DNS( Domain Name System)是“域名系统”的英文缩写,是一种组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统,它用于TCP/IP网络,它所提供的服务是用来将主机名和域名转换为IP地址的工做。你能够把它想象成一本巨大的电话簿。 |
1、什么是DNS?html
DNS( Domain Name System)是“域名系统”的英文缩写,是一种组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统,它用于TCP/IP网络,它所提供的服务是用来将主机名和域名转换为IP地址的工做。你能够把它想象成一本巨大的电话簿。linux
举例来讲,若是你要访问域名math.stackexchange.com,首先要经过DNS查出它的IP地址是151.101.129.69。数据库
DNS就是这样的一位“翻译官”,它的基本工做原理可用下图来表示:
设计模式
2、DNS域名空间结构浏览器
域名系统做为一个层次结构和分布式数据库,包含各类类型的数据,包括主机名和域名。DNS数据库中的名称造成一个分层树状结构称为域命名空间。
根域:DNS域名使用中规定由尾部句点'.'来指定名称位于根或者更高层次的域层次结构。缓存
顶级域:用来指示某个国家、地区或者组织。采用三个字符,如com -> 商业公司,edu -> 教育机构,net -> 网络公司,gov -> 非军事机构等等。服务器
二级域:我的或者组织在Internet使用的注册名称。采用两个字符,如:cn -> 表明中国,jp -> 日本,uk -> 英国,hk -> 香港等等。网络
主机:主机名处于域名空间结构中的最底层,主机名和域名结合构成FQDN,主机名是FQDN最左端的部分。架构
3、DNS的获取流程分布式
DNS是应用层协议,事实上他是为其余应用层协议工做的,包括不限于HTTP和SMTP以及FTP,用于将用户提供的主机名解析为IP地址。
具体过程以下:
①用户主机上运行着DNS的客户端,就是咱们的PC机或者手机客户端运行着DNS客户端了。
②浏览器将接收到的url中抽取出域名字段,就是访问的主机名,好比http://www.baidu.com/,并将这个主机名传送给DNS应用的客户端。
③DNS客户机端向DNS服务器端发送一份查询报文,报文中包含着要访问的主机名字段(中间包括一些列缓存查询以及分布式DNS集群的工做)。
④该DNS客户机最终会收到一份回答报文,其中包含有该主机名对应的IP地址。
⑤一旦该浏览器收到来自DNS的IP地址,就能够向该IP地址定位的HTTP服务器发起TCP链接。
4、DNS服务的体系架构
DNS服务的做用:把域名解析为IP地址,将IP地址解析为域名。
假设运行在用户主机上的某些应用程序(如Webl浏览器或者邮件阅读器)须要将主机名转换为IP地址。这些应用程序将调用DNS的客户机端,并指明须要被转换的主机名。(在不少基于UNIX的机器上,应用程序为了执行这种转换须要调用函数gethostbyname())。用户主机的DNS客户端接收到后,向网络中发送一个DNS查询报文。全部DNS请求和回答报文使用的UDP数据报通过端口53发送(至于为何使用UDP,请参看为何域名根服务器只能有13台呢? - 郭无意的回答)通过若干ms到若干s的延时后,用户主机上的DNS客户端接收到一个提供所但愿映射的DNS回答报文。这个查询结果则被传递到调用DNS的应用程序。所以,从用户主机上调用应用程序的角度看,DNS是一个提供简单、直接的转换服务的黑盒子。但事实上,实现这个服务的黑盒子很是复杂,它由分布于全球的大量DNS服务器以及定义了DNS服务器与查询主机通讯方式的应用层协议组成。
5、DNS为何不采用单点的集中式的设计方式,而是使用分布式集群的工做方式?
DNS的一种简单的设计模式就是在因特网上只使用一个DNS服务器,该服务器包含全部的映射,在这种集中式的设计中,客户机直接将全部查询请求发往单一的DNS服务器,同时该DNS服务器直接对全部查询客户机作出响应。尽管这种设计方式很是诱人,但它不适用当前的互联网。由于当今的因特网有着数量巨大而且在持续增加的主机,这种集中式设计会有单点故障,通讯容量(上亿台主机发送的查询DNS报文请求,包括但不限于全部的HTTP请求,电子邮件报文服务器,TCP长链接服务),远距离的时间延迟(澳大利亚到纽约的举例),维护开销大(由于全部的主机名-IP映射都要在一个服务站点更新)等问题。
DNS服务器通常分三种,根DNS服务器,顶级DNS服务器,权威DNS服务器。
6、DNS服务的工做过程
当 DNS 客户机须要查询程序中使用的名称时,它会查询本地DNS 服务器来解析该名称。客户机发送的每条查询消息都包括3条信息,以指定服务器应回答的问题。
指定的 DNS 域名,表示为彻底合格的域名 (FQDN) 。
指定的查询类型,它可根据类型指定资源记录,或做为查询操做的专门类型。
DNS域名的指定类别。
对于DNS 服务器,它始终应指定为 Internet 类别。例如,指定的名称能够是计算机的彻底合格的域名,如im.qq.com,而且指定的查询类型用于经过该名称搜索地址资源记录。
DNS 查询以各类不一样的方式进行解析。客户机有时也可经过使用从之前查询得到的缓存信息就地应答查询。DNS 服务器可以使用其自身的资源记录信息缓存来应答查询,也可表明请求客户机来查询或联系其余 DNS 服务器,以彻底解析该名称,并随后将应答返回至客户机。这个过程称为递归。
另外,客户机本身也可尝试联系其余的 DNS 服务器来解析名称。若是客户机这么作,它会使用基于服务器应答的独立和附加的查询,该过程称做迭代,即DNS服务器之间的交互查询就是迭代查询。
DNS的查询过程以下所示:
一、在浏览器中输入www . qq .com 域名,操做系统会先检查本身本地的hosts文件是否有这个网址映射关系,若是有,就先调用这个IP地址映射,完成域名解析。
二、若是hosts里没有这个域名的映射,则查找本地DNS解析器缓存,是否有这个网址映射关系,若是有,直接返回,完成域名解析。
三、若是hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系,首先会找TCP/ip参数中设置的首选DNS服务器,在此咱们叫它本地DNS服务器,此服务器收到查询时,若是要查询的域名,包含在本地配置区域资源中,则返回解析结果给客户机,完成域名解析,此解析具备权威性。
四、若是要查询的域名,不禁本地DNS服务器区域解析,但该服务器已缓存了此网址映射关系,则调用这个IP地址映射,完成域名解析,此解析不具备权威性。
五、若是本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效,则根据本地DNS服务器的设置(是否设置转发器)进行查询,若是未用转发模式,本地DNS就把请求发至13台根DNS,根DNS服务器收到请求后会判断这个域名(.com)是谁来受权管理,并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息后,将会联系负责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后,若是本身没法解析,它就会找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址(http://qq.com)给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后,就会找http://qq.com域服务器,重复上面的动做,进行查询,直至找到www . qq .com主机。
六、若是用的是转发模式,此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器,由上一级服务器进行解析,上一级服务器若是不能解析,或找根DNS或把转请求转至上上级,以此循环。不论是本地DNS服务器用是是转发,仍是根提示,最后都是把结果返回给本地DNS服务器,由此DNS服务器再返回给客户机。
从客户端到本地DNS服务器是属于递归查询,而DNS服务器之间就是的交互查询就是迭代查询。