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DNS的原理和過程

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

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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