计算机网络学习（二）——DNS

一、DNS

DNS（Domain Name System，域名系统）是互联网中将域名解析为IP地址的核心服务。它相当于“互联网的电话簿”，用户使用的如 www.example.com 这样的域名，最终都会被解析为类似 93.184.216.34 的IP地址，供计算机识别和通信。

作用：

• 将易于记忆的域名转换为计算机识别的IP地址；
• 实现网络中主机之间的通信（如访问网页、发送邮件、使用FTP等）；
• 提供反向解析功能（IP地址 → 域名）；
• 支持负载均衡、容错等。

注：

• DNS属于应用层的协议。

二、DNS 的工作过程（域名解析流程）

当用户在浏览器中输入一个网址时，如 www.example.com，系统会进行DNS 解析。

DNS 解析是一个分层的查询过程，涉及多个服务器类型，包括根 DNS 服务器、顶级域名（TLD）服务器和权威 DNS 服务器。以下是具体步骤：

1. 检查本地缓存：系统首先检查本地设备的 DNS 缓存（如浏览器或操作系统缓存）。如果缓存中已有该域名的 IP 地址，系统直接使用该地址，跳过后续查询。
2. 查询本地 DNS 服务器：如果本地缓存中没有记录，系统会向本地 DNS 服务器（通常由互联网服务提供商 ISP 提供）发送查询请求。
3. 递归查询：本地 DNS 服务器执行递归查询，代表客户端完成整个解析过程。如果它没有该域名的记录，会向其他 DNS 服务器发起查询。
4. 查询根 DNS 服务器：本地 DNS 服务器首先联系根 DNS 服务器。根 DNS 服务器是 DNS 层次结构的顶层，知道所有顶级域名（如 .com、.org）的 DNS 服务器地址。它会返回负责该顶级域的 TLD DNS 服务器地址。
5. 查询顶级域名（TLD）DNS 服务器：本地 DNS 服务器根据根服务器的指引，联系 TLD DNS 服务器（如 .com 的服务器），询问该域名的权威 DNS 服务器地址。
6. 查询权威 DNS 服务器：TLD DNS 服务器返回该域名的权威 DNS 服务器地址。本地 DNS 服务器再向权威 DNS 服务器查询该域名的 IP 地址。
7. 获取 IP 地址：权威 DNS 服务器是该域名的最终管理服务器，会返回对应的 IP 地址。本地 DNS 服务器收到后，将其缓存以便后续使用。
8. 返回 IP 地址给客户端：本地 DNS 服务器将 IP 地址返回给客户端，客户端使用该地址与目标服务器建立连接。

三、DNS 的查询方式

查询方式	特点
递归查询	客户端或DNS服务器将整个查询过程“托付”给上游DNS服务器（常见）
迭代查询	DNS服务器返回下一步查询建议，客户端逐级向不同服务器查询（提高效率）

• 递归查询：

[客户端] → 请求：www.example.com 的 IP 地址 → [本地DNS服务器]↓本地DNS服务器依次向其他DNS查询：→ 根DNS → 顶级域DNS(.com) → 权威DNS(example.com)↓[本地DNS服务器] ← 获取最终IP ← [权威DNS服务器]↓
[客户端] ← 返回最终 IP 地址 ← [本地DNS服务器]

• 迭代查询：

[客户端] → 询问 www.example.com IP → [本地DNS服务器]↓本地DNS服务器：查询不到 →↓
[客户端] → 根DNS：www.example.com？ → 返回 .com DNS 地址↓
[客户端] → .com DNS：www.example.com？ → 返回 example.com 权威DNS地址↓
[客户端] → 权威DNS：www.example.com？ → 返回 IP 地址↓
[客户端] ← 最终获得 IP

四、DNS 的层级结构

DNS采用层级树状命名结构，从顶向下依次为：

注：

• 根域名为.，通常省略不写。

五、DNS 的关键服务器

类型	说明	作用
根 DNS 服务器（Root DNS）	互联网中最顶层的 DNS 服务器，维护顶级域（如 .com、.org）的信息	告诉本地 DNS：某个顶级域（TLD）的服务器在哪里
顶级域 DNS 服务器（TLD DNS）	管理特定顶级域（如 .com, .cn, .edu）的权威解析服务器	告诉你负责某个注册域（如example.com）的权威 DNS 在哪里
权威 DNS 服务器（Authoritative DNS）	管理某个具体域名的最终信息，如 http://www.example.com的 IP 地址	提供最终结果，告诉你这个主机名对应的 IP 地址是什么
本地 DNS 服务器（Local/Recursive DNS）	由 ISP 或组织管理，负责接受用户查询，递归完成解析任务并缓存结果	接收客户端查询，完成从根到权威的整个查询过程，并缓存提升效率

六、常见DNS记录类型

类型	全称	作用说明	示例
A	Address	将域名映射到 IPv4 地址	www.example.com → 192.0.2.1
AAAA	IPv6 Address	将域名映射到 IPv6 地址	www.example.com → 2001:db8::1
CNAME	Canonical Name	将一个域名作为别名指向另一个规范域名	www → www.example.com
MX	Mail Exchange	指定接收邮件服务器地址，并可设置优先级	example.com → mail.example.com (10)
NS	Name Server	指定当前域名的权威DNS服务器	example.com → ns1.example.com
PTR	Pointer	反向解析，从 IP 地址查出域名（通常用于日志分析、反垃圾邮件）	1.2.0.192.in-addr.arpa → example.com
TXT	Text	存放任意文本信息，常用于验证所有权、反垃圾邮件记录（SPF/DKIM/DMARC）等	v=spf1 include:_spf.google.com ~all
SOA	Start of Authority	标记 DNS 区域的起始信息，包含主 DNS 服务器、管理员邮箱、序列号等	SOA → ns1.example.com hostmaster@...
SRV	Service	指定特定服务（如 SIP、XMPP）的主机和端口	_sip._tcp.example.com → sip.example.com:5060
CAA	Certification Authority Authorization	限制哪些 CA 可以为该域名签发 SSL 证书	example.com CAA 0 issue "letsencrypt.org"