分布式系统 - DNS域名设计与实践（上）

最新推荐文章于 2025-04-30 11:12:22 发布

yjqcoder

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分类专栏：分布式文章标签： dns服务器分布式

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u012089037/article/details/105506673

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前言

随着互联网的不断发展，分布式系统已经成为每个开发者必须了解的技术栈了。

本系列内容是自己学习分布式系统架构设计的一些学习笔记。可能开始笔记会乱等回过头来再整理。

分布式系统DNS

概念：DNS是全称Domain Name System即域名系统。在网络上主要作为域名与IP地址的相互映射系统，能够使用户更方便的访问网站。

域名转换为IP：
我们ping一下www.baidu.com 就会发现解析到 61.135.169.121。

直接访问ip，可读性较差。而且ip可能经常变动。

在这里插入图片描述

DNS应用场景

浏览器访问网站
服务器以域名的形式对外暴露

在这里插入图片描述

域名访问方案

HOST文件
文件位置：
linux： /etc/hosts
windows: C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts
host文件里面保存了：域名与ip的映射，浏览器访问网站的时候也通过本地host来搜索ip。
如：

127.0.0.1 kubernetes.docker.internal
访问kubernetes.docker.internal 网站时，对自动映射到127.0.0.1

host方式优劣势分析：
文件特点：
a）key:value格式存储
b）终端本地保存
c）访问速度快
缺点：
a）变更生效慢
b）host文件越来越大
c）没规定命令规则，主机名会冲突
d）维护映射关系代价高

基于以上分析host文件一般用在测试环境

DNS域名解析系统

1）DNS域名系统分析
服务器结构：类似数据库采用层级分散结构部署服务器。
所有域名都通过域名服务器集群存储。本地host不必保存域名->ip映射关系。
同时规定了命名规则，保证了不重复

备注：上图中baidu.com并是存的这一个域名，而是存了很多.com的域名。这里表示一个服务器集群
域名完整写法：
map.baidu.com.

www.sina.com.cn

DNS解析过程

解析过程

解析原则：优先使用缓存（缓存时间可以根据Time to Live 设置）

Local DNS: (local name server)是客户端网络设置的一部分，要么是手工配置，要么从DHCP得到。一般local dns 在从网络上靠近客户端。即服务器或者本地电脑中网络设置的dns部分。可以选择如下：
在这里插入图片描述

不同查询方式分析：

DNS迭代查询
解释：local DNS分别对根、顶级、二级域名发起请求。每次请求依赖上次请求结果。
DNS递归查询
解释：Local DNS首先向根发起请求，然后根服务器向二级发起请求，二级向三级发送查询请求。。。查询到结果后原路返回

DNS详解

解析路径查询
通过dig www.youkuaiyun.com +trace 命令查询从根域名到指定域名所经历过的所有域名服务器。
win不支持dig 可通过wsl使用。
wsl具体配置方式参考https://blog.youkuaiyun.com/LMFranK/article/details/100214551

dig命令参考：
https://blog.youkuaiyun.com/reyleon/article/details/12976889
查询域名信息
使用 dig www.baidu.com 查询域名信息

DNS数据库中每一个条目称作为一个资源记录（ResourceRecord，RR），也就是一条解析记录
ANSWER SECTION:各字段解释

;; ANSWER SECTION:
www.baidu.com.          423     IN      CNAME   www.a.shifen.com.
www.a.shifen.com.       18      IN      A       111.206.223.172
www.a.shifen.com.       18      IN      A       111.206.223.173

第一列：owner：指示拥有资源记录的DNS域名
第二列：TTL：指明其他DNS服务器在期满放弃该记录信息之前对其缓存多长时间
第三列：CLASS：IN（internet）
第四列：TYPE：资源记录类型（见下表描述）

类型	描述
A	IPv4主机地址
AAAA	IPv6主机地址
NS	权威名称服务器
CHAME	别名

DNS协议
具体协议分析参考： https://blog.youkuaiyun.com/tianxuhong/article/details/53811842

![DNS协议头-Transaction ID](https://img-blog.csdnimg.cn/20200414133751637.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMT ·IwODkwMzc=,size_16,color_FFFFFF,t_70)

协议正文：

请求数据：
	Queries 查询问题区域
应答数据：
	
	Answers 回答问题区域
	Authoritative nameservers 授权区域
	Additional recodreds 附加区域

Queries
	Name
	Type
	Class

Queries结构
例如 baidu.com
baidu.com 查询协议

资源记录：

为什么DNS只有13个根？
请求头和查询体计算
Additional长度计算
12（Header） + 5（Question）+ 221(Answer) + 221（Additional） =SIZE = 459
采用UDP协议，做的512字节

DNS应用场景

客户端请求服务端：客户端访问服务端通过域名访问
企业内部DNS：线上服务之间访问通过DNS。服务方变更IP只需改DNS配置即可
预留资源实现客户端无感知扩容；提前为节点规划多个域名，未来扩容无感知
通过域名二级映射从而多个域名修改时一键完成
IP负载均衡

DNS选型

使用DNS Benchmark测试稳定性较高的

用于确定本地和远程DNS名称服务器的确切性能

参考链接：https://www.grc.com/dns/benchmark.htm

优先使用大厂的，BAT,114DNS任选其二，国外Google、IBM,OPENDNS做备份
建议一主一备，高可用，使用付费版

DNS可能的问题

请求时间变长。请求链路变长，多一次解析
域名对应的IP生效不及时
域名被劫持：域名对应ip被篡改，导致访问服务不对

DNS劫持原因及技术分析

DNS劫持：通过攻击域名服务器（DNS），获取域名解析控制权，解析服务器(DNS)的方法，把目标网站域名解析到错误地址

DNS劫持原因

域名服务器负责用户解析域名请求
没有机制保证域名映射是否正确（UDP无连接协议，导致篡改结构可行性；监听53端口数据，发现匹配请求立即返回伪造结果）
域名服务器被黑客攻击，恶意篡改
“流氓的域名服务器”更改一些域名的解析结果

DNS污染过程

用户端发出DNS请求后，等待应答
如果此时有一个看起来正确的应答包（拥有和DNS请求一样的序列号），TA信以为真，并抛弃稍晚到达的应答包
这个DNS欺骗的关键在于伪造一个特定序列号的应答包
伪造DNS应答包对个人难道答，对于拥有主干网络节点的组织很容易

如何快速检测DNS被劫持

通过浏览器访问，查看网站的正确性
通过nslookup 命令 + whois进行IP确认
APP端这里可以增加一个网路检测的功能

被劫持后快速恢复方案

商务联系DNS服务商
电话投诉DNS提供方
切换备用DNS

技术解决方案见下篇分布式系统 - DNS域名设计与实践（下）

文章部分内容图片引用NX教育 https://www.naixuejiaoyu.com/index