关于DNS解析

这篇文章在说什么

一、域名的结构
二、DNS解析流程

前奏

在进入正题以前能够先适当的引入IP概念，以便下面的流畅阅读。

一、[什么是IP地址？](https://segmentfault.com/a/1190000022864573)
IP地址至关于网络中的身份惟一认证ID

正题

 DNS：(Domain Name System)域名解析系统

域名解析系统，听着还挺费解的，咱们知道当咱们浏览器输入网址的时候，输入的是一串域名，例如: www.google.com，可是咱们在委托咱们的操做系统发送消息时，却不是靠域名来找到对应的服务器，靠的的IP地址（这是TCP/IP协议的要求）。这个时候，所须要作的就是经过域名解析，来拿到咱们的IP地址。

域名的结构

域名能够经过 .拆分红几个部分，从右到左依次是：顶级域名、二级域名、三级域名...

DNS解析流程

因此当咱们输入网址，去请求资源的话，那它又是如何办到的呢？

简单来讲：DNS解析过程属于应用层协议(不知道应用层也不影响解析流程)，当咱们生成http报文以后，就会在查找浏览器/host/本地/网关/本地DNS服务器/IPS/根域名服务器等中是否有DNS缓存，若是有的话，优先取缓存数据，不然，会经过主机上运行的DNS客户端（咱们的计算机上会有相应的DNS客户端，又称DNS解析器）向DNS服务器发送查询报文，DNS服务器再根据查询消息返回响应内容。

查询报文

域名、类型（表示域名对应什么类型的记录，类型为MX时，表示域名对应的是邮件服务器，类型为A时，对应的IP地址）、以及Class（Class的值用来识别网络信息，如今互联网没有其余网络，因此永远是IN）。DNS服务器会根据查询消息来查询对应的消息记录。

邮件查询

邮件的记录类型是MX，又称为邮件交换记录。它是经过邮件地址的”@“符号后面的域名，获得对应的邮件服务器。DNS服务器会返回邮件服务器的域名和优先级。（邮件地址有可能对应多个邮件服务器，须要根据优先级来判断哪一个服务器优先查询。数值越小越优先。）由于最终也须要获得邮件服务器的IP地址，因此拿到邮件的服务器域名后最终又会解析成IP地址返回客户端。

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演示

光说没用，咱们能够来演示一波，当咱们查询www.google.com时：

DNS客户端的请求报文

;; QUESTION SECTION:
;www.google.com.            IN    A

DNS服务器返回的查询结果
只有1个A记录表明，只有一个IP地址。221是缓存时间，表明221s内不用从新查询。

;; ANSWER SECTION:
www.google.com.        221    IN    A    8.7.198.45

NS记录
即域名服务器记录（Name Server），用来指定该域名由那个DNS域名服务器解析。

;; AUTHORITY SECTION:
google.com.        51    IN    NS    ns4.google.com.
google.com.        51    IN    NS    ns3.google.com.
google.com.        51    IN    NS    ns1.google.com.
google.com.        51    IN    NS    ns2.google.com.

DNS域名服务器的IP地址

;; ADDITIONAL SECTION:
ns1.google.com.        266    IN    A    216.239.32.10
ns1.google.com.        197    IN    AAAA    2001:4860:4802:32::a
ns2.google.com.        280    IN    A    216.239.34.10
ns2.google.com.        197    IN    AAAA    2001:4860:4802:34::a
ns3.google.com.        55    IN    A    216.239.36.10
ns3.google.com.        104    IN    AAAA    2001:4860:4802:36::a
ns4.google.com.        299    IN    A    216.239.38.10
ns4.google.com.        92    IN    AAAA    2001:4860:4802:38::a

邮件的DNS查询
能够看到DNS服务器返回了五个服务器域名以及优先级。

记录类型还有不少种

想了解的能够 => 记录类型

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当浏览器发起请求

直接上图吧~说太多都没有用~

• 当咱们的浏览器发起http请求时，首先会先查询浏览器是否有DNS缓存
• 浏览器没有缓存，则会找到计算机的本地hosts文件，是否存在映射关系。

hosts文件地址
Mac：/etc/hosts
Windows 7: C:\\**Windows**\\System32\\drivers\\etc

咱们能够看到，下图中有域名对应着IP
就至关于告诉计算机，若是我访问这个域名，那你就去这个ip地址找资源吧~

• 若是hosts文件不存在映射关系，那么会去找DNS的本地缓存。
• 本地没有缓存的话，则会经过咱们本地设置的DNS服务器地址，去找本地DNS服务器要资源。通常来讲本地DNS服务器都会有一份缓存，若是有的话，就直接将缓存的内容传回去，没有的话，那么它就会去找根服务器。

