DNS超详细

为了保证网址的正常访问，域名解析协议（DNS）其实在背后做出了很多努力，本文将透彻讲解 DNS 协议的原理，了解我们每天都在接触的网址到底是怎么工作的。

DNS 协议可以使用 UDP 或者 TCP 进行传输，使用的端口号都为 53。但大多数情况下 DNS 都使用 UDP 进行传输。
2. 域名详解
❓ 那么域名由谁来规定和管理呢？不能是随便写吧？

全世界域名的最高管理机构，是一个叫做 ICANN （Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）的组织，总部在美国加州。ICANN 负责管理全世界域名系统的运作。

① 顶级域名
先来讲讲顶级域名（TLD），即最高层级的域名。简单说，就是网址的最后一个部分。比如，网址www.baidu.com 的顶级域名就是 .com。ICANN 的一项主要工作，就是规定哪些字符串可以当作顶级域名。截至 2015 年 7 月，顶级域名共有 1058 个，它们大致可以分成两类：

一类是通用顶级域名（gTLD），比如.com、.net、.edu、.org、.xxx等等，共有 700 多个。
另一类是国家顶级域名（ccTLD），代表不同的国家和地区，比如.cn（中国）、.io（英属印度洋领地）、.cc（ 科科斯群岛）、.tv（图瓦卢）等，共有 300 多个。
当然，ICANN 自己不会去管理这些顶级域名，因为根本管不过来。想想看，顶级域名有1000多个，每个顶级域名下面都有许多批发商，如果每个都要管，就太麻烦了。ICANN 的政策是，每个顶级域名都找一个托管商，该域名的所有事项都由托管商负责。ICANN 只与托管商联系，这样管理起来就容易多了。举例来说，.cn 国家顶级域名的托管商就是中国互联网络信息中心（CNNIC），它决定了 .cn 域名的各种政策。

② 二级域名
而二级域名(Second Level Domain,SLD) 在通用顶级域名或国家顶级域名之下具有不同的意义：

③ 根域名
❓ 那么根域名在哪里呢？在层次结构中根域名不是最顶级的吗？域名中怎么没有看见它？

由于 ICANN 管理着所有的顶级域名，所以它是最高一级的域名节点，被称为根域名（root domain）。在有些场合，www.xxx.com 被写成 www.xxx.com.，即最后还会多出一个点。这个点就是根域名。

由于根域名列表很少变化，大多数 DNS 服务商都会提供它的缓存，所以根域名的查询事实上不是那么频繁。

3. 域名服务器详解
   域名服务器是指管理域名的主机和相应的软件，它可以管理所在分层的域的相关信息。一个域名服务器所负责管里的分层叫作 区 (ZONE)。域名的每层都设有一个域名服务器：

根域名服务器
顶级域名服务器
权限域名服务器
下面这幅图就很直观了：

③ 权限域名服务器
按照上面的逻辑，权限域名服务器应该是管理注册在二级域名下的所有三/四级域名的，但其实不是这样，如果一个二级域名或者一个三/四级域名对应一个域名服务器，则域名服务器数量会很多，我们需要使用划分区的办法来解决这个问题。那么权限域名服务器就是负责管理一个“区”的域名服务器。

❓ 什么是区？怎样划分区呢？

区和域其实是不同的，区可以有多种不同的划分方法。以百度为例，我们假设有 fanyi.baidu.com、ai.baidu.com、tieba.baidu.com 这三个三级域名。我们可以这样分区，fanyi.baidu.com 和 tieba.baidu.com 放在 baidu.com 权限域名服务器，ai.baidu.com 放在 ai.baidu.com 权限域名服务器中。并且 baidu.com 权限域名服务器和 ai.baidu.com 权限域名服务器是同等地位的，而具体怎么分区是百度公司根据域名多少、访问多少等情况去自己规定的。

画个图直观理解一下：

那么具体本地域名服务器是如何向上级域名服务器转发查询请求的呢？

4. DNS 查询方式
   具体 DNS 查询的方式有两种：

递归查询
迭代查询
所谓迭代就是，如果请求的接收者不知道所请求的内容，那么接收者将扮演请求者，发出有关请求，直到获得所需要的内容，然后将内容返回给最初的请求者。

通俗点来说，在递归查询中，如果 A 请求 B，那么 B 作为请求的接收者一定要给 A 想要的答案；而迭代查询则是指，如果接收者 B 没有请求者 A 所需要的准确内容，接收者 B 将告诉请求者 A，如何去获得这个内容，但是自己并不去发出请求。

一般来说，域名服务器之间的查询使用迭代查询方式，以免根域名服务器的压力过大。通过下面这两个图就能很好的理解了

计算机中 DNS 记录在本地有两种缓存方式：浏览器缓存和操作系统缓存。

2）操作系统缓存：操作系统的缓存其实是用户自己配置的 hosts 文件。比如 Windows10 下的 hosts 文件存放在 C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts
Windows 系统默认开启 DNS 缓存服务，服务名是 DNSClient，可以缓存一些常用的域名。

使用命令 ipconfig/displaydns 可以查看电脑中缓存的域名。

⭐ 在浏览器中进行访问的时候，会优先查询浏览器缓存，如果未命中则继续查询操作系统缓存，最后再查询本地域名服务器，然后本地域名服务器会递归的查找域名记录，最后返回结果。主机和本地域名服务器之间的查询方式是递归查询，也就是说主机请求本地域名服务器，那么本地域名服务器作为请求的接收者一定要给主机想要的答案。

6. 完整域名解析过程
   OK，将我们上面所说的域名服务器之间的 DNS 查询请求过程和域名缓存结合起来，就是一个完整的 DNS 协议进行域名解析的过程。这里我们以正向解析为例（域名解析成 IP 地址）：

2）若没有命中，则继续搜索操作系统的 DNS 缓存；

3）若仍然没有命中，则操作系统将域名发送至本地域名服务器，本地域名服务器查询自己的 DNS 缓存，查找成功则返回结果（注意：主机和本地域名服务器之间的查询方式是递归查询）；

4）若本地域名服务器的 DNS 缓存没有命中，则本地域名服务器向上级域名服务器进行查询，通过以下方式进行迭代查询（注意：本地域名服务器和其他域名服务器之间的查询方式是迭代查询，防止根域名服务器压力过大）：

配合下图直观理解：

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