内容
IP 协议的职责是“网际互连”，它在 MAC 层之上，使用IP地址把MAC编号转换成了四位数字，这就对了物理网卡的MAC地址做了一层抽象，发展出了许多玩法。例如，分为ABCDE，五种类型，公有地址和私有地址，掩码分隔子网等。只要每个小网络在IP地址这个概念上达成一致，不管他在MAC层有多大的差异，都可以接入TCP/IP协议栈，最终汇合进整个互联网。
但接入互联网的计算机越来越多，IP地址的缺点也就暴露出来了，最主要的是，他对人不友好，虽然比MAC的16进制数要好一些，但还是难于记忆和输入。那怎么解决这个问题呢？那就对IP地址，再来一次抽象，把数字形式的IP地址转换成更有意义更好记的名字，在字符串的层面上，再增加“新玩法”。于是，DNS域名系统就这么出现了。
域名的形式
在第四讲的时候说过，域名是一个有层次的结构，是一串用 " . "，分隔的多个单词，最右边被称为“顶级域名”，然后是“二级域名”，层级关系向左依次降低。
最左边是主机名，通常用来表明主机的用途，比如"www"表示提供万维网服务，"mail"表示提供邮件服务，不过也不是绝对的，名字的关键是让我们容易记忆。
比如：time.geeekbang.org. 这里的"org"就是顶级域名，"geekbang"是二级域名，"time"则是主机名。使用这个域名，DNS就会把他转换成对应的IP地址，这样就能访问极客时间的网址了。
域名不只能够代替IP地址，还有其他用途。在Apacha、Nginx这样的web服务器里，域名可以用来标识虚拟主机，决定由哪个虚拟主机来对外提供服务，比如在Nginx里就会使用"server_name"指令：
server{
listen 80;
server_name time.geekbang.org;
...
}
域名本质上还是个名字空间系统，使用多级域名就可以划分出不同的国家、地区、组织、公司、部门，每个域名都是独一无二的，可以作为一种身份的标识。
例子：
假设A公司里有个小明，B公司有个小强，于是他们就可以分别说是，“小明.A公司”“小强.B公司”，即使B公司里有个小明也不怕，可以标记为“小明.B公司”，这样可以很好地解决重名问题。
因为这个特性，域名也被扩展到了其他应用领域，比如Java的包机制就采用域名作为命名空间，只是他使用了反序。
eg：org.geekbang.time
而XML里使用URI作为名字空间，也是间接使用了域名。
域名的解析
就像IP地址，必须转换成MAC地址才能访问主机一样，域名也必须要转换成IP地址，这个过程就是域名解析。目前全世界有几亿个站点，有几十亿网民，而每天网络上发生的HTTP流量更是天文数字。这些请求绝大多是都是基于域名来访问网站的，所以DNS就成了互联网的重要基础设施，必须要保证域名解析稳定可靠、快速高效。
DNS的核心系统是一个三层的树状、分布式服务，基本对应域名的结构：
- 根域名服务器（Root DNS Server）:
管理顶级域名服务器，返回“com” “net” “cn”等顶级域名服务器的IP地址 - 顶级域名服务器（Top-level DNS Server）
管理各自域名下的权威域名服务器，比如com顶级域名服务器可以返回apple.com域名服务器的IP地址 - 权威域名服务器（Authoritative DNS Server）
管理自己域名下主机的IP地址，比如apple.com权威域名服务器可以返回www.apple.com的IP地址
域名架构
在这里，根域名服务器是关键，他必须是众所周知额，否则下面的各级服务器就无从谈起了，全世界共有13组根域名服务器，又有数百台的镜像，保证一定能够被访问到。有了这个系统之后，任何一个域名都可以在这个树形结构里从顶至下进行查询，就好像是把域名从右到左按顺序走了一遍，最终就获得了域名对应的IP地址。
eg:
要访问，"www.apple.com"，就要进行下面的三次查询：
- 访问根域名服务器，他会告诉你 "com"顶级域名服务器的地址；
- 访问"com"顶级域名服务器，他再告诉你"apple.com"域名服务器的地址；
- 最后访问"apple.com"域名服务器，就得到了"www.apple.com"的地址。
DNS系统的缓存环节
虽然核心的DNS系统遍布全球，服务能力很强也很稳定，但如果全世界的网民都往这个系统里挤，即使不挤瘫痪了，访问速度也会很慢。所以在核心DNS系统之外，还有两种手段用来减轻域名解析的压力，并且能够更快地获取结果，基本思路就是“缓存”。
大公司自己的DNS服务器：代理向
