DNS原理及其解析過程剖析(圖文)

更新時間：2012年09月18日 15:06:20 作者：

我們無法記住10個以上IP地址的網站，所以我們訪問網站時，更多的是在瀏覽器地址欄中輸入域名，就能看到所需要的頁面，這是因為有一個叫DNS服務器的計算機自動把我們的域名翻譯成了相應的IP地址，然后調出IP地址所對應的網頁

網絡通訊大部分是基于TCP/IP的，而TCP/IP是基于IP地址的，所以計算機在網絡上進行通訊時只能識別如“202.96.134.133”之類的IP地址，而不能認識域名。我們無法記住10個以上IP地址的網站，所以我們訪問網站時，更多的是在瀏覽器地址欄中輸入域名，就能看到所需要的頁面，這是因為有一個叫“DNS服務器”的計算機自動把我們的域名“翻譯”成了相應的IP地址，然后調出IP地址所對應的網頁。

什么是DNS？
DNS( Domain Name System)是“域名系統”的英文縮寫，是一種組織成域層次結構的計算機和網絡服務命名系統，它用于TCP/IP網絡，它所提供的服務是用來將主機名和域名轉換為IP地址的工作。DNS就是這樣的一位“翻譯官”，它的基本工作原理可用下圖來表示。

DNS域名稱
域名系統作為一個層次結構和分布式數據庫，包含各種類型的數據，包括主機名和域名。DNS數據庫中的名稱形成一個分層樹狀結構稱為域命名空間。域名包含單個標簽分隔點，例如：im.qq.com。
完全限定的域名 (FQDN) 唯一地標識在 DNS 分層樹中的主機的位置，通過指定的路徑中點分隔從根引用的主機的名稱列表。下圖顯示與主機稱為 im 內 qq.com DNS 樹的示例。主機的 FQDN 是 im.qq.com。
DNS 域的名稱層次結構

DNS域名稱空間的組織方式
按其功能命名空間中用來描述 DNS 域名稱的五個類別的介紹詳見下表中，以及與每個名稱類型的示例。

DNS 和 Internet 域
互聯網域名系統由名稱注冊機構負責維護分配由組織和國家/地區(qū)的頂級域在 Internet 上進行管理。這些域名按照國際標準 3166。一些很多現有縮寫，保留以供組織中，以及兩個字母和三個字母的國家/地區(qū)使用的縮寫使用下表所示。一些常見的DNS域名稱如下圖：

資源記錄
DNS 數據庫中包含的資源記錄 (RR)。每個 RR 標識數據庫中的特定資源。我們在建立DNS服務器時，經常會用到SOA,NS,A之類的記錄，在維護DNS服務器時，會用到MX，CNAME記錄。
常見的RR見下圖：

Dns服務的工作過程
當 DNS 客戶機需要查詢程序中使用的名稱時，它會查詢本地DNS 服務器來解析該名稱?？蛻魴C發(fā)送的每條查詢消息都包括3條信息，以指定服務器應回答的問題。
● 指定的 DNS 域名，表示為完全合格的域名 (FQDN) 。
● 指定的查詢類型，它可根據類型指定資源記錄，或作為查詢操作的專門類型。
● DNS域名的指定類別。
    對于DNS 服務器，它始終應指定為 Internet 類別。例如，指定的名稱可以是計算機的完全合格的域名，如im.qq.com，并且指定的查詢類型用于通過該名稱搜索地址資源記錄。
    DNS 查詢以各種不同的方式進行解析?？蛻魴C有時也可通過使用從以前查詢獲得的緩存信息就地應答查詢。DNS 服務器可使用其自身的資源記錄信息緩存來應答查詢，也可代表請求客戶機來查詢或聯系其他 DNS 服務器，以完全解析該名稱，并隨后將應答返回至客戶機。這個過程稱為遞歸。
    另外，客戶機自己也可嘗試聯系其他的 DNS 服務器來解析名稱。如果客戶機這么做，它會使用基于服務器應答的獨立和附加的查詢，該過程稱作迭代，即DNS服務器之間的交互查詢就是迭代查詢。
DNS 查詢的過程如下圖所示。

1、在瀏覽器中輸入www.qq.com域名，操作系統會先檢查自己本地的hosts文件是否有這個網址映射關系，如果有，就先調用這個IP地址映射，完成域名解析。

2、如果hosts里沒有這個域名的映射，則查找本地DNS解析器緩存，是否有這個網址映射關系，如果有，直接返回，完成域名解析。

3、如果hosts與本地DNS解析器緩存都沒有相應的網址映射關系，首先會找TCP/ip參數中設置的首選DNS服務器，在此我們叫它本地DNS服務器，此服務器收到查詢時，如果要查詢的域名，包含在本地配置區(qū)域資源中，則返回解析結果給客戶機，完成域名解析，此解析具有權威性。

4、如果要查詢的域名，不由本地DNS服務器區(qū)域解析，但該服務器已緩存了此網址映射關系，則調用這個IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有權威性。

5、如果本地DNS服務器本地區(qū)域文件與緩存解析都失效，則根據本地DNS服務器的設置（是否設置轉發(fā)器）進行查詢，如果未用轉發(fā)模式，本地DNS就把請求發(fā)至13臺根DNS，根DNS服務器收到請求后會判斷這個域名(.com)是誰來授權管理，并會返回一個負責該頂級域名服務器的一個IP。本地DNS服務器收到IP信息后，將會聯系負責.com域的這臺服務器。這臺負責.com域的服務器收到請求后，如果自己無法解析，它就會找一個管理.com域的下一級DNS服務器地址(qq.com)給本地DNS服務器。當本地DNS服務器收到這個地址后，就會找qq.com域服務器，重復上面的動作，進行查詢，直至找到www.qq.com主機。

6、如果用的是轉發(fā)模式，此DNS服務器就會把請求轉發(fā)至上一級DNS服務器，由上一級服務器進行解析，上一級服務器如果不能解析，或找根DNS或把轉請求轉至上上級，以此循環(huán)。不管是本地DNS服務器用是是轉發(fā)，還是根提示，最后都是把結果返回給本地DNS服務器，由此DNS服務器再返回給客戶機。

從客戶端到本地DNS服務器是屬于遞歸查詢，而DNS服務器之間就是的交互查詢就是迭代查詢。

附錄：
本地DNS配置轉發(fā)與未配置轉發(fā)數據包分析
    新建一DNS，具體怎么建我這里就不再描述了，見我的上一篇博文《在Win2003中安裝bind【部署智能DNS】》
1、DNS服務器不設轉發(fā)
    在192.168.145.228服務器上安裝上wireshark軟件，并打開它，設置數據包為UDP過濾，在192.168.145.12客戶機上用nslookup命令查詢一下www.sohu.com，馬上可以看到本地DNS服務器直接查全球13臺根域中的某幾臺，然后一步步解析，通過遞代的方式，直到找到www.sohu.com對應的IP為220.181.118.87。
    本地DNS服務器得到www.sohu.com的IP后，它把這個IP返回給192.168.145.12客戶機，完成解析。

2、DNS服務器設置轉發(fā)

因www.sohu.com域名在第一步的驗證中使用過，有緩存，為了不受上步實驗干擾，我們在客戶機上192.168.145.12上nslookup www.baidu.com。從圖上看，本地DNS把請求轉發(fā)至192.168.133.10服務器，133.10服務器把得到的IP返回給本地DNS，然后本地DNS再把IP告訴DNS客戶機，完成解析。