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什么是DNS?
因特網上的主機和人類一樣,也可以使用多種方式進行識別。主機的一種識別方法就是用它的主機名(hostname),如cnn.com、 www.baidu.com等,然而主機名提供了很少關於主機在因特網中位置的信息。(一個名為www.eurecom.fr的主機以國家碼.fr結束, 告訴我們該主機很可能在法國,僅此而已)此外,因為主機名可能由不定場的字母數字組成,所以路由器很難處理。基於這些原因,主機也可以使用所謂IP地址進 行識別。
DNS( Domain Name System)是“域名系統”的英文縮寫,是一種組織成域層次結構的計算機和網絡服務命名系統,它用於TCP/IP網絡,它所提供的服務是用來將主機名和 域名轉換為IP地址的工作。DNS就是這樣的一位“翻譯官”,它的基本工作原理可用下圖來表示。
與HTTP、FTP和SMTP協議一樣,DNS協議是應用層協議,其原因在於:1. 使用客戶機/服務器模式在通信的端系統之間運行,2.在通信的端系統之間通過下面的端到端運輸層協議來傳送DNS報文。DNS運行在UDP之上,使用端口號是53.
DNS域名稱
域名系統作為一個層次結構和分布式數據庫,包含各種類型的數據,包括主機名和域名。DNS數據庫中的名稱形成一個分層樹狀結構稱為域命名空間。域名包含單個標簽分隔點,例如:im.qq.com。
完全限定的域名 (FQDN) 唯一地標識在 DNS 分層樹中的主機的位置,通過指定的路徑中點分隔從根引用的主機的名稱列表。 下圖顯示與主機稱為 im 內 qq.com DNS 樹的示例。 主機的 FQDN 是 im.qq.com。
DNS 域的名稱層次結構
DNS域名稱空間的組織方式
按其功能命名空間中用來描述 DNS 域名稱的五個類別的介紹詳見下表中,以及與每個名稱類型的示例。
DNS 和 Internet 域
互聯網域名系統由名稱注冊機構負責維護分配由組織和國家/地區的頂級域在 Internet 上進行管理。 這些域名按照國際標准 3166。 一些很多現有縮寫,保留以供組織中,以及兩個字母和三個字母的國家/地區使用的縮寫使用下表所示。一些常見的DNS域名稱如下圖:
資源記錄
DNS 數據庫中包含的資源記錄 (RR)。 每個 RR 標識數據庫中的特定資源。我們在建立DNS服務器時,經常會用到SOA,NS,A之類的記錄,在維護DNS服務器時,會用到MX,CNAME記錄。
常見的RR見下圖:
Dns服務的工作過程
當 DNS 客戶機需要查詢程序中使用的名稱時,它會查詢本地DNS 服務器來解析該名稱。客戶機發送的每條查詢消息都包括3條信息,以指定服務器應回答的問題。
● 指定的 DNS 域名,表示為完全合格的域名 (FQDN) 。
● 指定的查詢類型,它可根據類型指定資源記錄,或作為查詢操作的專門類型。
● DNS域名的指定類別。
對於DNS 服務器,它始終應指定為 Internet 類別。例如,指定的名稱可以是計算機的完全合格的域名,如im.qq.com,並且指定的查詢類型用於通過該名稱搜索地址資源記錄。
DNS 查詢以各種不同的方式進行解析。客戶機有時也可通過使用從以前查詢獲得的緩存信息就地應答查詢。DNS 服務器可使用其自身的資源記錄信息緩存來應答查詢,也可代表請求客戶機來查詢或聯系其他 DNS 服務器,以完全解析該名稱,並隨后將應答返回至客戶機。這個過程稱為遞歸。
另外,客戶機自己也可嘗試聯系其他的 DNS 服務器來解析名稱。如果客戶機這么做,它會使用基於服務器應答的獨立和附加的查詢,該過程稱作迭代,即DNS服務器之間的交互查詢就是迭代查詢。
DNS 查詢的過程如下圖所示。
1、在瀏覽器中輸入www.qq.com域名,瀏覽器首先會在自己的緩存中查找是否有該域名對應的IP地址(若曾經訪問過該域名且沒有清空緩存便存在)。
2、當瀏覽器緩存中無域名對應IP時操作系統會先檢查自己本地的hosts文件是否有這個網址映射關系,如果有,就先調用這個IP地址映射,完成域名解析。
3、如果hosts里沒有這個域名的映射,則查找本地DNS解析器緩存,是否有這個網址映射關系,如果有,直接返回,完成域名解析。
4、如果hosts與本地DNS解析 器緩存都沒有相應的網址映射關系,首先會找TCP/ip參數中設置的首選DNS服務器,在此我們叫它本地DNS服務器,此服務器收到查詢時,如果要查詢的 域名,包含在本地配置區域資源中,則返回解析結果給客戶機,完成域名解析,此解析具有權威性。
5、如果要查詢的域名,不由本地DNS服務器區域解析,但該服務器已緩存了此網址映射關系,則調用這個IP地址映射,完成域名解析,此解析不具有權威性。
6、如果本地DNS服務器本地區域文 件與緩存解析都失效,則根據本地DNS服務器的設置(是否設置轉發器)進行查詢,如果未用轉發模式,本地DNS就把請求發至13台根DNS,根DNS服務 器收到請求后會判斷這個域名(.com)是誰來授權管理,並會返回一個負責該頂級域名服務器的一個IP。本地DNS服務器收到IP信息后,將會聯系負 責.com域的這台服務器。這台負責.com域的服務器收到請求后,如果自己無法解析,它就會找一個管理.com域的下一級DNS服務器地址 (qq.com)給本地DNS服務器。當本地DNS服務器收到這個地址后,就會找qq.com域服務器,重復上面的動作,進行查詢,直至找到 www.qq.com主機。
7、如果用的是轉發模式,此DNS服 務器就會把請求轉發至上一級DNS服務器,由上一級服務器進行解析,上一級服務器如果不能解析,或找根DNS或把轉請求轉至上上級,以此循環。不管是本地 DNS服務器用是是轉發,還是根提示,最后都是把結果返回給本地DNS服務器,由此DNS服務器再返回給客戶機。
從客戶端到本地DNS服務器是屬於遞歸查詢,而DNS服務器之間就是的交互查詢就是迭代查詢。
DNS緩存
實際上,為了改善時延性能並減少在因特網上到處傳輸的DNS報文數量,DNS廣泛試用了緩存技術。DNS緩存的原理非常簡單。在請求鏈中,當一個DNS服務器接收一個DNS回答時,DNS服務器能夠將回答中的信息緩存在本地存儲器。如果在DNS服務器中緩存了一個主機名/IP地址對,另一個對相同主機名的查詢到達該DNS服務器時,該服務器能夠提供所要求的IP。由於主機和主機名與IP地址間的映射絕不是永久的,所以DNS服務器在一段時間后(通常設置為兩天)將丟棄緩存的信息。