DNS域名系统
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。
1 | dig math.stackexchange.com |
输出内容如下：
1 | ; <<>> DiG 9.9.5-9+deb8u16-Debian <<>> math.stackexchange.com |
- 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。
1 | $ 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。
1 | 主机名.次级域名.顶级域名.根域名 |
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。
- A：主机记录（Address），返回域名指向的IP地址。
- 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。
- MX：邮件记录（Mail eXchange），返回接收电子邮件的服务器地址。
- 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。
- PTR：逆向查询记录（Pointer Record），只用于从IP地址查询域名。
- 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：
1 | +---------------------+ |
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。
1 | dig baidu.com |
返回解决如下：
1 | ; <<>> DiG 9.9.5-9+deb8u16-Debian <<>> baidu.com |
wireshark
请求报文：
wireshark请求
响应报文：
wireshark响应
