DNS解析

Posted 2021-11-10 闻人此生

DNS—域名系统

前言：人们喜欢用便于记忆的主机名来标识主机，而路由器则喜欢定长的、有着层次结构的IP地址。为了折衷这些不同的偏好，我们需要一种能进行主机名到IP地址转换的目录服务。这就是域名系统DNS的主要任务。
DNS的定义

• DNS是一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库
• 一个使得主机能够查询分布式数据库的应用层协议（DNS协议运行在UDP之上）

DNS提供的服务

• 主机别名： 有着复杂主机名的主机可能一个或者多个别名。在有别名的情况下，有一个规范主机名，主机别名一般比规范主机名更加容易记忆。应用程序可以调用DNS来获得主机别名对应的规范主机名以及主机的IP地址
• 邮件服务器别名： 类似于主机别名
• 负载分配： 繁忙的站点被冗余地分布在多台服务器上，每台服务器均运行在不同的端系统上，每个都有着不同的IP地址。在这种情况下，一个规范主机名对应着一个IP地址集合，DNS数据库中存储着这些IP地址。当客户对映射到某地址集合的名字发出一个DNS请求时，该服务器用IP地址的整个集合来响应，但在每个回答中循环这些地址次序。这样，DNS就在这些冗余的服务器之间循环地分配了负载。

DNS的工作机理

应用程序调用DNS客户端—>用户主机上的DNS客户端向网络中发送一个DNS查询报文—>用户主机上的DNS客户端接收到一个DNS回答报文—>这个映射结果被传递到调用DNS客户端的应用程序

• 这是一个函数调用及返回的过程！！！
• 所有的DNS请求和回答报文使用UDP数据报经53号端口发送
• 这个调用过程产生了额外的网络时延
  

DNS服务器的设计
此时DNS服务器对我们来说还是一个黑盒，我们只能知道它可以通过网络向DNS客户端返回一个主机名到IP地址的映射结果，接下来我们讨论一下DNS服务器的设计理念及工作方式。

首先我们给出一个结论，DNS服务器是以树状结构组织的一个服务器群（分布式数据库）

除了以上三种层次的DNS服务器，还有一种不包含在该层次结构中的称为本地DNS服务器的DNS服务器，它起着代理的作用
查询本地DNS服务器地址

举例：
主机 cis.poly.edu 想知道主机 gaia.cs.umass.edu的IP地址
假设本地DNS服务器的IP为dns.poly.edu
假设gaia.cs.umass.edu的权威服务器名为dns.umass.edu
以上就是主机cis.poly.edu获取主机gaia.cs.umass.eduIP地址的全过程。其中过程1是递归查询，因为dns.poly.edu以自己的名义获得映射结果，最终返回到应用程序，而过程2，4，6均是迭代查询。就拿过程2来说，根服务器收到请求后，将向本地DNS服务器返回负责edu的TLD服务器的IP地址列表，该本地 DNS务器则再次向这些 TLD 服务器之一发送查询报文，4、6与二过程类似。

• 本例中共发送了8份DNS报文，为了减少由发送DNS报文产生的网络时延，我们引入了DNS缓存技术（在一个请求链中，当某DNS服务器接收到一个回答时，它能将该回答中的信息缓存在本地存储器中。由于主机名和IP地址的映射不是永久的，因此DNS在一段时间后丢弃缓存信息）

假设DNS服务器不是树状结构组织的服务器群，而就是一台UNIX机器，会出现以下问题

• 单点故障：如果该服务器崩溃，那么整个网络都会瘫痪
• 通信容量：单个的DNS服务器必须承担世界上所有的DNS查询
• 远距离的集中式数据库：该服务器只能位于地球上的一个位置，有离的进的查询，自然就有离得远的查询，离得远的查询可能还会经历低速和拥塞的链路，这将带来很大的时延
• 维护：记录数目庞大，难以维护

DNS记录

DNS资源记录（RR）
（Name,Value,Type,TTL）TTL是该资源记录的生存时间

• Type=A，Name–主机名，Value–IP地址
  （relay1.bar.foo.com,145.37.93.126,A）
• Type=CNAME,Name–主机别名，Value–规范主机名
  （foo.com,relay1.bar.foo.com,CNAME）
• Type=MX,Name–邮件服务器别名，Value–邮件服务器的规范主机名
  （foo.com,mail.bar.foo.com,MX）
• Type=NS,Name–域（foo.com）,Value–知道如何获得该域中主机地址的权威 DNS 服务器的主机名
  (foo.com,dns.foo.com,NS)
  
  注册域名其实就是向DNS服务器群（分布式数据库）插入DNS记录！！！

DNS报文

查询DNS记录的工具-----nslookup程序