dns解析过程详解_dns解析原理

通常 Internet 主机域名的一般结构为：主机名。三级域名。二级域名。顶级域名。 Internet 的顶级域名由 Internet网络协会域名注册查询负责网络地址分配的委员会进行登记和管理，它还为 Internet的每一台主机分配唯一的 IP 地址。全世界现有三个大的网络信息中心： 位于美国的 Inter-NIC，负责美国及其他地区； 位于荷兰的RIPE-NIC，负责欧洲地区；位于日本的APNIC ，负责亚太地区。

解析器，或另一台DNS服务器递归代表的情况下，域名解析器，协商使用递归服务，使用查询头位。解析通常需要遍历多个名称服务器，找到所需要的信息。然而，一些解析器的功能更简单地只用一个名称服务器进行通信。这些简单的解析器依赖于一个递归名称服务器（称为“存根解析器”），为他们寻找信息的执行工作。

DNS解析过程详解

一． 根域

就是所谓的“。”，其实我们的网址www.baidu.com在配置当中应该是www.baidu.com.（最后有一点），一般我们在浏览器里输入时会省略后面的点，而这也已经成为了习惯。

根域服务器我们知道有13台，但是这是错误的观点。

根域服务器只是具有13个IP地址，但机器数量却不是13台，因为这些IP地址借助了任播的技术，所以我们可以在全球设立这些IP的镜像站点，你访问到的这个IP并不是唯一的那台主机。

具体的镜像分布可以参考维基百科。这些主机的内容都是一样的

二． 域的划分

根域下来就是顶级域或者叫一级域，

有两种划分方式，一种互联网刚兴起时的按照行业性质划分的com.，net.等，一种是按国家划分的如cn.，jp.，等。

具体多少你可以自己去查，我们这里不关心。

每个域都会有域名服务器，也叫权威域名服务器。

Baidu.com就是一个顶级域名，而www.baidu.com却不是顶级域名，他是在baidu.com 这个域里的一叫做www的主机。

一级域之后还有二级域，三级域，只要我买了一个顶级域，并且我搭建了自己BIND服务器（或者其他软件搭建的）注册到互联网中，那么我就可以随意在前面多加几个域了（当然长度是有限制的）。

比如a.www.baidu.com，在这个网址中，www.baidu.com变成了一个二级域而不是一台主机，主机名是a。

三． 域名服务器

能提供域名解析的服务器，上面的记录类型可以是A（address）记录，NS记录（name server），MX（mail），CNAME等。

（详解参见博客：域名解析中A记录、CNAME、MX记录、NS记录的区别和联系）

A记录是什么意思呢，就是记录一个IP地址和一个主机名字，比如我这个域名服务器所在的域test.baidu.com，我们知道这是一个二级的域名，然后我在里面有一条A记录，记录了主机为a的IP，查到了就返回给你了。

如果我现在要想baidu.com这个域名服务器查询a.test.baidu.com，那么这个顶级域名服务器就会发现你请求的这个网址在test.baidu.com这个域中，我这里记录了这个二级域的域名服务器test.baidu.com的NS的IP。我返回给你这个地址你再去查主机为a的主机把。

这些域内的域名服务器都称为权威服务器，直接提供DNS查询服务。（这些服务器可不会做递归哦）

四．解析过程

那么我们的DNS是怎么解析一个域名的呢？

1.现在我有一台计算机，通过ISP接入了互联网，那么ISP就会给我分配一个DNS服务器，这个DNS服务器不是权威服务器，而是相当于一个代理的dns解析服务器，他会帮你迭代权威服务器返回的应答，然后把最终查到IP返回给你。

2.现在的我计算机要向这台ISPDNS发起请求查询www.baidu.com这个域名了，（经网友提醒：这里其实准确来说不是ISPDNS，而应该是用户自己电脑网络设置里的DNS，并不一定是ISPDNS。比如也有可能你手工设置了8.8.8.8）

