DNS原理

kailian 2016-07-16

DNS简介

DNS全称Domain Name System，即域名解析系统。

域名(domain name)是IP地址的代号，域名解析系统(DNS, domain name system)就负责将域名翻译为对应的IP地址。DNS协议主要基于UDP，是应用层协议。

1、在浏览器的地址栏输入域名，而不是IP地址。减轻了互联网用户的记忆负担。

2、网站可能会变更IP地址。可以更改DNS中的对应关系，从而保持域名不变，而IP地址更新。

域名和IP地址的对应关系存储在DNS服务器(DNS server)中

域名的层级结构

主机名.次级域名.顶级域名.根域名

host.sld.tld.root

DNS解析过程

以下步骤中，DNS缓存中存在域名对应IP则DNS解析成功，若DNS服务器缓存中不存在域名对应IP，则自动进入下一步

  1. 浏览器缓存，当用户通过浏览器访问某域名时，浏览器首先会在自己的缓存中查找是否有该域名对应的IP地址

  2. 系统缓存，检查用户计算机系统Hosts文件是否有该域名对应IP；

  3. 路由器缓存，当浏览器及系统缓存中均无域名对应IP则进入路由器缓存中检查，以上三步均为客服端的DNS缓存；

  4. ISP（互联网服务提供商）DNS缓存，当在用户客服端查找不到域名对应IP地址，则将进入ISP DNS缓存中进行查询。比如你用的是电信的网络，则会进入电信的DNS缓存服务器中进行查找；

  5. 根域名服务器，全球仅有13台根域名服务器，1个主根域名服务器，其余12为辅根域名服务器。根域名收到请求后会查看区域文件记录，若无则将其管辖范围内顶级域名（如.com）服务器IP告诉本地DNS服务器；

  6. 顶级域名服务器，顶级域名服务器收到请求后查看区域文件记录，若无则将其管辖范围内主域名（如ecdoer.com）服务器的IP地址告诉本地DNS服务器；

  7. 主域名服务器，主域名服务器接受到请求后查询自己的缓存，如果没有则进入下一级域名服务器（www.ecdoer.com）进行查找，并重复该步骤直至找到正确纪录；

  8. 保存结果至缓存，本地域名服务器把返回的结果保存到缓存，以备下一次使用，同时将该结果反馈给客户端，客户端通过这个IP地址与web服务器建立链接

hosts 映射

可以配置本地的域名解析

cat /etc/hosts
##
# Host Database
#
# localhost is used to configure the loopback interface
# when the system is booting.  Do not change this entry.
##
127.0.0.1	localhost
255.255.255.255	broadcasthost
::1             localhost

DNS查询

查询是否正常解析

nslookup kailian.github.io
Server:		202.96.134.33
Address:	202.96.134.33#53

Non-authoritative answer:
kailian.github.io	canonical name = github.map.fastly.net.
github.map.fastly.net	canonical name = prod.github.map.fastlylb.net.
Name:	prod.github.map.fastlylb.net
Address: 151.101.36.133

查询注册情况

whois github.com

Whois Server Version 2.0

Domain names in the .com and .net domains can now be registered
with many different competing registrars. Go to http://www.internic.net
for detailed information.

GITHUB.COM.KHALEDELANSARI.COM
GITHUB.COM

...

dig显示整个查询过程

dig kailian.github.io

# 查询参数和统计
<<>> DiG 9.8.3-P1 <<>> kailian.github.io
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 60058
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 3, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 0

# 查询内容
;; QUESTION SECTION:
;kailian.github.io.		IN	A

# DNS答复
;; ANSWER SECTION:
kailian.github.io.	2566	IN	CNAME	github.map.fastly.net.
github.map.fastly.net.	600	IN	CNAME	prod.github.map.fastlylb.net.
prod.github.map.fastlylb.net. 600 IN	A	151.101.16.133

#DNS传输信息
;; Query time: 39 msec
;; SERVER: 202.96.134.33#53(202.96.134.33)
;; WHEN: Sat Jul 16 21:46:39 2016
;; MSG SIZE  rcvd: 125

