Android DNS更新与DNS-Prefetch

本文介绍了Android中的DNS系统及其缓存,包括DNS的工作原理、DNS缓存的使用场景和系统版本差异。针对Android DNS缓存更新,提出了修正缓存过期时间、实现DNS-Prefetch的方法,以及探讨了DNS防篡改和安全措施。同时,讨论了在Android应用中预加载DNS的重要性。

一、什么是DNS

DNS(Domain Name System,域名系统),dns用于将域名解析解析为ip地址。

例如:给你www.baidu.com的主机名,你给
我查出对应的ip地址:163.177.151.109。一些主机名还会有别名,如www.baidu.com就
有别名www.a.shifen.com,甚至不止一个别名,或一个别名有2个ip地址。在linux机子
上,运行nslookup(name service lookup)就是进行域名解析。如下面:

~$ nslookup www.baidu.com
Server:         127.0.0.1
Address:        127.0.0.1#53

Non-authoritative answer:
www.baidu.com   canonical name = www.a.shifen.com.
Name:   www.a.shifen.com
Address: 163.177.151.109
Name:   www.a.shifen.com
Address: 163.177.151.110

DNS工作方式分为递归查询和迭代查询,具体可参考下图
在这里插入图片描述
DNS还可以用于负载均衡、域名污染、防火墙,这些不在这里讨论。

二、DNS缓存

所谓DNS缓存有两种,比如主从同步缓存和本地缓存,这里对于手机来说,重点是本地DNS缓存。Android基于Linux系统,对于Android App来说,这个缓存又多了java层。

2.1 使用场景
当然,我们需要明白在Android App中那些场景需要进行,这才是最重要的,有时候其实并没有必要去更新缓存。总结一下,这里的场景无非如下几种:

场景一:存在多个运营商或者多个地区的分布式业务系统

比如互联网分布式业务系统,采取的是分区域、分运营商的方式不是业务系统。

场景二:存在多个域名的业务系统,需要提前解析并且缓存ip

<link rel="dns-prefetch" href="//g.alicdn.com" />
<link rel="dns-prefetch" href="//img.alicdn.com" />
<link rel="dns-prefetch" href="//tui.taobao.com" />

场景三:ip地址唯一,但是存在多个子域名高并发请求

综上所述:我们可以理解为,当且仅当域名和ip地址的关系是“一对多”、“多对多”和“多对一”的情况下,可适当更新DNS缓存。

2.2系统版本情况说明

Android 4.3之前的TTL(Time To Live)分为正负两种有效期,正有效期为10分钟,最大缓存为120个,采用TTL算法回收。

// 默认有效DNS缓存时间(TTL). 600 seconds (10 minutes).
private static final long DEFAULT_POSITIVE_TTL_NANOS = 600 * 1000000000L;

// 默认无效缓存时间(TTL). 10 seconds.
private static final long DEFAULT_NEGATIVE_TTL_NANOS = 10 * 1000000000L;