3.ISPDNS拿到请求后，先检查一下自己的缓存中有没有这个地址，有的话就直接返回。这个时候拿到的ip地址，会被标记为非权威服务器的应答。

4.如果缓存中没有的话，ISPDNS会从配置文件里面读取13个根域名服务器的地址（这些地址是不变的，直接在BIND的配置文件中），

5.然后像其中一台发起请求。

6.根服务器拿到这个请求后，知道他是com.这个顶级域名下的，所以就会返回com域中的NS记录，一般来说是13台主机名和IP。

7.然后ISPDNS向其中一台再次发起请求，com域的服务器发现你这请求是baidu.com这个域的，我一查发现了这个域的NS，那我就返回给你，你再去查。

（目前百度有4台baidu.com的顶级域名服务器）。

8.ISPDNS不厌其烦的再次向baidu.com这个域的权威服务器发起请求，baidu.com收到之后，查了下有www的这台主机，就把这个IP返回给你了，

9.然后ISPDNS拿到了之后，将其返回给了客户端，并且把这个保存在高速缓存中。

下面我们来用 nslookup 这个工具详细来说一下解析步骤：

从上图我们可以看到：

第一行Server是：DNS服务器的主机名--210.32.32.1

第二行Address是： 它的IP地址--210.32.32.1#53

下面的Name是：解析的URL-- www.jsjzx.com

Address是：解析出来的IP--112.121.162.168

但是也有像百度这样的DNS比较复杂的解析：

你会发现百度有一个cname = www.a.shifen.com 的别名。

这是怎么一个过程呢？

我们用dig工具来跟踪一下把（linux系统自带有）

Dig工具会在本地计算机做迭代，然后记录查询的过程。

第一步是向我这台机器的ISPDNS获取到根域服务区的13个IP和主机名［b-j］.root-servers.net.。

第二步是向其中的一台根域服务器（Servername就是末行小括号里面的）发送www.baidu.com的查询请求，他返回了com.顶级域的服务器IP（未显示）和名称，

第三步，便向com.域的一台服务器192.33.4.12请求，www.baidu.com，他返回了baidu.com域的服务器IP（未显示）和名称，百度有四台顶级域的服务器

【此处可以用dig @192.33.4.12 www.baidu.com查看返回的百度顶级域名服务器IP地址】。

第四步呢，向百度的顶级域服务器（202.108.22.220）请求www.baidu.com，他发现这个www有个别名，而不是一台主机，别名是www.a.shifen.com。

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按照一般的逻辑，当dns请求到别名的时候，查询会终止，而是重新发起查询别名的请求，所以此处应该返回的是www.a.shifen.com而已。

但是为什么返回a.shifen.com的这个域的NS呢？

我们可以尝试下面的这个命令：dig +trace shifen.com 看看有什么结果。。。。。。。。

你会发现第三步时shifen.com这个顶级域的域名服务器和baidu.com这个域的域名服务器是同一台主机（即：dns.baidu.com）！

当我拿到www.baidu.com的别名www.a.shifen.com的时候，我本来需要重新到com域查找shifen.com域的NS，但是因为这两个域在同一台NS上，所以直接向本机发起了，

shifen.com域发现请求的www.a.shifen.com是属于a.shifen.com这个域的，

于是就把a.shifen.com的这个NS和IP返回，让我到a.shifen.com这个域的域名服务器上查询www.a.shifen.com。

于是我便从ns X .a.shifen.com中一台拿到了一条A记录，最终的最终也便是www.baidu.com的IP地址了。【此处也可以用dig +trace www.a.shifen.com】跟踪一下

