DNS何时使用TCP协议，何时使用UDP协议？

Posted 2023-04-06

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了DNS何时使用TCP协议，何时使用UDP协议？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

参考技术A 刚被设计出来的 DNS 就会同时使用 UDP 和 TCP 协议，对于绝大多数的 DNS 查询来说都会使用 UDP 数据报进行传输，TCP 协议只会在区域传输（它的作用就是在多个命名服务器之间快速迁移记录，由于查询返回的响应比较大，所以会使用 TCP 协议来传输数据包）的场景中使用，其中 UDP 数据包只会传输最大 512 字节的数据，多余的会被截断；DNS 记录中存储的数据会越来越多，同时显示的指出了发现 UDP 包被截断时应该通过 TCP 协议重试。

使用 UDP 进行传输的 DNS 查询和响应最大不能超过 512 字节，不能支持大量 IPv6 地址或者 DNS 安全签名等记录的传输；

EDNS 为 DNS 提供了扩展功能，让 DNS 通过 UDP 协议携带最多 4096 字节的数据；能够帮助我们在一定程度上解决大数据包被截断的问题，减少了使用 TCP 协议进行重试的需要，但是由于最大传输单元的限制，这并不能解决所有问题。所以提出了使用 TCP 协议作为主要协议来解决 UDP 无法解决的问题，TCP 协议也不再只是一种重试时使用的机制

现在的网路状况使我们不仅遇到了 IPv4 即将无法分配的状况，而且还需要引入 DNSSEC 等机制来保证 DNS 查询和请求的完整性以及传输安全，总而言之，DNS 协议需要处理的数据包越来越大、数据也越来越多，但是『为什么当需要传输的数据较多时我们就必须使用 TCP 协议呢？』，如果继续使用 UDP 协议就不能完成 DNS 解析么。

从理论上来说，一个 UDP 数据包的大小最多可以达到 64KB，这对于一个常见的 DNS 查询其实是一个非常大的数值；但是在实际生产中，一旦数据包中的数据超过了传送链路的最大传输单元（MTU，也就是单个数据包大小的上限，一般为 1500 字节），当前数据包就可能会被分片传输、丢弃，部分的网络设备甚至会直接拒绝处理包含 EDNS 选项的请求，这就会导致使用 UDP 协议的 DNS 不稳定。

TCP 作为可靠的传输协议，可以非常好的解决这个问题，通过序列号、重传等机制能够保证消息的不重不漏，消息接受方的 TCP 栈会对分片的数据重新进行拼装，DNS 等应用层协议可以直接使用处理好的完整数据。同时，当数据包足够大的时候，TCP 三次握手带来的额外开销比例就会越来越小，与整个包的大小相比就会趋近于 0

所以，我们在 DNS 中存储较多的内容时，TCP 三次握手以及协议头带来的额外开销就不是关键因素了，不过我们 TCP 三次握手带来的三次网络传输耗时还是没有办法避免的，这也是我们在目前的场景下不得不接受的问题。

很多人认为 DNS 使用了 UDP 协议来获取域名对应的 IP 地址，这个观点虽然没错，但是还是有一些片面，更加准确的说法其实是 DNS 查询在刚设计时主要使用 UDP 协议进行通信，而 TCP 协议也是在 DNS 的演进和发展中被加入到规范的：

DNS 查询选择 UDP 或者 TCP 两种不同协议时的主要原因：

无论是选择 UDP 还是 TCP，最核心的矛盾就在于需要传输的数据包大小，如果数据包小到一定程度，UDP 协议绝对最佳的选择，但是当数据包逐渐增大直到突破 512 字节以及 MTU 1500 字节的限制时，我们也只能选择使用更可靠的 TCP 协议来传输 DNS 查询和相应。

为什么 DNS 会使用 UDP 协议，假如使用 TCP 协议又会发生什么呢？

DNS何时使用TCP协议，何时使用UDP协议

DNS同时占用UDP和TCP端口53是公认的，这种单个应用协议同时使用两种传输协议的情况在TCP/IP栈也算是个另类。但很少有人知道DNS分别在什么情况下使用这两种协议。

先简单介绍下TCP与UDP。

TCP是一种面向连接的协议，提供可靠的数据传输，一般服务质量要求比较高的情况，使用这个协议。UDP---用户数据报协议，是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。

TCP与UDP的区别：

UDP和TCP协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。TCP协议中包含了专门的传递保证机制，当数据接收方收到发送方传来的信息时，会自动向发送方发出确认消息；发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息，否则将一直等待直到收到确认信息为止。与TCP不同，UDP协议并不提供数据传送的保证机制。如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢失，协议本身并不能做出任何检测或提示。因此，通常人们把UDP协议称为不可靠的传输协议。相对于TCP协议，UDP协议的另外一个不同之处在于如何接收突发性的多个数据报。不同于TCP，UDP并不能确保数据的发送和接收顺序。事实上，UDP协议的这种乱序性基本上很少出现，通常只会在网络非常拥挤的情况下才有可能发生。

既然UDP是一种不可靠的网络协议，那么还有什么使用价值或必要呢？其实不然，在有些情况下UDP协议可能会变得非常有用。因为UDP具有TCP所望尘莫及的速度优势。虽然TCP协议中植入了各种安全保障功能，但是在实际执行的过程中会占用大量的系统开销，无疑使速度受到严重的影响。反观UDP由于排除了信息可靠传递机制，将安全和排序等功能移交给上层应用来完成，极大降低了执行时间，使速度得到了保证。

DNS在进行区域传输的时候使用TCP协议，其它时候则使用UDP协议；

DNS的规范规定了2种类型的DNS服务器，一个叫主DNS服务器，一个叫辅助DNS服务器。在一个区中主DNS服务器从自己本机的数据文件中读取该区的DNS数据信息，而辅助DNS服务器则从区的主DNS服务器中读取该区的DNS数据信息。当一个辅助DNS服务器启动时，它需要与主DNS服务器通信，并加载数据信息，这就叫做区传送（zone transfer）。

为什么既使用TCP又使用UDP？

首先了解一下TCP与UDP传送字节的长度限制：
UDP报文的最大长度为512字节，而TCP则允许报文长度超过512字节。当DNS查询超过512字节时，协议的TC标志出现删除标志，这时则使用TCP发送。通常传统的UDP报文一般不会大于512字节。

区域传送时使用TCP，主要有一下两点考虑：

1. 辅助域名服务器会定时（一般是3小时）向主域名服务器进行查询以便了解数据是否有变动。如有变动，则会执行一次区域传送，进行数据同步。区域传送将使用TCP而不是UDP，因为数据同步传送的数据量比一个请求和应答的数据量要多得多。

2. TCP是一种可靠的连接，保证了数据的准确性。

域名解析时使用UDP协议：

客户端向DNS服务器查询域名，一般返回的内容都不超过512字节，用UDP传输即可。不用经过TCP三次握手，这样DNS服务器负载更低，响应更快。虽然从理论上说，客户端也可以指定向DNS服务器查询的时候使用TCP，但事实上，很多DNS服务器进行配置的时候，仅支持UDP查询包。