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Contents
  1. 1. 查询过程
  2. 2. DNS服务器
  3. 3. 域名的层级
  4. 4. DNS 的记录类型
  5. 5. DNS协议报文
  6. 6. 实例
  7. 7. 参考链接

域名系统（英文：Domain Name System，缩写：DNS），是互联网的重要基础协议，作用就是根据域名查出对应的IP地址。

它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。

DNS同时使用TCP和UDP协议，端口53。

查询过程

虽然dns只返回一个ip地址，但是查询过程非常复杂，一般分为多个步骤。

linux命令行工具可以显示整个查询过程。

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dig math.stackexchange.com

输出内容如下：

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; <<>> DiG 9.9.5-9+deb8u16-Debian <<>> math.stackexchange.com
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 19662
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 4, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 512
;; QUESTION SECTION:
;math.stackexchange.com.		IN	A

;; ANSWER SECTION:
math.stackexchange.com.	68	IN	A	151.101.1.69
math.stackexchange.com.	68	IN	A	151.101.65.69
math.stackexchange.com.	68	IN	A	151.101.129.69
math.stackexchange.com.	68	IN	A	151.101.193.69

;; Query time: 227 msec
;; SERVER: 10.0.2.3#53(10.0.2.3)
;; WHEN: Sat Nov 10 22:03:00 CST 2018
;; MSG SIZE  rcvd: 115
  • 第一段是查询参数和统计;
  • 第二段是查询内容，查询域名math.stackexchange.com的A记录，A是address的缩写;
  • 第三段是DNS服务器的答复；上面结果显示，math.stackexchange.com有四个A记录，即四个IP地址。68是TTL值（Time to live 的缩写），表示缓存时间，即68秒之内不用重新查询;
  • 第四段是DNS服务器的一些传输信息。

DNS服务器

DNS服务器的IP地址，有可能是动态的，每次上网时由网关分配，这叫做DHCP机制。

也有可能是事先指定的固定地址。Linux系统里面，DNS服务器的IP地址保存在/etc/resolv.conf文件。

上例的DNS服务器是10.0.2.3，这是一个内网地址。有一些公网的DNS服务器，也可以使用，其中最有名的就是Google的8.8.8.8和Level 3的4.2.2.2。

dig命令有一个@参数，显示向指定DNS服务器查询的结果。

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$ dig @4.2.2.2 math.stackexchange.com

域名的层级

DNS查询有两种方式：递归和迭代。DNS客户端设置使用的DNS服务器一般都是递归服务器，它负责全权处理客户端的DNS查询请求，直到返回最终结果。而DNS服务器之间一般采用迭代查询方式。

DNS服务器怎么会知道每个域名的IP地址呢？答案是分级查询。

请仔细看前面的例子，每个域名的尾部都多了一个点。

比如，域名math.stackexchange.com显示为math.stackexchange.com.。这不是疏忽，而是所有域名的尾部，实际上都有一个根域名。

举例来说，www.example.com真正的域名是www.example.com.root，简写为www.example.com.。因为，根域名.root对于所有域名都是一样的，所以平时是省略的。

根域名的下一级，叫做”顶级域名”（top-level domain，缩写为TLD），比如.com、.net；再下一级叫做”次级域名”（second-level domain，缩写为SLD），比如www.example.com里面的.example，这一级域名是用户可以注册的；再下一级是主机名（host），比如www.example.com里面的www，又称为"三级域名"，这是用户在自己的域里面为服务器分配的名称，是用户可以任意分配的。

总结一下，域名的层级结构如下。

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主机名.次级域名.顶级域名.根域名
# 即
host.sld.tld.root

DNS 的记录类型

域名与IP之间的对应关系，称为”记录”（record）。根据使用场景，”记录”可以分成不同的类型（type），前面已经看到了有A记录和NS记录。

常见的DNS记录类型如下。

  1. A：主机记录（Address），返回域名指向的IP地址。
  2. NS：名字服务器，本域的服务器名，域名服务器记录（Name Server），返回保存下一级域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域名，不能设置为IP地址。
  3. MX：邮件记录（Mail eXchange），返回接收电子邮件的服务器地址。
  4. CNAME：别名记录,规范名称记录（Canonical Name），返回另一个域名，即当前查询的域名是另一个域名的跳转。
  5. PTR：逆向查询记录（Pointer Record），只用于从IP地址查询域名。
  6. IPv6主机记录（AAAA记录）: RFC 3596定义，与A记录对应，用于将特定的主机名映射到一个主机的IPv6地址。

CNAME 记录主要用于域名的内部跳转，为服务器配置提供灵活性，用户感知不到。
由于CNAME记录就是一个替换，所以域名一旦设置CNAME记录以后，就不能再设置其他记录了（比如A记录和MX记录）。

NS记录（Name Server的缩写），即哪些服务器负责管理域名的DNS记录。

DNS协议报文

dns请求和应答都是用相同的报文格式，分成5个段（有的报文段在不同的情况下可能为空），如下：

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+---------------------+
|        Header       | 报文头
+---------------------+
|       Question      | 查询的问题
+---------------------+
|        Answer       | 应答
+---------------------+
|      Authority      | 授权应答
+---------------------+
|      Additional     | 附加信息
+---------------------+

Header段是必须存在的，它定义了报文是请求还是应答，也定义了其他段是否需要存在，以及是标准查询还是其他。

实例

执行 dig baidu.com，使用wireshark抓包，查看请求与响应报文,本次请求抓包看到使用的是UDP协议。那么为什么只是用了UDP协议呢？留个悬念。

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dig baidu.com

返回解决如下：

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; <<>> DiG 9.9.5-9+deb8u16-Debian <<>> baidu.com
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 26178
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 2, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 512
;; QUESTION SECTION:
;baidu.com.			IN	A

;; ANSWER SECTION:
baidu.com.		195	IN	A	220.181.57.216
baidu.com.		195	IN	A	123.125.115.110

;; Query time: 226 msec
;; SERVER: 10.0.2.3#53(10.0.2.3)
;; WHEN: Sat Nov 10 23:12:39 CST 2018
;; MSG SIZE  rcvd: 70

wireshark

请求报文：
wireshark请求

响应报文：
wireshark响应

参考链接

  1. https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E5%9F%9F%E5%90%8D%E7%B3%BB%E7%BB%9F
  2. http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/06/dns.html
Contents
  1. 1. 查询过程
  2. 2. DNS服务器
  3. 3. 域名的层级
  4. 4. DNS 的记录类型
  5. 5. DNS协议报文
  6. 6. 实例
  7. 7. 参考链接