用一个图来说明一下（图中第三步的全世界只有13台是错误的）

以下内容为在虚拟机中搭建local dns服务器得到的实验数据，纠正上述结论

在上面的分析中，我们用dig工具进行了追踪，但是dig没有继续追踪当我们从baidu.com拿到cname和ns2.a.shifen.com的IP之后的事情。

我们就所以然的下结论认为local dns会向ns2.a.shifen.com请求www.a.shifenc.om。

其实这个想法是错误，在自己的本地搭建一个local dns，抓取整个解析过程中是所有包，看看就明白拉。

实际的结果是虽然dns.baidu.com返回了a.shifen.com域的服务器地址和IP，

但是local dns并不是直接向上述返回的IP请求www.a.shifen.com，而是再一次去请求com域，得到shifen.com域的服务器（也就是baidu.com的那四台），

然后又请求www.a.shifen.com，返回a.shifen.com的域的服务器，最后才是去请求www.a.shifen.com，

虽然上面已经返回了IP，但是实验的结果就是再走一遍shifen.com域的查询。

上图就是localdns在解析www.baidu.com的抓包全过程。蓝色那条就是在收到cname和响应的a.shifen.com的域名服务器IP地址之后，继续向com域请求shifen.com。

这个图充分说明了返回cname的同时也返回了ns2.a.shifen.com的IP。

因此总结一下便是

①本机向local dns请求www.baidu.com

②local dns向根域请求www.baidu.com，根域返回com.域的服务器IP

③向com.域请求www.baidu.com，com.域返回baidu.com域的服务器IP

④向baidu.com请求www.baidu.com，返回cname www.a.shifen.com和a.shifen.com域的服务器IP

⑤向root域请求www.a.shifen.com

⑥向com.域请求www.a.shife.com

⑦向shifen.com请求

⑧向a.shifen.com域请求

⑨拿到www.a.shifen.com的IP

⑩localdns返回本机www.baidu.com cname www.a.shifen.com 以及 www.a.shifen.com的IP

dns解析原理

一、域名系统

1、域名系统概述

域名系统DNS（Domain Name System）是因特网使用的命名系统，用来把便于人们使用的机器名字转换成为IP地址。域名系统其实就是名字系统。为什么不叫“名字”而叫“域名”呢？这是因为在这种因特网的命名系统中使用了许多的“域（domain）”，因此就出现了“域名”这个名词。“域名系统”明确地指明这种系统是应用在因特网中。

我们都知道，IP地址是由32位的二进制数字组成的。用户与因特网上某台主机通信时，显然不愿意使用很难记忆的长达32位的二进制主机地址。即使是点分十进制IP地址也并不太容易记忆。相反，大家愿意使用比较容易记忆的主机名字。但是，机器在处理IP数据报时，并不是使用域名而是使用IP地址。这是因为IP地址长度固定，而域名的长度不固定，机器处理起来比较困难。

因为因特网规模很大，所以整个因特网只使用一个域名服务器是不可行的。因此，早在1983年因特网开始采用层次树状结构的命名方法，并使用分布式的域名系统DNS。并采用客户服务器方式。DNS使大多数名字都在本地解析（resolve），仅有少量解析需要在因特网上通信，因此DNS系统的效率很高。由于DNS是分布式系统，即使单个计算机除了故障，也不会妨碍整个DNS系统的正常运行。

域名到IP地址的解析是由分布在因特网上的许多域名服务器程序共同完成的。域名服务器程序在专设的结点上运行，而人们也常把运行域名服务器程序的机器称为域名服务器。

域名到IP地址的解析过程的要点如下：当某一个应用需要把主机名解析为IP地址时，该应用进程就调用解析程序，并称为DNS的一个客户，把待解析的域名放在DNS请求报文中，以UDP用户数据报方式发给本地域名服务器。本地域名服务器在查找域名后，把对应的IP地址放在回答报文中返回。应用程序获得目的主机的IP地址后即可进行通信。

若本地域名服务器不能回答该请求，则此域名服务器就暂时称为DNS的另一个客户，并向其他域名服务器发出查询请求。这种过程直至找到能够回答该请求的域名服务器为止。此过程在后面作进一步讨论。

