DNS协议

什么是 DNS？

DNS 是一个应用层协议,域名系统 (DNS) 的作用是将人类可读的域名 (如www.example.com) 转换为机器可读的 IP 地址 (如，192.0.2.44)。

DNS 协议建立在 UDP 或 TCP 协议之上，默认使用 53 号端口。客户端默认通过 UDP 协议进行通讯，但是由于广域网中不适合传输过大的 UDP 数据包，因此规定当报文长度超过了 512 字节时，应转换为使用 TCP 协议进行数据传输。
可能会出现如下的两种情况：

• 客户端认为 UDP 响应包长度可能超过 512 字节，主动使用 TCP 协议；
• 客户端使用 UDP 协议发送 DNS 请求，服务端发现响应报文超过了 512 字节，在截断的 UDP 响应报文中将 TC 设置为 1 ，以通知客户端该报文已经被截断，客户端收到之后再发起一次 TCP 请求。

什么是域名？

域名是由一串用点分隔符 . 组成的互联网上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时标识计算机的方位。

域名可以说是一个 IP 地址的代称，目的是为了便于记忆后者。例如，wikipedia.org 是一个域名，和 IP 地址 208.80.152.2 相对应。人们可以直接访问 wikipedia.org 来代替 IP 地址，然后域名系统（DNS）就会将它转化成便于机器识别的 IP 地址。这样，人们只需要记忆 wikipedia.org 这一串带有特殊含义的字符，而不需要记忆没有含义的数字。

DNS 的分层

域名系统是分层次的。

• 根域：DNS域名使用中规定由尾部句点'.'来指定名称位于根或者更高层次的域层次结构,根服务器有13台。
• 顶级域：用来指示某个国家、地区或者组织。采用三个字符，如com -> 商业公司，edu -> 教育机构，net -> 网络公司，gov -> 非军事政府机构等等。
• 二级域：个人或者组织在Internet使用的注册名称。采用两个字符，如：cn -> 代表中国，jp -> 日本，uk -> 英国，hk -> 香港等等
• 主机：主机名处于域名空间结构中的最底层，主机名和域名结合构成FQDN，主机名是FQDN最左端的部分。

在域名系统的层次结构中，各种域名都隶属于域名系统根域的下级。域名的第一级是顶级域，它包括通用顶级域，例如 .com、.net 和 .org；以及国家和地区顶级域，例如 .us、.cn 和 .tk。顶级域名下一层是二级域名，一级一级地往下。

这些域名向人们提供注册服务，人们可以用它创建公开的互联网资源或运行网站。顶级域名的管理服务由对应的域名注册管理机构（域名注册局）负责，注册服务通常由域名注册商负责。

• 授权型 DNS - 一种授权型 DNS 服务提供一种更新机制，供开发人员用于管理其公用 DNS 名称。然后，它响应 DNS 查询，将域名转换为 IP 地址，以便计算机可以相互通信。授权型 DNS 对域有最终授权且负责提供递归型 DNS 服务器对 IP 地址信息的响应。Amazon Route 53 是一种授权型 DNS 系统。

• 递归型 DNS - 客户端通常不会对授权型 DNS 服务直接进行查询。而是通常连接到称为解析程序的其他类型 DNS 服务，或递归型 DNS 服务。递归型 DNS 服务就像是旅馆的门童：尽管没有任何自身的 DNS 记录，但是可充当代表您获得 DNS 信息的中间程序。如果递归型 DNS 拥有已缓存或存储一段时间的 DNS 参考，那么它会通过提供源或 IP 信息来响应 DNS 查询。如果没有，则它会将查询传递到一个或多个授权型 DNS 服务器以查找信息。

记录类型

DNS 中，常见的资源记录类型有：

• NS 记录（域名服务） ─ 指定解析域名或子域名的 DNS 服务器。

• MX 记录（邮件交换） ─ 指定接收信息的邮件服务器。

• A 记录（地址） ─ 指定域名对应的 IPv4 地址记录。

• AAAA 记录（地址） ─ 指定域名对应的 IPv6 地址记录。

• NAME（规范） ─ 一个域名映射到另一个域名或 CNAME 记录（ example.com 指向 www.example.com ）或映射到一个 A记录。

• PTR 记录（反向记录） ─ PTR 记录用于定义与 IP 地址相关联的名称。 PTR 记录是 A 或 AAAA 记录的逆。 PTR 记录是唯一的，因为它们以 .arpa 根开始并被委派给 IP 地址的所有者。

域名解析

主机名到 IP 地址的映射有两种方式：

• 静态映射 - 在本机上配置域名和 IP 的映射，旨在本机上使用。Windows 和 Linux 的 hosts 文件中的内容就属于静态映射。
• 动态映射 - 建立一套域名解析系统（DNS），只在专门的 DNS 服务器上配置主机到 IP 地址的映射，网络上需要使用主机名通信的设备，首先需要到 DNS 服务器查询主机所对应的 IP 地址。

通过域名去查询域名服务器，得到 IP 地址的过程叫做域名解析。在解析域名时，一般先静态域名解析，再动态解析域名。可以将一些常用的域名放入静态域名解析表中，这样可以大大提高域名解析效率。

上图展示了一个动态域名解析的流程，步骤如下：

1. 用户打开 Web 浏览器，在地址栏中输入 www.example.com，然后按 Enter 键。
2. www.example.com 的请求被路由到 DNS 解析程序，这一般由用户的 Internet 服务提供商 (ISP) 进行管理，例如有线 Internet 服务提供商、DSL 宽带提供商或公司网络。
3. ISP 的 DNS 解析程序将 www.example.com 的请求转发到 DNS 根名称服务器。
4. ISP 的 DNS 解析程序再次转发 www.example.com 的请求，这次转发到 .com 域的一个 TLD 名称服务器。.com 域的名称服务器使用与 example.com 域相关的四个 Amazon Route 53 名称服务器的名称来响应该请求。
5. ISP 的 DNS 解析程序选择一个 Amazon Route 53 名称服务器，并将 www.example.com 的请求转发到该名称服务器。
6. Amazon Route 53 名称服务器在 example.com 托管区域中查找 www.example.com 记录，获得相关值，例如，Web 服务器的 IP 地址 (192.0.2.44)，并将 IP 地址返回至 DNS 解析程序。
7. ISP 的 DNS 解析程序最终获得用户需要的 IP 地址。解析程序将此值返回至 Web 浏览器。DNS 解析程序还会将 example.com 的 IP 地址缓存 (存储) 您指定的时长，以便它能够在下次有人浏览 example.com 时更快地作出响应。有关更多信息，请参阅存活期 (TTL)。
8. Web 浏览器将 www.example.com 的请求发送到从 DNS 解析程序中获得的 IP 地址。这是您的内容所处位置，例如，在 Amazon EC2 实例中或配置为网站终端节点的 Amazon S3 存储桶中运行的 Web 服务器。
9. 192.0.2.44 上的 Web 服务器或其他资源将 www.example.com 的 Web 页面返回到 Web 浏览器，且 Web 浏览器会显示该页。

注意：只有配置了域名服务器，才能执行域名解析。