分级查询

  • 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）

  • 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）

  • 从”次级域名服务器”查出”主机名”的IP地址

dig +trace kailian.github.io

; <<>> DiG 9.8.3-P1 <<>> +trace kailian.github.io
;; global options: +cmd
.			326984	IN	NS	m.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	a.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	b.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	c.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	d.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	e.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	f.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	g.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	h.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	i.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	j.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	k.root-servers.net.
.			326984	IN	NS	l.root-servers.net.
;; Received 432 bytes from 202.96.134.33#53(202.96.134.33) in 201 ms

io.			172800	IN	NS	ns-a1.io.
io.			172800	IN	NS	ns-a2.io.
io.			172800	IN	NS	ns-a3.io.
io.			172800	IN	NS	ns-a4.io.
io.			172800	IN	NS	ns-d1.io.
io.			172800	IN	NS	ns-l1.io.
io.			172800	IN	NS	ns-y1.io.
;; Received 427 bytes from 193.0.14.129#53(193.0.14.129) in 9275 ms

github.io.		86400	IN	NS	ns2.p16.dynect.net.
github.io.		86400	IN	NS	ns3.p16.dynect.net.
github.io.		86400	IN	NS	ns4.p16.dynect.net.
github.io.		86400	IN	NS	ns1.p16.dynect.net.
;; Received 121 bytes from 64.251.31.179#53(64.251.31.179) in 512 ms

kailian.github.io.	3600	IN	CNAME	github.map.fastly.net.
;; Received 70 bytes from 204.13.251.16#53(204.13.251.16) in 384 ms

列出根域名.的所有NS记录，即所有根域名服务器

根据内置的根域名服务器IP地址，DNS服务器向所有这些IP地址发出查询请求，询问域名的顶级域名服务器io.的NS记录。

DNS的记录

记录格式

Domain_name Time_to_live Class Type Value

Time_to_live 生存时间，记录最多可以缓存多久

value 如果是A记录，则value是一个IPv4地址；CNAME记录，则是别名

常见的记录类型type如下：

记录类型 含义
A 主机的IPv4地址
AAAA 主机的IPv6地址
NS 该域名所在域的权威域名服务器
MX 接受特定域名电子邮件的服务器域名
CNAME 当前域名的一个别名

DNS相关优化

1） 增加DNS服务器数量

减小服务器压力，当单位服务器需要处理的DNS请求数量较少时速度会更快；

2） 全国多地分布DNS服务器

用户网络访问速度跟用户计算机到服务器的距离有关，若可以让用户就近访问所在省份的服务器便可以加速DNS解析速度；

3） 双线线路域名解析

当用户网络线路跟服务器网络线路一致时速度较快，而不一致时则较慢，如：用户使用电信的线路但服务器是联通的线路，访问速度下降

同时解析联通和电信，默认的或者通用的走电信线路，联通的就走联通线路

4） 配置比较快的公共DNS，优先配置国内的

5） DNS预解析

DNS预解析，对页面出现的的域名提前解析

<link rel="dns-prefetch" href="//domain.com">

6）减少域名数量

减少不同域名的数量减少DNS的查询，包括页面中的链接，图片，脚本文件，样式表，Flash对象等，将组件分布在两到四个域名之间

公共DNS

公共DNS服务器，即系统默认的DNS解析服务器。配置国外的DNS，可能导致域名有时候解析失败。

查看配置

cat /etc/resolv.conf

search DHCP HOST
nameserver 202.96.134.33
nameserver 202.96.128.86

常用的公共DNS

114 DNS

114.114.114.114
114.114.115.115

阿里 AliDNS

223.5.5.5
223.6.6.6

baidu DNS

180.76.76.76

Google DNS

8.8.8.8
8.8.4.4

广东电信 DNS

202.96.128.86
202.96.128.166
202.96.134.33
202.96.128.68

HttpDns

HttpDNS是使用HTTP协议向DNS服务器的80端口进行请求，代替传统的DNS协议向DNS服务器的53端口进行请求。也就是使用Http协议去进行dns解析请求，将服务器返回的解析结果DnsList，即域名对应的服务器ip获得，直接向该ip发起对应的api服务请求，代替使用域名。绕开了运营商的Local DNS，从而避免了使用运营商Local DNS造成的劫持和跨网问题。

原理：

A、客户端直接访问HttpDNS接口，获取业务在域名配置管理系统上配置的访问延迟最优的IP。（基于容灾考虑，还是保留次选使用运营商LocalDNS解析域名的方式）。

B、客户端向获取到的IP后就向直接往此IP发送业务协议请求。以Http请求为例，通过在header中指定host字段，向HttpDNS返回的IP发送标准的Http请求即可。

参考

DNS解析过程原理

DNS 原理入门

HttpDNS 服务详解

Https&Http2.0&HttpDNS 的那些事

web64