网络协议趣谈DNS协议

Posted 2021-09-01 sysu_lluozh

现在网站的数目非常多，如果全部用IP地址进行访问，恐怕很难记住。于是，需要一个地址簿，根据名称就可以查看具体的地址

例如，要去西湖边的"外婆家饭店"，这就是名称，然后通过地址簿查看到底是哪条路多少号

一、DNS服务器

在网络世界也是这样的，肯定记得住网站的名称，但是很难记住网站的IP地址，因而也需要一个地址簿，就是DNS服务器

由此可见，DNS在日常生活中多么重要。每个人上网都需要访问它，但是同时，这对它来讲也是非常大的挑战，一旦它出了故障整个互联网都将瘫痪。另外，上网的人分布在全世界各地，如果大家都去同一个地方访问某一台服务器，时延将会非常大。因而，DNS服务器一定要设置成高可用、高并发和分布式

于是，就有了这样树状的层次结构

• 根DNS服务器 ：返回顶级域DNS服务器的IP地址
• 顶级域DNS服务器：返回权威DNS服务器的IP地址
• 权威DNS服务器 ：返回相应主机的IP地址

二、DNS解析流程

为了提高DNS的解析性能，很多网络都会就近部署DNS缓存服务器。于是，就有了以下的DNS解析流程

1. 电脑向本地DNS发起解析请求

电脑客户端会发出一个DNS请求，问www.163.com的IP是啥啊，并发给本地域名服务器(本地DNS)
那本地域名服务器(本地DNS)是什么呢？如果是通过DHCP配置，本地DNS由网络服务商(ISP，如电信、移动等)自动分配，它通常就在网络服务商的某个机房

2. 本地DNS向根DNS发起解析请求

本地DNS收到来自客户端的请求。可以想象这台服务器上缓存了一张域名与之对应IP地址的大表格
如果能找到www.163.com就直接就返回IP地址
如果没有，本地DNS会去问它的根域名服务器：“老大，能告诉我www.163.com的IP地址吗？”，根域名服务器是最高层次的，全球共有13套。它不直接用于域名解析，但能指明一条道路

3. 根DNS告知本地DNS顶级DNS服务器的地址

根DNS收到来自本地DNS的请求，发现后缀是 .com，说：“哦，www.163.com啊，这个域名是由.com区域管理，给你它的顶级域名服务器的地址，你去问问它吧”

4. 本地DNS向顶级DNS发起解析请求

本地DNS转向问顶级域名服务器：“老二，能告诉我www.163.com的IP地址吗？”，顶级域名服务器就是大名鼎鼎的比如 .com、.net、 .org这些一级域名，它负责管理二级域名，比如163.com，所以它能提供一条更清晰的方向

5. 顶级DNS告知本地DNS权威DNS服务器的地址

顶级域名服务器说：“我给你负责www.163.com区域的权威DNS服务器的地址，你去问它应该能问到”

6. 本地DNS向权威DNS发起解析请求

本地DNS转向问权威DNS服务器：“您好，www.163.com对应的IP是啥呀？”，163.com的权威DNS服务器，它是域名解析结果的原出处。为啥叫权威呢？就是我的域名我做主

7. 权威DNS告知本地DNS服务对应的IP地址

权威DNS服务器查询后将对应的IP地址x.x.x.x告诉本地DNS

8. 本地DNS返回给客户端IP地址

本地DNS再将IP地址返回客户端，客户端和目标建立连接

至此，完成了DNS的解析过程。现在总结一下并将整个过程画成了一个图

三、负载均衡

站在客户端角度，这是一次DNS递归查询过程。因为本地DNS全权为它效劳，它只要坐等结果即可。在这个过程中，DNS除了可以通过名称映射为IP地址，它还可以做另外一件事，就是负载均衡

还是以访问“外婆家饭店”为例，“外婆家饭店"可能有很多地址，因为它在杭州都可以有很多家。所以，如果一个人想去"外婆家饭店”，他可以就近找一家店，而不用大家都去同一家，这就是负载均衡

DNS首先可以做内部负载均衡

例如，一个应用要访问数据库，在这个应用里面应该配置这个数据库的IP地址，还是应该配置 这个数据库的域名呢？显然应该配置域名，因为一旦这个数据库因为某种原因，换到了另外一台机器上，而如果有多个应用都配置了这台数据库的话，一换IP地址就需要将这些应用全部修改一遍。但是如果配置了域名，则只要在DNS服务器里将域名映射为新的IP地址，这个工作就完成了，大大简化了运维