2、因特网的域名结构

由于因特网的用户数量较多，所以因特网在命名时采用的是层次树状结构的命名方法。任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名（domain name）。这里，“域”（domain）是名字空间中一个可被管理的划分。

从语法上讲，每一个域名都是有标号（label）序列组成，而各标号之间用点（小数点）隔开。

如下例子所示：

这是中央电视台用于手法电子邮件的计算机的域名，它由三个标号组成，其中标号com是顶级域名，标号cctv是二级域名，标号mail是三级域名。

DNS规定，域名中的标号都有英文和数字组成，每一个标号不超过63个字符（为了记忆方便，一般不会超过12个字符），也不区分大小写字母。标号中除连字符（-）外不能使用其他的标点符号。级别最低的域名写在最左边，而级别最高的字符写在最右边。由多个标号组成的完整域名总共不超过255个字符。DNS既不规定一个域名需要包含多少个下级域名，也不规定每一级域名代表什么意思。各级域名由其上一级的域名管理机构管理，而最高的顶级域名则由ICANN进行管理。用这种方法可使每一个域名在整个互联网范围内是唯一的，并且也容易设计出一种查找域名的机制。

域名只是逻辑概念，并不代表计算机所在的物理地点。据2006年12月统计，现在顶级域名TLD（Top Level Domain）已有265个，分为三大类：

（1）国家顶级域名nTLD：采用ISO3166的规定。如：cn代表中国，us代表美国，uk代表英国，等等。国家域名又常记为ccTLD（cc表示国家代码contry-code）。

（2）通用顶级域名gTLD：最常见的通用顶级域名有7个，即：com（公司企业），net（网络服务机构），org（非营利组织），int（国际组织），gov（美国的政府部门），mil（美国的军事部门）。

（3）基础结构域名（infrastructure domain）：这种顶级域名只有一个，即arpa，用于反向域名解析，因此称为反向域名。

3、域名服务器

如果采用上述的树状结构，每一个节点都采用一个域名服务器，这样会使得域名服务器的数量太多，使域名服务器系统的运行效率降低。所以在DNS中，采用划分区的方法来解决。

一个服务器所负责管辖（或有权限）的范围叫做区（zone）。各单位根据具体情况来划分自己管辖范围的区。但在一个区中的所有节点必须是能够连通的。每一个区设置相应的权限域名服务器，用来保存该区中的所有主机到域名IP地址的映射。总之，DNS服务器的管辖范围不是以“域”为单位，而是以“区”为单位。区是DNS服务器实际管辖的范围。区 《= 域。

下图是区的不同划分方法的举例。假定abc公司有下属部门x和y，部门x下面有分三个分布们u，v，w，而y下面还有下属部门t。图a表示abc公司只设一个区abc.com。这是，区abc.com和域abc.com指的是同一件事。但图b表示abc公司划分为两个区：abc.com和y.abc.com。这两个区都隶属于域abc.com，都各设置了相应的权限域名服务器。不难看出，区是域的子集。

下图是以上图b中abc公司划分的两个区为例，给出了DNS域名服务器树状结构图。这种DNS域名服务器树状结构图可以更准确地反映出DNS的分布式结构。图中的每一个域名服务器都能够部分域名到IP地址的解析。当某个DNS服务器不能进行域名到IP地址的转换时，它就会设法找因特网上别的域名服务器进行解析。

从下图可以看出，因特网上的DNS服务器也是按照层次安排的。每一个域名服务器只对域名体系中的一部分进行管辖。根据域名服务器所起的作用，可以把域名服务器划分为下面四种不同的类型。

根域名服务器：最高层次的域名服务器，也是最重要的域名服务器。所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址。不管是哪一个本地域名服务器，若要对因特网上任何一个域名进行解析，只要自己无法解析，就首先求助根域名服务器。所以根域名服务器是最重要的域名服务器。假定所有的根域名服务器都瘫痪了，那么整个DNS系统就无法工作。需要注意的是，在很多情况下，根域名服务器并不直接把待查询的域名直接解析出IP地址，而是告诉本地域名服务器下一步应当找哪一个顶级域名服务器进行查询。