Android 4.3+的系统,缓存修正为2秒,最大缓存为16个,采用LRU算法和TTL算法进行回收

private static final long T
<think> 我们已知用户要求了解DNS64的详细介绍。根据引用[1]和引用[2]的内容,我们可以整理出DNS64的核心知识点。 引用[1]指出DNS64的主要设计目标是简化IPv6-only网络中的IPv6客户端对IPv4-only服务器的访问,它需要NAT64配合使用,生成包含特定前缀的IPv6地址,并且对客户端透明。 引用[2]补充说明NAT64+DNS64的工作机制,其中DNS64负责域名地址解析,而NAT64执行地址转换和协议转换。 因此,我们将从以下几个方面详细介绍DNS64: 1. DNS64的设计目标背景 2. DNS64的工作流程 3. DNS64地址合成规则 4. DNS64NAT64的协同工作 5. DNS64的部署方式 6. DNS64的优缺点 同时,我们也会参考引用[4]中关于DNS查询过程的描述,以解释DNS64在DNS查询过程中的作用。 注意:我们引用的内容主要是[1]、[2]和[4],引用[3]的内容DNS64关系不大,可以忽略。 下面开始组织回答。 </think> ### DNS64 技术详解 #### 1. **设计目标背景** - **核心问题**: 解决纯 IPv6 网络客户端访问 IPv4 服务的兼容性问题(RFC 6147)[^1] - **核心功能**: - 自动合成 `AAAA` 记录:当域名仅有 IPv4 记录(`A` 记录)时,生成特殊的 IPv6 地址 - NAT64 协同工作:合成地址包含 NAT64 可识别的特定前缀(如 `64:ff9b::/96`)[^1] - **透明性要求**: - 客户端无需修改配置或协议栈 - 完全兼容标准 DNS 查询流程[^4] #### 2. **工作流程** ```mermaid graph TD A[IPv6客户端] --> B[查询 example.com] B --> C{DNS64 服务器} C -->|存在 AAAA 记录| D[返回原生 IPv6 地址] C -->|仅存在 A 记录| E[合成 IPv6 地址] E --> F[嵌入 IPv4 地址 + NAT64 前缀] F --> G[客户端访问合成地址] G --> H[NAT64 网关转换流量] H --> I[连接 IPv4 服务器] ``` 1. **查询发起**:客户端请求域名的 `AAAA` 记录(IPv6 地址) 2. **记录检查**: - 若存在原生 `AAAA` 记录 → 直接返回 - 若仅有 `A` 记录(IPv4)→ 触发合成机制[^1] 3. **地址合成**: $$ \text{合成地址} = \text{NAT64 前缀} + \text{IPv4 地址} $$ 示例:`192.0.2.1` → `64:ff9b::c000:201` 4. **流量转换**:客户端通过 NAT64 网关访问合成地址,网关执行协议转换[^2] #### 3. **关键技术特性** - **前缀配置**: - 支持自定义前缀(如 `2001:db8::/96`) - 默认使用标准前缀 `64:ff9b::/96`(RFC 6052) - **记录合成规则**: - 优先返回原生 IPv6 记录(若存在) - 仅对 `A` 记录进行合成,忽略其他记录类型(如 `MX`) - **安全性控制**: - 可配置过滤规则(如不合成私有地址 `10.0.0.0/8`) - 响应携带 TTL(Time To Live)值控制缓存有效期[^4] #### 4. **部署模式** | **模式** | **特点** | **适用场景** | |----------------|---------------------------------------|--------------------------| | 递归 DNS 集成 | ISP 的 DNS 服务器直接支持 DNS64 | 大规模运营商网络 | | 独立解析器 | 本地部署专用 DNS64 服务器 | 企业 IPv6 过渡环境 | | 客户端级 | 终端设备内置合成功能(如 Android) | 移动网络 | #### 5. ** DNS 系统的交互** 1. **递归查询**(Recursive Query): - DNS64 作为递归服务器接收客户端请求 - 向上游权威服务器发起查询[^4] 2. **缓存机制**: - 合成结果遵循原始 `A` 记录的 TTL 值 - 减少重复合成开销(如热门网站)[^4] 3. **权威服务器兼容**: - 不影响权威 DNS 服务器运行 - 完全在后端递归服务器实现[^1] #### 6. **性能影响优化** - **延迟增加**: - 合成过程增加 5-15ms 延迟(测试数据) - 缓存命中率 >90% 时可忽略影响 - **优化措施**: - Prefetch 机制:预先合成常用域名 - EDNS0 扩展:携带客户端子网信息减少查询跳数 - 响应压缩:减少 DNS 报文大小 #### 7. **局限性** 1. **协议不兼容场景**: - IPv4 文字地址(如 `http://192.0.2.1`) - IP 合法性验证(如证书绑定 IPv4) 2. **DNSSEC 挑战**: - 合成记录破坏原有签名 - 需部署特定解决方案(如 RFC 9276) ### 典型应用场景 - **移动运营商**:为 5G 纯 IPv6 用户提供 IPv4 访问能力 - **云服务平台**:构建双栈容器网络 - **企业网络**:IPv6 办公网访问遗留 IPv4 系统
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