万字长文爆肝 DNS 协议!
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发布时间：2024-10-24 06:17
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时间：2024-11-07 04:18
试想问题：我们人类的识别方式多样，但特定环境下，某些方式更适用。互联网上，主机也用多种方式标识，其中一种是使用主机名（hostname），如 www..com 或 www.google.com。然而，路由器理解的是定长、分层次的IP地址。这引出DNS（Domain Name System）的必要性。
要理解IP地址，可参考《计算机网络层》。IP地址由4个字节组成，每个字节用.分割，表示0-255的十进制数。
路由器偏好解析IP地址，而人类易于记忆网址。DNS则负责将IP地址转换为我们熟悉的网址。
DNS，全称Domain Name System，是分布式数据库，由DNS服务器实现，运行于UDP之上，端口为53。DNS服务器通常使用BIND（Berkeley Internet Name Domain）软件运行。
DNS概述：DNS协议是应用层协议，使用客户-服务器模式。它为用户应用和软件提供核心功能，而非直接与用户打交道。DNS通常不，而是用于HTTP、SMTP和FTP等协议，用于将主机名转换为IP地址。
DNS解析过程：当在浏览器输入某学校网址时，一系列操作展开，包括提供IP地址到主机名的转换。
DNS提供多种服务，包括将主机名转换为IP地址，以及为因特网上的用户应用程序和其他软件提供核心功能。
DNS服务器的分布式设计解决了扩展性问题。它们形成层次结构，分布在全球，没有一台服务器拥有所有主机映射。DNS服务器分为根DNS服务器、顶级域(TLD) DNS服务器和权威DNS服务器。层次模型如下图所示。
查询过程：DNS客户端查找某网站IP地址时，首先与根服务器关联，获得顶级域名服务器的IP地址。然后与这些TLD服务器之一联系，最终获得权威服务器的IP地址。
DNS层次结构：DNS客户端查询过程涉及多个层次的域名服务器。
DNS查询步骤：DNS查询从客户端开始，通过UDP和53端口向网络发送DNS查询报文。客户端收到主机名对应的DNS回答报文，完成查询。
DNS解析器：DNS查询由主机、软件或工作站发起，称为DNS解析器。解析器注册域名服务器IP地址，启动查询序列，将URL转换为所需IP地址。
DNS递归查询与DNS递归解析器：递归查询指向解析器发出请求，并通过发出必要请求处理响应。DNS递归解析器接受递归查询并处理。
DNS查询类型：DNS查找涉及三种类型查询，组合使用优化DNS解析过程，缩短传输距离。使用缓存记录数据，直接使用非递归查询。
DNS缓存：DNS缓存是操作系统维护的临时数据库，包含最近访问的网站和其他Internet域名记录。缓存工作流程涉及拦截请求、检查DNS缓存数据库，提供IP地址。
浏览器缓存：Web浏览器默认将DNS记录缓存一段时间。浏览器缓存是DNS查找的第一站。DNS缓存方式涉及将DNS数据存储在不同位置，每个位置存储DNS记录，生存时间由TTL决定。
操作系统内核缓存：在浏览器缓存后，进行操作系统级DNS解析器查询。这是DNS查询离开计算机前的第二站，也是本地查询的最后一步。
DNS报文：DNS服务器存储资源记录(Resource Record, RR)，提供主机名到IP地址的映射。每个DNS回答报文包含一条或多条资源记录。RR记录用于回复客户端查询。
资源记录包含四个字段。RR类型和类型不同，如A类型表示IPv4地址，SOA类型表示管理员信息。
DNS安全：尽管DNS查询普遍，其安全性设计不足，存在攻击机会。DNS攻击包括欺骗、缓存中毒、中间人攻击等。防御方法包括DNSSEC（DNS安全扩展）和DNS防火墙。
总结：这篇文章全面介绍了DNS的基本概述、工作机制、查询方式、缓存机制、DNS报文、攻击和防御方式。理解DNS后，大部分DNS问题能够解答，对面试也有帮助。如果您觉得文章有价值，请点赞和留言，您的支持是我持续创作的动力！
