【系统架构设计师】DNS查询过程

1. DNS查询的起点

• 1.DNS查询过程通常从客户端（如浏览器或应用程序）发起。
• 2.当用户在客户端输入一个域名时，客户端会向DNS系统发起查询请求，以获取该域名对应的IP地址。

2. 本地查询

2.1 检查hosts文件

• 1.操作系统首先会检查本地hosts文件。
• 2.hosts文件是一个简单的文本文件，存储在计算机上，包含了域名与其对应IP地址的手动映射。
• 3.如果在hosts文件中找到了与输入域名匹配的条目，操作系统会直接返回该域名对应的IP地址，跳过后续的DNS查询过程。

2.2 查询本地DNS缓存

• 1.如果hosts文件中没有匹配的条目，操作系统会查询本地DNS缓存。
• 2.本地DNS缓存是操作系统维护的一个动态数据库，存储了最近使用的域名及其对应的IP地址。
• 3.如果在本地DNS缓存中找到了匹配的条目，操作系统会返回该域名对应的IP地址，从而提高DNS解析的效率。

3. 本地DNS服务器查询

• 1.如果本地查询失败，客户端会向本地DNS服务器发起查询请求。
• 2.本地DNS服务器在DNS查询过程中扮演着关键角色，充当客户端和上级DNS服务器之间的中介。
• 3.缓存查询：本地DNS服务器首先检查其缓存中是否已有该域名的解析记录。缓存查询几乎不需要额外的网络开销，因此是最高效的方式。如果找到匹配的记录，本地DNS服务器会立即返回结果给客户端。
• 4.转发查询：如果本地DNS服务器的缓存中没有所需信息，它会采取不同的查询策略，包括递归查询和迭代查询。
• 5.递归查询：本地DNS服务器负责执行完整查询过程，直至获得最终结果。
• 6.迭代查询：本地DNS服务器将查询请求转发给其他DNS服务器，逐步推进查询过程。

4. 上级DNS服务器查询

• 1.在转发查询的过程中，本地DNS服务器会依次向根域名服务器、顶级域名服务器和权威域名服务器发起查询请求。

4.1 根域名服务器

• 1.根域名服务器位于DNS层级结构的最高级别，掌握着所有顶级域名服务器的信息。
• 2.本地DNS服务器会向根域名服务器发起查询请求，根域名服务器会返回负责该顶级域名的权威DNS服务器的IP地址。

4.2 顶级域名服务器

• 1.顶级域名服务器负责管理和解析特定顶级域名下的所有二级域名。
• 2.本地DNS服务器会根据根域名服务器提供的指引，向相应的顶级域名服务器发起查询请求。
• 3.顶级域名服务器会返回该域名的权威DNS服务器的地址。

4.3 权威域名服务器

• 1.权威域名服务器是DNS查询过程的最后一环，负责提供最终的IP地址解析结果。
• 2.本地DNS服务器会通过迭代查询或递归查询到达权威域名服务器，权威服务器会直接返回所请求的IP地址。

5. 查询结果返回

• 1.权威域名服务器返回IP地址后，该信息会沿着查询路径逐级返回给本地DNS服务器，并最终返回给客户端。
• 2.客户端收到IP地址后，就可以与该IP地址对应的服务器进行通信，从而访问所需的资源。

6. 缓存更新

• 1.在整个DNS查询过程中，各级DNS服务器都会缓存查询结果，以提高后续相同域名查询的速度。
• 2.每个缓存条目都关联一个TTL（Time to Live）值，指示该条目在缓存中存活的有效期。
• 3.当缓存条目过期时，系统会自动清除或更新相应的条目，确保缓存中的信息始终保持最新状态。

7. 例题

7.1 例题1

• 1.题目

1.主机PC对某个域名进行查询，最终由该域名的授权域名服务器解析并返回结果，查询过程如下图所示。
这种査询方式中不合理的是(A)。
A.根域名服务器采用递归查询，影响了性能
B.根域名服务器采用迭代查询，影响了性能
C.中介域名服务器采用迭代查询，加重了根域名服务器负担
D.中介域名服务器采用递归查询，加重了根域名服务器负担

• 2.解析

1.在域名解析过程中，一般有两种查询方式：递归查询和迭代查询。
2.递归查询：服务器必须回答目标IP与域名的映射关系。
3.迭代查询：服务器收到一次迭代查询回复一次结果，这个结果不一定是目标IP与域名的映射关系，也可以是其他DNS服务器的地址。
4.递归查询会向下探索，最终返回答案，迭代查询不会向下探索，会立即返回消息，可以只返回线索。