（见上文）。

  • 重启浏览器或应用（部分程序会缓存DNS结果）。

典型应用场景

• 屏蔽广告/恶意网站

0.0.0.0     ad.doubleclick.net
0.0.0.0     tracking.malware.com

• 开发环境模拟

192.168.1.100   myapp.test

• 解决DNS污染

185.199.108.154  github.com  # 强制使用正确IP

与DNS修改的区别

对比项	Hosts文件	DNS服务器
生效范围	仅当前设备	所有使用该DNS的设备
优先级	高于DNS解析	低于Hosts文件
灵活性	需手动维护	自动全局生效
适用场景	精准控制单个域名	全局优化或绕过网络限制