计算机网络——DNS

搬码红绿灯

已于 2025-04-03 09:10:06 修改

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分类专栏：计算机网络文章标签：计算机网络

于 2025-03-14 13:50:32 首次发布

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一、什么是DNS？

DNS（Domain Name System，域名系统） 是互联网的核心服务，负责将人类可读的域名（如 www.baidu.com）转换为机器可识别的 IP地址（如 14.119.104.254）。它像一本全球分布式“电话簿”，让用户无需记忆复杂数字即可访问网站。

关键特性：

分层设计：域名结构分层次管理（如 .com → baidu → www）。
分布式存储：全球数万台DNS服务器协同工作，无单点故障。
高效缓存：减少重复查询，提升解析速度。

二、为什么要有DNS？

没有DNS的世界会怎样？

访问网站需输入IP地址：
用户需记忆 14.119.104.254 而非 www.baidu.com。
IP变更导致服务中断：
若服务器IP更换，所有用户必须手动更新。
无法支持复杂服务：
单IP无法托管多个网站（如虚拟主机）。

DNS的四大价值

痛点	DNS解决方案
记忆难度高	通过域名提供易记的别名
IP动态变化	域名与IP动态绑定，自动更新
服务扩展性差	支持负载均衡、CDN调度等高级功能
网络流量集中	分布式架构缓解单点压力

三、域名的构成

1. 域名结构（从右到左）

以 www.baidu.com 为例：

根域（Root Domain）：隐式的 .（通常省略，如 com.）。
顶级域（TLD）：.com（商业机构）、.org（非盈利组织）、.cn（国家代码）。
二级域（SLD）：baidu（注册的网站名称）。
子域（Subdomain）：www（常见的子域，表示Web服务）。

2. 域名树状图

根域（.）
└── 顶级域（com）
    └── 二级域（baidu）
        ├── 子域（www）
        └── 子域（mail）

四、DNS服务器的分类

类型	作用	示例
根DNS服务器	提供顶级域服务器的IP地址	全球13组根服务器（a.root-servers.net）
顶级域DNS服务器	管理特定顶级域（如 `.com`）的权威服务器	gtld-servers.net
权威DNS服务器	存储具体域名的IP映射记录	ns1.baidu.com（百度官方DNS）
递归DNS服务器	代表用户完成完整查询过程的缓存服务器	8.8.8.8（Google Public DNS）

五、DNS客户端

1. 客户端的作用

发起查询：向递归DNS服务器发送域名解析请求。
缓存管理：临时存储解析结果（通过TTL控制缓存时间）。

2. 客户端配置

Windows

# 查看当前DNS服务器
ipconfig /all

Linux

# 修改DNS配置（/etc/resolv.conf）
nameserver 114.114.114.114

六、DNS中继（Forwarder）

1. 什么是DNS中继？

企业或ISP部署的本地DNS服务器，将外部查询请求转发至上游服务器，实现：

缓存加速：减少外网查询延迟。
内容过滤：屏蔽恶意域名。
流量管控：限制员工访问特定网站。

2. 中继 vs. 递归服务器

对比项	DNS中继	递归DNS服务器
查询方式	转发请求至上游服务器	自行完成全链路查询
典型场景	企业内网、学校机房	公共DNS服务（如Cloudflare）
缓存策略	依赖上游响应	自主缓存所有层级结果

七、域名解析过程

1. 递归查询（客户端视角）

mermaid

sequenceDiagram
    participant 用户
    participant 递归DNS
    participant 根DNS
    participant 顶级域DNS
    participant 权威DNS
    用户->>递归DNS: 查询 www.baidu.com
    递归DNS->>根DNS: 询问 .com 的顶级域服务器
    根DNS-->>递归DNS: 返回 .com 服务器IP
    递归DNS->>顶级域DNS: 询问 baidu.com 的权威服务器
    顶级域DNS-->>递归DNS: 返回 baidu.com 的权威服务器IP
    递归DNS->>权威DNS: 查询 www.baidu.com 的IP
    权威DNS-->>递归DNS: 返回 14.119.104.254
    递归DNS-->>用户: 返回最终IP