说到这里，那咱们停一下，如今是否是有两个疑问
一、究竟什么是本地服务器呢？
二、若是本地有缓存又要怎么办？
留着最后回答~
咱们先来解释图中本地DNS服务器与DNS服务器之间的关系，以及什么是根服务器。

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DNS服务器之间的联系

DNS服务器相互之间的联系是：管理下一级域名的服务器会将本身注册到管理上级域名的DNS服务器上。

因此，当咱们从根域名服务器一层层往下找，就能够找到当前域名所在的DNS服务器了。

什么是根域名服务器

前面说了域名的结构，可是在咱们的互联网中，还有一个鲜为人知的地方，叫作根域。它处于一级域名（顶级域名）的上方，根域没有本身的名字（不配有姓名），咱们在输入域名时常常省略了它。它是一个点，是的，就是一点”.”，若是要代表根域，那么域名就会写成这样：”www.youzan.com.”没在域名的最后加一个句号。通常都不会写句号。根域名服务器管理的不是全部的域名，而是管理一级域名的服务器所在地址，好比管理着com域名服务器的地址。

不少资料上说，全世界IPv4根域名服务器只有13台。
13台根域名服务器的名字是从A-M。
1个主根服务器在美国，其他为12个辅根服务器，美国(9)，英国(1)，瑞典(1)，日本(1)。
有人是否是想问为何中国没有？嗯，就是没有。
（由于互联网起源于美国，一开始只有美国有互联网，大部分在美国无可厚非。）
可是中国有IPv4镜像根服务器。
编号相同的镜像根服务器使用同一个IP。
因此，其实上面的说法是不精准的，根域名服务器其实有不少台，可是服务器的IP地址只有13个。

题外话：IPv6根服务器中国有4个，一个主根，三个辅根。

主根和辅根的区别：主根和辅根的数据是一致的，当有新的域名出现时，会先更新到主根服务器，再复制到辅根服务器。

镜像服务器：至关于镜子里的你，除了不是真正的你，也具备你的特征。就像你的桌面图标生成一个快捷方式的图标同样。

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如今咱们了解了DNS服务器之间的联系，那么咱们回到流程图中：

• 本地DNS服务器先是去根服务器找域名的ip，根域名服务器没有，给了他com域名服务器的ip。
• 可是com域名服务器也不知道www.test.com的ip，可是知道test.com在哪台域名服务器上。
• 最终，找到了www.test.com

QA环节

一、究竟什么是本地服务器呢？
当咱们打开网络配置的时候，会看到有一个DNS IP地址，这个IP地址则是咱们指向的本地DNS服务器地址。
不一样的操做系统设置方式不同，DNS服务器的地址能够是提早设置好的也能够是自动分配的，MacOS的长这样：

在咱们非手动设置的状况下：若是咱们的网络是直连的运营商网络，通常而言那咱们的本地DNS则是ISP运营商IP地址。
若是咱们设置了转发(使用了路由器)，那咱们的地址极有多是192.168.1.1（如上图），路由器自己，咱们的路由器会将请求转发到上层DNS，也就是ISP运营商DNS服务器。

二、若是本地有缓存又要怎么办？
因此之后若是页面打不开了，能够先清除浏览器或者电脑的DNS缓存试试，看是不是由于本地的缓存致使域名解析错误。

清除DNS缓存：
Mac(10.13.6): sudo dscacheutil -flushcache
Window: ipconfig /flushdns
谷歌浏览器：chrome://net-internals/#events.

三、为何服务器的IP地址只有13个？

由于DNS查询用的是UDP，而不是TCP。
UDP 实现中能保证正常工做的最大包是 512 字节，因此只能13个根服务器地址。
想要了解更多，请进入[传送门](https://jaminzhang.github.io/dns/The-Reason-of-There-Is-Only-13-DNS-Root-Servers/)

四、IPv4与IPv6的区别

IPv4：由32位二进制数组成
IPv6：可由128位二进制组成
[详文可阅读](https://zhuanlan.zhihu.com/p/50747832)

五、为何须要域名解析，而不直接是IP？

一、域名好记，给你ip，你能够记几个ip地址哇
二、不一样域名能够对应同一个IP
三、服务器IP变了咋办
四、TCP/IP协议的须要

参考资料：
《网络是怎么链接的》