DNS解释及原理

空谷幽兰 · 2015-11-29 21:18

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★DNS 是啥？
DNS 是洋文“Domain Name System”的缩写，直译过来就是“域名系统”。

★DNS 有啥用？
咱们每天打交道的这个互联网，其底层的基石是“IP”。IP 是“Internet Protocol”的缩写，中文就“互联网协议”（光看名字就知道这玩意儿很重要）。咱们日常用的那些互联网软件（浏览器、聊天工具、下载工具、等等）在工作时，必须依靠【IP地址】才能进行网络数据传输。

“IP地址”是设计给软件用滴，虽然软件很容易处理，但对于人类而言，却很难记忆。于是，后来又发明了 DNS。有了 DNS，人类就不需要记住长长的一串 IP地址，而只需记住“域名”（域名通常更短，也更具有可读性）。

比如你进古黑论的时候，只需在地址栏输入网站的“域名”——www.guhei.net，而不用输入网站的“IP地址”。然后电脑系统会利用 DNS 来把“域名”翻译成“IP地址”。这个翻译的过程术语叫“域名解析/DNS解析”。

★域名的结构是咋样滴？
域名是按照“树形结构”组织的。不懂得啥是“树形结构”的同学，可以对照一下电脑硬盘上的目录结构。域名的结构和目录结构很类似，目录结构是用“斜杠”作分隔符，而域名是用小数点作分隔符。两者的主要区别在于：目录结构名称的形式是从左到右（上级在左，下级在右），而域名是从右到左（上级在右，下级在左）。

以古黑论的域名为例：
www.guhei.net 的上级域名是 guhei.net；guhei.net 的上级域名是 .net，这里的 .net 就被称为顶级域名（Top-Level Domain，简称 TLD），跟 .net 类似的那些 .com；.org；.gov 也是顶级域名。还有那些以国家/地区的代码命名的（比如 .cn .tw .hk .jp 等等）也是顶级域名。

★“域名解析”是咋实现滴？
如果你曾经配置过电脑的网卡，应该记得上面除了有IP地址、掩码等设置，还有一项设置是“DNS服务器/域名服务器”。这项设置就是用来帮助你的电脑进行域名解析的。你可以把这个“DNS服务器”想象成114查号台。每当电脑需要翻译某个域名，就找这个域名服务器查询，然后域名服务器会告诉你的电脑，要查询的域名对应的IP地址是啥。

下面简单说一下，你的电脑进行域名解析的过程。
为了叙述方便，以论坛为例。当你在浏览器的地址栏中输入 www.guhei.net，然后敲回车，这时候浏览器会进行如下一系列事情。

1. 首先根据输入的网址，提取出域名（在本例中，也就是 www.guhei.net）

2. 如果你在系统中配置了 Hosts 文件，那么电脑会先查询 Hosts 文件，看这个www.guhei.net否已经在 Hosts 里面有了对应的记录。如果有，直接就可以拿到该记录中的 IP地址，过程就结束了。

3. 如果 Hosts 里面没有这个别名，那么电脑会看你有没有设置域名服务器（DNS 服务器）。如果你的系统没有设置域名服务器，那电脑就没辙了，浏览器直接会报错，说网站的域名无法解析。过程就结束了。

4. 如果你设置过“域名服务器”，那么电脑会向这个域名服务器发送一个域名查询（DNS query）的请求，然后等候域名服务器的回应。

5. 如果域名服务器始终没有回应（比如域名服务器挂了，或域名服务器的IP填错了，或请求被拦截了），那么电脑还是没辙（浏览器会报错）。

6. 如果域名服务器回应了，那么你的电脑就可以根据域名服务器的应答信息，得到该域名的 IP地址。之后浏览器就会向这个 IP地址对应的 Web 端口发送 HTTP 请求。

通常情况下，电脑拿到的（DNS服务器）应答信息是正确的——也就是说，应答中的IP地址确实对应那个域名——这种情况下，你的浏览器就可以正常工作了。

★域名服务器如何知道这些信息？
刚才介绍了“客户端域名解析”的过程。接下来说说域名服务器是如何得到这些信息的。

◇域名的缓存
大伙儿平时使用的域名服务器，技术术语叫“递归域名服务器”。“递归服务器”是面向普通网友的。刚才介绍“域名解析”的时候提到的服务器就是“递归服务器”。“递归服务器”的内部通常会有一个 DNS记录的缓存——这个缓存是为了提高查询效率的。当某台电脑向递归服务器发起域名查询时，递归服务器首先看自己的缓存中有没有该域名的记录，如果有，直接就回复该记录给查询的电脑。万一对方想要查询的域名没找到，咋办捏？这时候就要进行缓存的同步。

◇缓存的同步
下面以论坛的域名为例，说说这种情况的处理流程。

1. 对方查询 www.guhei.net这个域名，“递归服务器”发现自己的缓存中没有。

2. “递归服务器”会先去找“根域名服务器”帮忙，“根服务器”会告诉“递归服务器”说：这个域名属于 .net 这个分支之下，你去找 .net 这个域名的“权威服务器”，这个权威服务器的 IP地址是 xxx。

3. 然后“递归服务器”根据拿到的这个 xxx地址，又去找 .net域名的权威服务器”。.net 域名的权威服务器”告诉它：你应该去找“XXX.com 域名的权威服务器”，这个权威服务器的 IP地址是 yyy

4. 然后“递归服务器”又屁颠屁颠地去找“XXX.com 域名的权威服务器”。这时候“XXX.com 域名的权威服务器”才会告诉它， www.guhei.net 这个域名的 IP地址到底是多少。

大伙儿看到没有？整个过程如同“踢皮球”，效率是很低的。所以俺前面提到，“递归域名服务器”必须得有一个缓存，以此来优化效率（不用每次查询都来一次“踢皮球”）。

◇同步的周期
说完了“域名的同步”，顺便提一下“同步的周期”。
因为互联网上的域名信息是有可能发生变化的。比如增加了某个新域名，注销了某个旧域名，或者某个域名对应的 IP地址变了。所以，“递归服务器”上保留的缓存中，每一条域名记录都有一个生命周期（可能是几分钟，也可能是几小时）。如果某条记录的生命周期过了，就会被删除，然后重新同步。

★啥是“域名劫持”？
刚才说了，域名服务器上都会保存一大堆的域名记录（每条记录包含“域名”和“IP地址”）。当收到域名查询的时候，域名服务器会从这堆记录中找到对方想要的，然后回应给对方。

如果域名服务器上的某条记录被【人为修改】了（改成错的），那么一旦要查询这条记录，得到的就是错误的结果。这种情况称之为“域名劫持”。

★啥是“域名污染”？
先提醒一下：“域名污染”这个词还有其它几个别名，分别是“域名欺骗”、“域名缓存投毒”（洋文叫：DNS cache poisoning）。今后看到这几个别名，要晓得是同一个意思。“域名污染”的原理，简单说来是这样滴：当你的电脑向域名服务器发送了“域名查询”的请求，然后域名服务器把回应发送给你的电脑，这之间是有一个时间差的。如果某个攻击者能够在域名服务器的“DNS应答”还没有到达你的电脑之前，先伪造一个错误的“DNS应答”发给你电脑。那么你的电脑收到的就是错误的信息，并得到一个错误的 IP地址。

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