一文搞明白DNS的来龙去脉

 一、背景

到 20 世纪 70 年代末，ARPAnet 是一个拥有几百台主机的很小很友好的网络。仅需要一个名为 HOSTS.TXT 的文件就能容纳所有需要了解的主机信息：它包含了所有连接到 ARPAnet 的主机名字到地址的映射(name-to-addressmapping)。

HOSTS.TXT 文件是由 SRI 的网络信息中心(Network Information Center，简称 NIC)负责维护，并且从一台主机 SRI-NIC 上分发到整个网络。ARPAnet的管理员通常是通过电子邮件通知 NIC，同时定期 FTP 到 SRI-NIC 上获得最新的 HOSTS.TXT 文件。

但是随着 ARPAnet 的增长，这种方法行不通了。每台主机的变更都会导致 HOSTS.TXT 的变化，导致所有主机需要到 SRI-NIC 上获得更新文件。当ARPAnet 采用 TCP/IP 协议后，网络上的主机爆炸性的增长，出现了以下问题：

• 流量和负载：
• 名字冲突：
• 一致性

二、DNS介绍

DNS(Domain Name System，域名系统)，万维网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过域名，最终得到该域名对应的IP地址的过程叫做域名解析(或主机名解析)。DNS协议运行在UDP协议之上，使用端口号53。在RFC文档中RFC 2181对DNS有规范说明，RFC 2136对DNS的动态更新进行说明，RFC 2308对DNS查询的反向缓存进行说明。

三、DNS数据结构

3.1 DNS记录类型

域名和IP之间的对应关系，称为“记录”(record)。根据使用的目的不同，又分为不同的类型，常见的DNS记录类型如下：

• A：地址记录(Address)，返回域名指向的IP地址。
• NS：域名服务器记录(Name Server)，返回保存下一级域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域名，不能设置为IP地址。
• MX：邮件记录(Mail eXchange)，返回接收电子邮件的服务器地址。
• CNAME：规范名称记录(Canonical Name)，返回另一个域名，即当前查询的域名是另一个域名的跳转。
• PTR：逆向查询记录(Pointer Record)，只用于从IP地址查询域名。

3.2 工作原理

DNS服务的工作过程

当 DNS 客户机需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，表示为完全合格的域名 (FQDN) 。

指定的查询类型，它可根据类型指定资源记录，或作为查询操作的专门类型。

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，指定的名称可以是计算机的完全合格的域名，如im.qq.com，并且指定的查询类型用于通过该名称搜索地址资源记录。

DNS 查询以各种不同的方式进行解析。客户机有时也可通过使用从以前查询获得的缓存信息就地应答查询。DNS 服务器可使用其自身的资源记录信息缓存来应答查询，也可代表请求客户机来查询或联系其他 DNS 服务器，以完全解析该名称，并随后将应答返回至客户机。这个过程称为递归。

另外，客户机自己也可尝试联系其他的 DNS 服务器来解析名称。如果客户机这么做，它会使用基于服务器应答的独立和附加的查询，该过程称作迭代，即DNS服务器之间的交互查询就是迭代查询。