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字节二面：DNS是什么？是什么原理？

news 来源：原创 2025/5/17 1:49:38

写在前面

最近有个同学后台私信让我出一个DNS的工作原理，面试的时候居然问到了，所以就简单聊聊DNS的工作原理吧！
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1. DNS 的核心作用

DNS（域名系统，Domain Name System）是互联网中用于将人类可读的域名转换为机器可识别的 IP 地址的核心服务。

域名与 IP 的映射：DNS 本质上是一个分布式数据库，存储了域名与对应 IP 地址的映射关系。
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2. DNS 的组成部分

域名空间（Domain Name Space）：
以树状结构组织域名，例如：根域（.） → 顶级域（.com） → 二级域（sbnvidia.com） → 子域（www.sbnvidia.com）
DNS 服务器：
- 递归解析器（Recursive Resolver）：用户直接访问的服务器（如 ISP 提供的 DNS 或公共 DNS 如 8.8.8.8），负责代替用户完成查询。
- 根域名服务器（Root Server）：全球共 13 组，存储顶级域（如 .com、.org）的地址信息。
- 顶级域服务器（TLD Server）：管理特定顶级域（如 .com 服务器存储所有以 .com 结尾的域名信息）。
- 权威域名服务器（Authoritative Server）：存储具体域名的 IP 地址（如 example.com 的权威服务器由域名所有者管理）。

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DNS 记录：存储域名相关信息的条目，常见类型包括：
- A 记录：域名到 IPv4 地址的映射。
- AAAA 记录：域名到 IPv6 地址的映射。
- CNAME 记录：域名别名（如将 www.example.com 指向 example.com）。
- MX 记录：邮件服务器地址。
- NS 记录：指定管理域名的权威服务器。

这也是在我们域名解析的时候所需要了解的
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3. DNS 解析流程

当用户在浏览器输入 www.sbnvidia.com 时，解析过程如下：

本地缓存查询：
- 浏览器检查自身缓存 → 若无，检查操作系统缓存（如 hosts 文件）。
- 若仍无结果，向递归解析器（如本地 DNS 服务器）发起请求。
递归解析器处理：
- 递归解析器先检查自身缓存，若未命中，则从根域名服务器开始逐级查询：
  a. 根域名服务器：返回 .com 顶级域服务器的地址。
  b. 顶级域服务器（.com）：返回 sbnvidia.com 的权威服务器地址。
  c. 权威域名服务器：返回 www.sbnvidia.com 的 IP 地址。
返回结果：
- 递归解析器将最终 IP 返回给用户设备，并缓存结果（根据记录的 TTL 时间）。

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缓存层级：浏览器 → 操作系统 → 递归解析器均会缓存结果，减少重复查询。
TTL（Time to Live）：每条 DNS 记录设有时效性，超时后缓存失效，需重新查询。

4. 基于UDP 还是TCP？

UDP 在过去的几十年中其实都是 DNS 主要使用的协议，作为互联网的标准，目前的绝大多数 DNS 请求和响应都会使用 UDP 协议进行数据的传输，我们通过抓包工具就能轻松获得以 UDP 协议为载体的 DNS 请求和响应。

抓去 baidu.com 的DNS解析发现协议是UDP
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但其实 DNS 使用了 UDP 来获取域名对应的 IP 地址，这个观点虽然没错，抓包抓出来也确实是这样，但是还是有一些片面，这仅仅只是验证了这种case是UDP，更加准确的说法其实是 DNS 查询在刚设计时主要使用 UDP 协议进行通信，但 TCP 也是在 DNS 的演进和发展中被加入到规范的：