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DNS的原理和過程

03-15

00x00 前言：

前幾天去面試，面試官問我dns的過程，然後頭腦風暴了下。嗯！我把知識給老師了！

本文轉自：369369.blog.51cto.com/3（自己太菜，寫的話，覺得會誤導大家）

00x01正文：

網路通訊大部分是基於TCP/IP的，而TCP/IP是基於IP地址的，所以計算機在網路上進行通訊時只能識別如「202.96.134.133」之類的IP地址，而不能認識域名。我們無法記住10個以上IP地址的網站，所以我們訪問網站時，更多的是在瀏覽器地址欄中輸入域名，就能看到所需要的頁面，這是因為有一個叫「DNS伺服器」的計算機自動把我們的域名「翻譯」成了相應的IP地址，然後調出IP地址所對應的網頁。

00x02 什麼是DNS？

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路服務命名系統，它用於TCP/IP網路，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。

00x03 DNS域名稱

域名系統作為一個層次結構和分散式資料庫，包含各種類型的數據，包括主機名和域名。DNS資料庫中的名稱形成一個分層樹狀結構稱為域命名空間。域名包含單個標籤分隔點，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

00x04 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。

00x05 DNS 和 Internet 域

互聯網域名系統由名稱註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準 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：

00x06 資源記錄

DNS 資料庫中包含的資源記錄 (RR)。 每個 RR 標識資料庫中的特定資源。我們在建立DNS伺服器時，經常會用到SOA,NS,A之類的記錄，在維護DNS伺服器時，會用到MX，CNAME記錄。

常見的RR見下圖：

00x07 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 伺服器來解析該名稱。客戶機發送的每條查詢消息都包括3條信息，以指定伺服器應回答的問題。

● 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 伺服器，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 伺服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繫其他 DNS 伺服器，以完全解析該名稱，並隨後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繫其他的 DNS 伺服器來解析名稱。如果客戶機這麼做，它會使用基於伺服器應答的獨立和附加的查詢，該過程稱作迭代，即DNS伺服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qq.com域名，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係，如果有，就先調用這個IP地址映射，完成域名解析。

2、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係，如果有，直接返回，完成域名解析。

3、如果hosts與本地DNS解析器緩存都沒有相應的網址映射關係，首先會找TCP/ip參數中設置的首選DNS伺服器，在此我們叫它本地DNS伺服器，此伺服器收到查詢時，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。

4、如果要查詢的域名，不由本地DNS伺服器區域解析，但該伺服器已緩存了此網址映射關係，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。

5、如果本地DNS伺服器本地區域文件與緩存解析都失效，則根據本地DNS伺服器的設置（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伺服器收到請求後會判斷這個域名(.com)是誰來授權管理，並會返回一個負責該頂級域名伺服器的一個IP。本地DNS伺服器收到IP信息後，將會聯繫負責.com域的這台伺服器。這台負責.com域的伺服器收到請求後，如果自己無法解析，它就會找一個管理.com域的下一級DNS伺服器地址(qq.com)給本地DNS伺服器。當本地DNS伺服器收到這個地址後，就會找qq.com域伺服器，重複上面的動作，進行查詢，直至找到qq.com主機。

6、如果用的是轉發模式，此DNS伺服器就會把請求轉發至上一級DNS伺服器，由上一級伺服器進行解析，上一級伺服器如果不能解析，或找根DNS或把轉請求轉至上上級，以此循環。不管是本地DNS伺服器用是是轉發，還是根提示，最後都是把結果返回給本地DNS伺服器，由此DNS伺服器再返回給客戶機。

從客戶端到本地DNS伺服器是屬於遞歸查詢，而DNS伺服器之間就是的交互查詢就是迭代查詢。

00x08 附錄：

本地DNS配置轉發與未配置轉發數據包分析

新建一DNS，具體怎麼建我這裡就不再描述了，見我的上一篇博文《在Win2003中安裝bind【部署智能DNS】》

1、DNS伺服器不設轉發

在192.168.145.228伺服器上安裝上wireshark軟體，並打開它，設置數據包為UDP過濾，在192.168.145.12客戶機上用nslookup命令查詢一下sohu.com，馬上可以看到本地DNS伺服器直接查全球13台根域中的某幾台，然後一步步解析，通過遞代的方式，直到找到sohu.com對應的IP為220.181.118.87。

本地DNS伺服器得到sohu.com的IP後，它把這個IP返回給192.168.145.12客戶機，完成解析。

2、DNS伺服器設置轉發

因sohu.com域名在第一步的驗證中使用過，有緩存，為了不受上步實驗干擾，我們在客戶機上192.168.145.12上nslookup baidu.com。從圖上看，本地DNS把請求轉發至192.168.133.10伺服器，133.10伺服器把得到的IP返回給本地DNS，然後本地DNS再把IP告訴DNS客戶機，完成解析。


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