DNS

DNS(Domain Name System),主要作用是将域名转成 IP,本文主要讲解了 DNS 的一些基础知识,以及 DNS 转换域名的过程。

DNS 是什么

绝大多数网络通信都是基于 TCP/IP 协议,而 TCP/IP 协议的基础是 IP,所以网络中的计算机进行通信都是基于 IP 而不是我们在浏览器中输入的域名。DNS 全程是 Domain Name System,作用其实非常简单,就是将输入的域名翻译成对应的IP。
使用 dig 命令可以帮助我们知道 DNS 做了什么。

dig命令
  1. 查询的参数以及一些统计信息。
  2. 想要查询的信息,比如这次是要找 ditu.amap.com 的 A 记录(实际 IP 地址)。
  3. DNS 服务器的答复信息,通过各种 CNAME 记录跳转之后找到最终的 A 记录,203.119.214.249,这个也就是我们想要 DNS 服务帮我们做的:域名-->IP。
  4. 一些传输信息,本机使用的 DNS 服务器,查询耗时,消息大小等。

基本概念

在分析 DNS 查询过程之前需要了解一些 DNS 相关的基本概念。

DNS 记录类型

域名与 IP 之间的对应关系,称为"记录"(record)。根据使用场景,"记录"可以分成不同的类型(type),前面已经看到了有 A 记录和 CNAME 记录。
常用的记录类型有如下这些:

类型 名称 说明
A 地址记录(Address) 返回域名指向的 IP 地址
CNAME 地址记录(Address) 返回另一个域名,即当前查询的域名是另一个域名的跳转
NS 域名服务器记录(Name Server) 返回保存下一级域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域名,不能设置为IP地址,为保证服务的可靠性,NS 一般至少有 2 条
MX 邮件记录(Mail eXchange) 返回接收电子邮件的服务器地址
PTR 逆向查询记录(Pointer Record) 只用于从 IP 地址查询域名

域名的组成

域名的组成结构为:主机名.次级域名.顶级域名.根域名
在第一个图中可以看到每个域名跟我们印象的域名不大相同,在每个域名的后面都会跟一个“.”。这是因为实际上所有的域名后面都有一个“.”,而这个点其实是“.root”的缩写代表的是“根域名”。而根域名对所有的域名都相同,所以在平时的使用中可以省略,而在域名解析中却是至关重要。
根域名的下一级,叫做"顶级域名"(top-level domain,缩写为 TLD),比如 .com、.cn;再下一级叫做"次级域名"(second-level domain,缩写为 SLD),比如 ditu.amap.com 里面的 .amap,这一级域名是用户可以注册的;再下一级是主机名(host),比如 ditu.amap.com 里面的 ditu,又称为"三级域名",这是用户在自己的域里面为服务器分配的名称,是用户可以任意分配的。
ditu(三级域名).amap(次级域名).com(顶级域名).root(根域名)

查询过程

DNS 服务是根据域名层级,分级进行查询,从根域名开始,依次查询每一级域名的 NS 记录,直到查到最终的 IP 地址。

  1. 从"根域名服务器"查到"顶级域名服务器"的 NS 记录和 A 记录(IP 地址)
  2. 从"顶级域名服务器"查到"次级域名服务器"的 NS 记录和 A 记录(IP 地址)
  3. 从"次级域名服务器"查出"主机名"的 IP 地址

根域名服务器

我们可以看到查找过程是从“根域名服务器”开始,那么从哪里知道“根域名服务器”呢?其实“根域名服务器"的 NS 记录和 IP 地址一般是不会变化的,所以内置在 DNS 服务器里面,世界上一共有十三组根域名服务器,从 a.root-servers.net 一直到 m.root-servers.net

DNS 解析过程

DNS解析

有了以上的知识后,借助 dig 命令 +trace 可以看到 DNS 整体的分级查询过程,其中黄色框中是逐级要获取的域名地址,红色框中是从哪里获取的结果,我们可以看到首先获取的是a-m的根域名服务地址,再逐级获取 .com-->amap.com-->ditu.amap.com,最终我们可以得到一条名为zone.wagbridge.gaode.com. 的 CNAME 记录。
我们可以使用 dig ns amap.com 来查看每级的 NS 记录信息,同样可以印证上图里面 ditu.amap.com 的数据返回地址。

dig ns

Q&A

为什么要有 CNAME

这对于需要在同一个IP地址上运行多个服务的情况来说非常方便。若要同时运行文件传输服务和 Web 服务,则可以把 ftp.example.comwww.example.com 都指向 DNS 记录 example.com,而后者则指向 IP 地址的 A 记录。如此一来,若服务器 IP 地址改变,则只需修改 example.com 的 A 记录即可。

DNS 解析中的 DS,RRSIG 是什么

DNS 的原始设计不包含任何安全细节,域名系统安全扩展(DNSSEC)尝试在其中添加安全性,同时仍保持向后兼容性。DNSSEC 旨在保护应用程序,免受伪造或不当操纵的 DNS 数据所造成的影响(例如域名服务器缓存污染的数据)。来自 DNSSEC 保护区的所有答案都经过数字签名。通过检验数字签名,DNS 解析器可以核查信息是否与区域所有者发布的信息相同(未修改和完整),并确系实际负责的 DNS 服务器所提供。
新增三种资源记录类型:RRSIG (Resource Record Signature)、DNSKEY (DNS Public Key)、DS (Delegation Signer)。

DNS 原理入门
维基百科
台湾大学

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