顶级域名服务器：负责管理在该顶级域名服务器注册的二级域名。

权限域名服务器：负责一个“区”的域名服务器。

本地域名服务器：本地服务器不属于下图的域名服务器的层次结构，但是它对域名系统非常重要。当一个主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文就发送给本地域名服务器。

4、域名的解析过程

注意：

一、主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。所谓递归查询就是：如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址，那么本地域名服务器就以DNS客户的身份，向其它根域名服务器继续发出查询请求报文（即替主机继续查询），而不是让主机自己进行下一步查询。因此，递归查询返回的查询结果或者是所要查询的IP地址，或者是报错，表示无法查询到所需的IP地址。

二、本地域名服务器向根域名服务器的查询的迭代查询。迭代查询的特点：当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地服务器进行后续的查询。根域名服务器通常是把自己知道的顶级域名服务器的IP地址告诉本地域名服务器，让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。顶级域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器下一步应当向哪一个权限域名服务器进行查询。最后，知道了所要解析的IP地址或报错，然后把这个结果返回给发起查询的主机。

下图给出了这两种查询的差别

下面举一个例子演示整个查询过程：

假定域名为m.xyz.com的主机想知道另一个主机y.abc.com的IP地址。例如，主机m.xyz.com打算发送邮件给y.abc.com。这时就必须知道主机y.abc.com的IP地址。下面是上图a的几个查询步骤：

1、主机m.abc.com先向本地服务器dns.xyz.com进行递归查询。

2、本地服务器采用迭代查询。它先向一个根域名服务器查询。

3、根域名服务器告诉本地服务器，下一次应查询的顶级域名服务器dns.com的IP地址。

4、本地域名服务器向顶级域名服务器dns.com进行查询。

5、顶级域名服务器dns.com告诉本地域名服务器，下一步应查询的权限服务器dns.abc.com的IP地址。

6、本地域名服务器向权限域名服务器dns.abc.com进行查询。

7、权限域名服务器dns.abc.com告诉本地域名服务器，所查询的主机的IP地址。

8、本地域名服务器最后把查询结果告诉m.xyz.com。

整个查询过程共用到了8个UDP报文。

为了提高DNS查询效率，并减轻服务器的负荷和减少因特网上的DNS查询报文数量，在域名服务器中广泛使用了高速缓存，用来存放最近查询过的域名以及从何处获得域名映射信息的记录。

例如，在上面的查询过程中，如果在m.xyz.com的主机上不久前已经有用户查询过y.abc.com的IP地址，那么本地域名服务器就不必向根域名服务器重新查询y.abc.com的IP地址，而是直接把告诉缓存中存放的上次查询结果（即y.abc.com的IP地址）告诉用户。

由于名字到地址的绑定并不经常改变，为保持告诉缓存中的内容正确，域名服务器应为每项内容设置计时器并处理超过合理时间的项（例如每个项目两天）。当域名服务器已从缓存中删去某项信息后又被请求查询该项信息，就必须重新到授权管理该项的域名服务器绑定信息。当权限服务器回答一个查询请求时，在响应中都指明绑定有效存在的时间值。增加此时间值可减少网络开销，而减少此时间值可提高域名解析的正确性。

不仅在本地域名服务器中需要高速缓存，在主机中也需要。许多主机在启动时从本地服务器下载名字和地址的全部数据库，维护存放自己最近使用的域名的高速缓存，并且只在从缓存中找不到名字时才使用域名服务器。维护本地域名服务器数据库的主机应当定期地检查域名服务器以获取新的映射信息，而且主机必须从缓存中删除无效的项。由于域名改动并不频繁，大多数网点不需花精力就能维护数据库的一致性。