干货分享 | 一文读懂DNS原理及解析过程

Posted 2021-09-08 中科三方

当前网络通讯大部分采用的是TCP/IP协议，而TCP/IP协议的基础是IP地址，所以计算机在网络中进行通讯时只能识别由纯数字构成的IP地址。但在实际的工作生活中，我们只需在浏览器地址栏中输入一串简单易记的域名，就能访问到所对应的网站，在这个过程中发挥重要作用的就是DNS。接下来我们就针对DNS的原理和解析过程做下简单介绍。

01什么是DNS
DNS是Domain Name System的缩写，翻译成中文就是“域名系统”。DNS是互联网中的一项核心服务，是用于实现域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，它将简单明了的域名翻译成可由计算机识别的IP地址，使用户可以更快速便捷地访问互联。

互联网连通的是全球资源，单一的域名服务器不足以支撑全部的地址转换操作，因此全球有多套域名服务器相互配合使用。早在1983年互联网就开始采用层次树状结构的命名方法，并使用分布式的域名系统进行解析操作。这样既提升了域名解析的效率，同时也保障了域名解析的稳定性，如果系统中单个域名服务器出现故障，不会对整个DNS系统的正常运行造成太大影响。

02域名结构
互联网采用了层次树状结构的命名方法。任何一个连接在互联网上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名。

域名的结构由标号序列组成，各标号之间用点隔开。类似于这样：“….三级域名.二级域名.顶级域名” 。各级域名由其上一级的域名管理机构管理，而最高级的顶级域名则由ICANN进行管理。

03域名服务器
互联网上的DNS域名服务器也是按照层次划分的，每一个域名服务器都只对域名体系中的一部分进行管辖。根据域名服务器所起的作用，可以把域名服务器划分为四种不同的类型：

根域名服务器：根域名服务器是最高层次的域名服务器，也是最重要的域名服务器。根域名服务器知道所有顶级域名服务器的域名和 IP地址。如果本地域名服务器无法对域名进行解析，就首先求助于根域名服务器。

顶级域名服务器：顶级域名服务器负责管理在该服务器注册的所有二级域名。当收到 DNS 查询请求时，就给出相应的回答（可能是最后的结果，也可能是下一步需要查询的域名服务器的 IP 地址）。

权威域名服务器：这就是前面已经讲过的负责一个区的域名服务器。当一个权限域名服务器还不能给出最后的查询回答时，就会告知发出查询请求的DNS客户，下一步应当找哪一个权威域名服务器。

本地域名服务器：本地域名服务器并不属于下图中的树状结构的DNS域名服务器，但是它对域名系统非常重要。当一个主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文就发送给本地域名服务器。每一个互联网服务提供者ISP都可以拥有一个本地域名服务器。

各个域的分层上都设有各自的域名服务器，各层域名服务器都了解该层以下分层中所有域名服务器的IP地址。因此它们从根域名服务器开始呈树状结构相互连接。由于所有域名服务器都了解根域名服务器的IP地址,所以若从根开始按照顺序追踪,可以访问世界上所有域名服务器的地址。

04DNS查询步骤
域名解析一般采用递归查询的方式进行。一个完整的域名解析过程如下图所示：

其完整的DNS解析过程有以下几个步骤：

（1）查看浏览器缓存

当用户通过浏览器访问某域名时，浏览器首先会在自己的缓存中查找是否有该域名对应的 IP 地址（若曾经访问过该域名且没有清空缓存便存在）。

（2）查看系统缓存

当浏览器缓存中无域名对应 IP 则会自动检查用户计算机系统 Hosts 文件 DNS 缓存是否有该域名对应 IP。

（3）查看路由器缓存

当浏览器及系统缓存中均无域名对应 IP 则进入路由器缓存中检查，以上三步均为客服端的 DNS 缓存。

（4）查看ISP DNS 缓存

当在用户客服端查找不到域名对应 IP 地址，则将进入 ISP DNS 缓存中进行查询。比如你用的是电信的网络，则会进入电信的 DNS 缓存服务器中进行查找。

（5）询问根域名服务器

当以上均未完成，则进入根服务器进行查询。全球仅有 13 台根域名服务器，1 个主根域名服务器，其余 12 为辅根域名服务器。根域名收到请求后会查看区域文件记录，若无则将其管辖范围内顶级域名（如.com、.cn等）服务器 IP 告诉本地 DNS 服务器。

（6）询问顶级域名服务器

顶级域名服务器收到请求后查看区域文件记录，若无记录则将其管辖范围内权威域名服务器的 IP 地址告诉本地 DNS 服务器。

（7）询问权威域名（主域名）服务器

权威域名服务器接受到请求后查询自己的缓存，如果没有则进入下一级域名服务器进行查找，并重复该步骤直至找到正确记录。

（8）保存结果至缓存

本地域名服务器把返回的结果保存到缓存，以备下一次使用，同时将该结果反馈给客户端，客户端通过这个 IP 地址即可访问目标Web服务器。至此，DNS递归查询的整个过程结束。

DNS系统承担着将域名解析成IP地址的重要作用，是计算机之间实现访问互联的关键和基础。因此，DNS解析的安全对于维持网络稳定运行至关重要。企业相关管理者和运营者一定要做好域名及域名解析的安全防护工作，定期进行数据扫描分析，启用全方位DNS风险监测，实时关注DNS运行状态，同时做好妥善的应急备份准备，一旦发现问题，出现故障，第一时间响应解决，才能将DNS故障风险及其带来的损失降至最低点。