首先，许多大公司、网络运行商都会建立自己的DNS服务器，作为用户DNS查询的代理，代替用户访问核心DNS系统。这些野生服务器被称为“非权威域名服务器”，可以缓存之前的查询结果，如果已经有了记录，就无需再向根服务器发起查询，直接返回对应的IP地址。这些DNS服务器的数量，要比核心系统的服务器多很多，而且大多部署在离用户很近的地方。比较知名的DNS有，Google的"8.8.8.8", Microsoft 的"4.2.21"，还有CloudFlare的"1.1.1.1"等等。
操作系统缓存+host文件
另外，操作系统还有一个特殊的“主机映射”文件，通常是一个可编辑的文本，在Linux里是“/etc/hosts”，在windows里是“C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts”，如果操作系统在缓存里找不到DNS记录，就会找到这个文件。
有了上面的野生DNS服务器、操作系统缓存和hosts文件后，很多域名解析的工作就不用“跋山涉水”了，直接在本地或本机就能解决，不仅方便了用户，也减轻了各级DNS服务器的压力，效率就大大提升了。
在Nginx里有这么一条配置指令“resolver”，他是用来配置DNS服务器的，如果没有它，那么Nginx就无法查询域名对应的IP，也就无法反向代理到外部的网站：
resolver 8.8.8.8 valid=30s; # 指定 Google 的 DNS，缓存 30 秒
域名的新玩法
域名和IP地址相比，多了很多可以玩的地方。
重定向
因为域名代替了IP地址，所以可以让对外服务的域名不变，而主机的IP地址任意变动。当主机有情况需要下线、迁移时，可以更改DNS记录，让域名指向其他机器。
eg：
你有一台"buy.tv"的服务器要临时停机维护，那你就可以通知DNS服务器，“我这个buy.tv域名的地址变了啊，原先是1.2.3.4，现在是5.6.7.8，麻烦你改一下。”DNS于是就修改内部的IP地址映射关系，之后再有访问buy.tv的请求，就不走1.2.3.4这台主机，改由5.6.7.8来处理，这样就可以保证业务服务不中断。搭建名字服务器
因为域名是一个名字空间，所以可以使用bind9等开源软件搭建一个在内部使用的DNS，作为名字服务器。这样我们开发的各种内部服务就都用域名来标记，比如数据库服务都用域名“mysql.inner.app”，商品服务都用“goods.inner.app”，发起网络通信时，就不必再使用写死的IP地址了，可以直接用域名，而且这种方式也兼具了第一种玩法的优势。基于域名实现的负载均衡
1）第一种方式，因为域名解析可以返回多个IP地址，所以一个域名可以对应多台主机，客户端收到多个IP地址后，就可以自己使用轮询算法依次向服务器发起请求，实现负载均衡。
2）第二种方式，域名解析可以配置内部的策略，返回离客户端最近的主机，或者返回当前服务质量最好的主机，这样在DNS端把请求分发到不同的服务器，实现负载均衡。
前面提到的都是可信的DNS，如果有一些不怀好意的DNS，那么他也可以在域名这方面做手脚，弄一些比较恶意的玩法：
- 域名屏蔽，对域名直接不解析，返回错误，让你无法拿到IP地址，也就无法访问网址。
- 域名劫持/域名污染，你要访问A网站，DNS却给了你B网站。
小结
- 域名使用字符串来代替IP地址，方便用户记忆，本质上一个名字空间系统；
- DNS就像是我们现实世界里的电话本、查号台，统管着互联网世界里的所有网站，是一个超级大管家；
- DNS是一个树状的分布式查询系统，但为了提高查询效率，外围有多级缓存；
- 使用DNS可以实现基于域名的负载均衡，既可以在内网，也可以在外网。
额外
- 早期的域名系统只支持英文，而且顶级域名被限制在三个字符内，但随着互联网的发展现在已经解除了这些限制，可以使用中文做域名，而且在com, net, gov等之外新增了asia, media, museum等许多新类别的顶级域名。
- 域名的总长度限制在253个字符内，而一级域名长度不能超过63个字符。
- 域名是大小写无关，但通常都是用小写的形式
- 过长的域名或过多的层次关系，也会导致与IP地址同样难于记忆的问题，所以常见的域名大都是两级或三级，四级以上的很少见。
- 解析流程： www.不存在.com -> Hosts 文件 -> 操作系统本地缓存 -> 非权威域名服务器查询其缓存 -> 查询根域名、顶级域名、以及域名服务器，当后面的查询得到结果时，将会写入本地缓存
- DNS失效会怎么样？： 首先，我们的目标的 IP 地址就会因此无法被正确解析到，因此将无法打开页面，即域名屏蔽；如果 DNS 错误得将域名解析道错误的 IP 地址上，即域名污染。
