计算机网络——应用层之域名系统(DNS)

Posted 2022-06-08 _瞳孔

DNS是域名系统,Domain Name System的缩写,是一个服务。DNS就是把域名解析为IP地址，提供我们上网，我们能够上网最终是找到IP地址。

DNS的作用：

• Internet上连接无数的计算机，每台计算机都是通过IP地址来标识的。但是IP地址不便记忆，用户在访问网络时喜欢用便于记忆的域名来代替32位IP地址。例如:
  • 合肥工业大学电子邮件服务器的域名：hfut.edu.cn
  • 合肥工业大学主页的域名：www.hfut.edu.cn
• 网络上的主机和路由器只识别IP地址，所以需要DNS将域名转化为相应的IP地址。
• 一个良好的域名系统应该满足以下条件
  • 首先，主机名称是全局唯一的，即能够在整个因特网通用
  • 其次，要便于管理，因特网中的主机名称的管理工作包括名称分配、名称确认和名称回收等
  • 最后，要便于映射，即便于名称与IP地址之间的映射。名字到 IP 地址的解析是由若干个域名服务器程序完成的。域名服务器程序在专设的节点上运行，运行该程序的机器称为域名服务器。

域名体系结构：

域名格式：….三级域名.二级域名.顶级域名，例：www.hfut.edu.cn

早期因特网用户很少，只用一级命名就可以标识全部网络用户。此时，采用的域名结构是平面型命名机制。这种命名机制的优点是名称简短，结构简单，每台主机名由一个字符串组成，没有进一步的层次结构。随着网络用户的大量增加，域名冲突的可能性越来越大，单一的中央管理机构的工作负担也变得越来越重，集中式单一映射表要响应大量主机的映射请求，所以地址映射效率也越来越低，在这种情况下，因特网采用了层次型命名机制

• 7个传统的通用域名分别是：.com（公司企业），.net（网络服务机构），.org（非盈利组织），.int（国际组织），.edu（美国教育机构），.gov（美国政府部门），.mil（美国军事部门）。
• 域名只是一个逻辑概念，并不反映计算机所在的物理位置，它与IP子网也没有关系。例如，计算机系服务器和英语系服务器可能在同一幢大楼内，并共用一个LAN，但它们可以有各自的域名。
• DNS不区分大小写字母，每级域名不超过63个字母或数字，完整的域名不超过255个字符
• DNS不限制一个域名包含多少个下级域名，也不规定每一级域名的含义，各级域名由其上一级的域名管理机构管理。例如，要想命名vlsi.cs.gale.edu，则需经过cs，gale，edu的批准
• Internet上主机的域名具有唯一性，因此Internet的域名资源非常有限、宝贵，好的域名具有非常大的商业价值。目前它由全球各组织或政府指定的部门进行管理，并用全球分布的DNS服务器进行域名的解析处理。
• 理论上，Internet域名（尤其是国际域名）的注册没有任何限制，只要注册前还没有被注册过就可以。注册可以通过相应的机构或其代理进行，在他们的网站上可以在线注册。如果域名注册中涉及恶意抢注、品牌保护或知识产权等方面纠纷，可以通过世界知识产权组织（WIPO）或我国的工商机构进行仲裁。
• 顶级域名由设在美国的 Internet 网络信息中心（Internet Network Information Center，InterNIC）负责管理，顶级域名分为两大类：通用和国家。一个组织可以挂在国家顶级域，也可挂在通用顶级域名下，但基本上只挂在一个顶级域下
• 中国互联网络信息中心（CNNIC）是CN域名的注册管理机构，负责运行和管理相应的CN域名系统，维护中央数据库。主要职责如下：
  • （1）运行、维护和管理CN域名服务器和相关资料，保证CN域名系统有效运行。
  • （2）授权CN域名注册服务机构提供CN域名注册服务。作为CN域名注册管理机构，CNNIC不再直接对最终用户提供CN域名注册相关服务，域名注册服务将转由CNNIC认证的域名注册服务机构提供。
  • （3）建议为主机确定域名时应尽量使用有意义的字符。
  • （4）一个域名对应一个IP地址，但是一个IP地址可对应多个域名。例如，一台计算机有一个IP地址，但是该主机既可以作为邮件服务器，也可以作为WWW服务器，因而可以有多个域名。
  • （5）主机的IP地址和域名从使用的角度看没有区别。但是，如果使用的系统中没有域名服务器，则只能使用IP地址而不能使用域名。

域名的解析：

• DNS实际上是由许多域名服务器组成的分布式数据库，实现域名与IP地址的解析。
• 域名解析方法：
  • 静态解析
  • 动态解析

静态解析：静态域名解析是通过客户机上的一个解析文件（hosts文件）来进行的。在Windows中，该文本文件位于系统文件夹下的\\system32\\drivers\\etc文件夹中，包含一个域名与IP地址的映射表。由于hosts文件必须由人工维护，不能及时反映域名的变化，并且管理的工作量也很大。

动态域名解析：

• 首先由本地域名服务器解析，如果本地没有找到，则递交给根域名服务器解析，根域名服务器根据待解析的域名，找到下属的授权域名服务器，并将授权域名服务器的IP地址返回给本地域名服务器。
• 本地域名服务器直接向授权域名服务器进行查询，得到域名对应的IP地址。
• 本地域名服务器维护一个高速缓存，存放最近用过的域名以及从何处得到其IP地址的记录。这样，可通过高速缓存直接找到根域名服务器下属的授权域名服务器，从而减轻根域名服务器的负担。

域名缓存机制的益处：

• 域名解析的高效性：本地的一个客户端在解析过某个域名后，其他的客户端对该域名的解析就可以在本地的域名解析服务器缓存中快速命中，极大提高了域名解析的效率。
• 域名解析处理的分布性：通过地理上分散的域名解析服务器缓存的解析处理，将最终的域名解析处理分布到当地（或就近）的域名解析服务器进行处理，极大缓解了该域名管理服务器的解析处理压力。
• 域名解析的可靠性：通过分布的解析服务器的协同处理，提高了整个域名解析系统的可靠性，局部的域名服务器故障不会导致整个域名服务系统的瘫痪。

域名的管理和解析总结：

• 要实现DNS域名解析，网络系统中必须至少设置一台服务器作为DNS的解析服务器，同时让客户端的DNS域名解析都指向这台服务器；
• 要实现本域及下级子域的管理，网络系统中必须至少设置一台服务器作为DNS的管理服务器，同时让上级域名管理服务器有关这个域的管理都赋予这台服务器。
• 实际应用中，这两种服务器通常都合二为一，笼统地称为DNS服务器。

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