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DNS简述

在互联网中，识别一个主机通常有两种方式——主机名和IP地址。从人类角度来看，人类肯定更喜欢这些便于记忆的主机名标识方式，而对于路由器来说，路由器则更喜欢定长的，有结构层次的IP地址。所以DNS域名服务器就充当了中间的桥梁，作为从主机名到IP地址转换的目录服务。

DNS是一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库，是一个使得主机能够查询分布式数据库的应用层协议。DNS服务器通常是运行在BIND的UNIX机器，DNS协议通常运行在UDP上，使用53号端口。 

DNS通常是搭配着其他应用层协议所使用的。比如当你访问一个百度网站：www.baidu.com/index.html，你的主机上运行着DNS应用的客户端，浏览器从URL中提取出主机名，并且提交到DNS应用的客户端，DNS客户端会向DNS服务器发起一个带有主机名的请求，然后DNS服务器返回一个带有位于该主机名的IP地址，一旦浏览器接受到这份响应报文，它就向该IP地址的80号端口的HTTP服务器进程发起一个TCP连接请求。

解析器是 客户端或网络设备中负责发起 DNS 查询并处理响应的软件组件，通常集成在操作系统、应用程序或网络栈中，通常流程：

应用调用解析器—解析器发送查询报文—域名服务器返回响应报文

解析器是客户端发起 DNS 操作的 “执行者”，而DNS 服务器是提供解析服务的 “响应者”

DNS有一个核心操作：负载均衡与流量调度。其通过将一个域名对应多个 IP 地址，并采用一定的算法（如轮询、加权轮询、基于地理位置等），DNS 可以将用户的访问请求分配到不同的服务器上，实现负载均衡，提高系统的整体性能和可靠性。此外，DNS 还可以根据网络流量状况和服务器负载情况，动态地调整流量分配，优化网络资源的利用。

DNS工作机理概述

分布式、层次数据库

DNS是由分布于全球大量的DNS服务器以及定义了DNS服务器与查询主机通信方式的应用层协议组成。

DNS是一个在因特网上实现分布式数据库的典范。如果采用单一的DNS服务器，则会受到单点故障，通信容量，维护，传输距离等等一系列问题，所以它采用的是分布式，层次数据库。所以说没有一台DNS服务器是有所有的主机映射的，这是分布在所有DNS服务器上面的。

大致来说，有三种类型的DNS服务器：根DNS服务器，顶级域DNS服务器（TLD）和权威DNS服务器。

假设客户访问的是www.baidu.com这一个域名，首先客户先会与根DNS服务器联系，其返回提供顶级域名com服务器的IP地址，然后客户又与这个提供顶级域名com服务器联系，其又返回提供baidu.com的权威DNS服务器的IP地址，然后客户与权威DNS服务器IP地址相联系，为客户返回www.baidu.com其IP地址。

根、TLD和权威服务器都处在该DNS服务器的层次结构中，还有一类重要的DNS服务器称为本地DNS服务器。严格来说一个本地DNS服务器是不属于这个层次结构范畴的，但是它对这个体系的影响是至关重要的。每个ISP都有一台本地DNS服务器，它相当于起到了一个代理作用，把客户请求转发到DNS服务器的层次结构中。

递归查询和迭代查询是DNS中两种不同的查询方式。递归查询由客户端发起，以本地DNS服务器为中心，向外递归查询，直到获取到IP地址或者无法解析为止。整个过程客户端只需要等待结果，无需参与中间查询。而迭代查询以DNS客户端为中心，向本地DNS到根服务器依次查询，如此重复客户端自己完成整个解析过程。

DNS缓存

为了改善时延性能以及减少在因特网上到处传输DNS报文数量，DNS广泛使用了缓存技术。因为有了缓存，本地DNS服务器就可以立即返回IP地址，而无需查询其他DNS服务器。事实上，因为缓存，除了少数DNS查询外，根服务器都被绕过了。

DNS记录和报文

DNS记录

DNS 记录（RR)是存储在 DNS 服务器中的数据单元，用于描述域名与 IP 地址或其他网络资源之间的映射关系。每种记录类型对应不同的功能。

根据 DNS 协议（RFC 1035），完整的资源记录格式包括以下六元组：

(Name, Type, Class, TTL, RDLENGTH, RDATA)  

• Name：域名。
• Type：记录类型。
• Class：协议类别。
• TTL：缓存有效期（秒）。
• RDLENGTH：记录值（RDATA）的字节长度。
• RDATA：记录的具体值（如 IP 地址、别名、邮件服务器优先级等）。

在实际应用和通俗描述中，Class 通常默认是 IN，而 RDLENGTH 是技术细节（由 RDATA 自动推导），因此常被省略为：(Name, Type, Value, TTL)。

这种格式直观表达了 “为谁（域名），配置什么类型（记录类型），对应什么值（记录值），缓存多久（TTL）” 的逻辑。

DNS报文

DNS 报文是 DNS 客户端与服务器、服务器与服务器之间通信时使用的数据封装格式，分为查询报文（客户端请求）和响应报文（服务器回复），格式统一，由 头部（Header） 和 四个可选部分（问题、回答、权威、附加）组成。

头部构成：ID，标识符，问题数，回答RR数，权威RR数，附加RR数，总计12个字节。

每个查询报文必须包含 问题部分，描述客户端想查询的内容。回答 、权威 、 附加部分这三个部分仅在 响应报文 中存在，格式为 资源记录（RR）列表。

以下是一个简单的例子：

查询报文（请求 www.baidu.com 的 A 记录）：

Header: ID=0x5678, QR=0, OPCODE=0, RD=1（要求递归），其余标志默认
Question: QNAME=www.baidu.com, QTYPE=A(1), QCLASS=IN(1)

响应报文（假设返回 IP 14.215.177.39）：

Header: QR=1（响应）, RA=1（支持递归）, RCODE=0（无错）, ANCOUNT=1
Answer RR: NAME=www.baidu.com, TYPE=A, TTL=3600, RDATA=14.215.177.39

DNS注册 

当你注册一个域名（如 example.com）并配置 DNS 记录时，这些记录首先被添加到该域名的 权威 DNS 服务器 中。

权威服务器是该域名记录的官方存储处，拥有最终决定权。例如，你在云平台（如阿里云、腾讯云）管理域名解析时，实际上就是在修改该域名的权威服务器记录。

根服务器、顶级域名服务器它们不存储具体域名的解析记录（如 example.com 的 A 记录），而是存储 “如何找到下一级服务器” 的信息（如 example.com 的权威服务器地址）。最终通过一层层递归迭代查询，获取IP记录并缓存。

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