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面試官：DNS解析都整不明白，敢說你懂網(wǎng)絡？我：嚶嚶嚶!

freeflydom

2024年12月19日 10:24 本文熱度 1026

一、寫在開頭

在OSI七層協(xié)議模型中應用層是距離我們最近，且日后開發(fā)使用到最多的一層，在上一篇博文中我們已經(jīng)學習了應用層中的HTTP協(xié)議，在本文中我們再一起來學一下DNS。啥？DNS不是很了解？那還不快往下看！

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其實早幾年和一個朋友聊天，當時，他是一個網(wǎng)絡條線的技術經(jīng)理，向我吐槽說，現(xiàn)在來面試的很多都是學不好編程語言的，轉來搞網(wǎng)絡了，結果問一個DNS，他都整不明白，就這還好意思干網(wǎng)絡？我當時嚇得不敢說話，因為我自己對于網(wǎng)絡編程也是那種淺嘗輒止的心態(tài)，生怕他回頭問我一個問題，哈哈。
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二、DNS的定義

DNS（Domain Name System）域名管理系統(tǒng)，是當用戶使用瀏覽器訪問網(wǎng)址之后，使用的第一個重要協(xié)議。DNS 要解決的是域名和 IP 地址的映射問題。

DNS是一個聯(lián)機的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它具有分布式、層次化、模塊化等特點，它屬于應用層的協(xié)議，基于UDP傳輸，端口為53。

三、DNS服務器類別

我們上面說到DNS具有層次化結構，而這個層次化主要體現(xiàn)在它的服務器部署之上，DNS的域名層次結構是一棵樹，從「根域名服務器」到「頂級域名服務器」、「權威域名服務器」，再到「本地域名服務器」，而我們所有遇到的DNS服務器，都囊括在這四類之中。

「根域名DNS服務器」：是為提供TLD服務器的IP地址，目前世界上僅有13組根服務器，我國境內仍然沒有，不過后來任播應用后，DNS分解出1089個根域名服務器節(jié)點，而在我國便有了26個根域名服務器節(jié)點。
「頂級域名服務器（TLD服務器）」：頂級域名指的域名的后綴，像com、org、net等都是，不同國家也有自己的域名，如uk、ca、fr這些，我國的是cn。而頂級域名系統(tǒng)則是提供權威DNS服務器IP地址的。
「權威域名DNS服務器」：所有在因特網(wǎng)上具有公共可訪問主機的組織機構，必須提供可訪問的DNS記錄，而這些記錄里則保存著域名與IP映射等信息，而這些記錄則存儲在權威DNS服務器上。
「本地域名服務器」：每個 ISP（互聯(lián)網(wǎng)服務提供商）都有一個自己的本地 DNS 服務器。當主機發(fā)出 DNS 請求時，該請求被發(fā)往本地 DNS 服務器，它起著代理的作用，并將該請求轉發(fā)到 DNS 層次結構中。

那么了解了DNS的底層服務器結構，它們是如何合作的，或者說是通過怎樣的機制，達到解析域名，響應到對應的IP上的呢？繼續(xù)往下看！

四、DNS的解析過程

開局先上一張圖：

現(xiàn)在假設我們用瀏覽器去訪問“ www.baidu.com.cn” 的IP地址,那么DNS解析系統(tǒng)的整個解析過程大致可以分為如下這幾步:

第一步：客戶端向本地DNS服務器發(fā)送DNS請求報文，報文中包含域名 www.baidu.com.cn ,若本地DNS中有相應的記錄,直接反饋客戶端,若沒有則訪問根DNS服務器,繼續(xù)處理請求;
第二步:本地DNS服務器向根域名服務器發(fā)送請求,根域名服務器是域名系統(tǒng)的最頂層，它負責管理所有頂級域名（如.com、.net、.org以及國家和地區(qū)代碼如.cn）。根域名服務器會返回所查詢域（在這個例子中是“.cn”域）的主域名服務器的地址;
第三步:本地DNS在接收到根服務器返回的地址后,便向cn頂級域名服務器發(fā)送請求,一般到這里是有可能找到了對應的域名映射的IP地址的,但若還沒有,它會查詢自己的記錄以找到“.com.cn”域的主域名服務器(權威DNS服務器)地址返回;
第四步:本地DNS服務器只得繼續(xù)向權威DNS服務器發(fā)去請求,終于,www.baidu.com.cn已經(jīng)向權威域名DNS備案過了,在這里找到了它對應的記錄,便把記錄返回給本地DNS；
第五步:本地dns服務器將收到的返回地址發(fā)給客戶端，同時寫入自己的緩存，以便下次查詢;

「需要注意的是:」從請求主機到本地 DNS 服務器的查詢是遞歸的，其余的查詢時迭代的;當找不到相應記錄，會返回空結果，而不是超時信息。

五、DNS報文格式

DNS報文格式是DNS協(xié)議中用于客戶端和服務器之間通信的一種結構化數(shù)據(jù)格式。DNS報文主要分為兩種：查詢報文和回答報文，它們具有相同的格式。

DNS（Domain Name System，域名系統(tǒng)）報文是在域名解析過程中，DNS客戶端和DNS服務器之間傳輸?shù)南ⅲ鋱笪母袷街饕ㄒ韵聨讉€部分：

「我們可以將其分成三個部分來看：」

報文頭部

「標識」：16位的標識符，用于標識該DNS報文，客戶端發(fā)送請求時會生成一個隨機的標識，服務器在響應時會使用相同的標識，以便客戶端能夠將響應與請求對應起來。
「標志」：16位的標志字段，包含多個標志位，用于表示報文的類型、操作碼、響應狀態(tài)等信息。例如，QR位表示是查詢報文（0）還是響應報文（1）；OPCODE位表示操作碼，通常為標準查詢（0）等。
「問題數(shù)量」：16位的字段，指明報文中包含的問題記錄數(shù)量。
「回答數(shù)量」：16位的字段，指明報文中包含的回答記錄數(shù)量。
「權威機構數(shù)量」：16位的字段，指明報文中包含的權威機構記錄數(shù)量。
「附加信息數(shù)量」：16位的字段，指明報文中包含的附加信息記錄數(shù)量。

問題部分

「查詢名稱」：可變長度字段，包含要查詢的域名，域名采用一種特殊的編碼方式，將域名的各個部分以標簽的形式表示，每個標簽前面有一個字節(jié)表示該標簽的長度，最后以一個字節(jié)的0結束。
「查詢類型」：16位的字段，指定查詢的資源記錄類型，如A記錄（表示主機地址）、NS記錄（表示域名服務器）、CNAME記錄（表示別名）等。
「查詢類」：通常為1，表示Internet類。