面试官：DNS 解析都整不明白，敢说你懂网络？我：嘤嘤嘤!
一、写在开头
在 OSI 七层协议模型中应用层是距离我们最近，且日后开发使用到最多的一层，在上一篇博文中我们已经学习了应用层中的 HTTP 协议，在本文中我们再一起来学一下 DNS。啥？DNS 不是很了解？那还不快往下看！
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其实早几年和一个朋友聊天，当时，他是一个网络条线的技术经理，向我吐槽说，现在来面试的很多都是学不好编程语言的，转来搞网络了，结果问一个 DNS，他都整不明白，就这还好意思干网络？我当时吓得不敢说话，因为我自己对于网络编程也是那种浅尝辄止的心态，生怕他回头问我一个问题，哈哈。
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二、DNS 的定义
DNS（Domain Name System）域名管理系统，是当用户使用浏览器访问网址之后，使用的第一个重要协议。DNS 要解决的是域名和 IP 地址的映射问题。
DNS是一个联机的分布式数据库系统，它具有分布式、层次化、模块化等特点，它属于应用层的协议，基于UDP传输，端口为53。
三、DNS 服务器类别
我们上面说到 DNS 具有层次化结构，而这个层次化主要体现在它的服务器部署之上，DNS 的域名层次结构是一棵树，从「根域名服务器」到「顶级域名服务器」、「权威域名服务器」，再到「本地域名服务器」，而我们所有遇到的 DNS 服务器，都囊括在这四类之中。
「根域名 DNS 服务器」：是为提供 TLD 服务器的 IP 地址，目前世界上仅有 13 组根服务器，我国境内仍然没有，不过后来任播应用后，DNS 分解出 1089 个根域名服务器节点，而在我国便有了 26 个根域名服务器节点。
「顶级域名服务器（TLD 服务器）」：顶级域名指的域名的后缀，像 com、org、net 等都是，不同国家也有自己的域名，如 uk、ca、fr 这些，我国的是 cn。而顶级域名系统则是提供权威 DNS 服务器 IP 地址的。
「权威域名 DNS 服务器」：所有在因特网上具有公共可访问主机的组织机构，必须提供可访问的 DNS 记录，而这些记录里则保存着域名与 IP 映射等信息，而这些记录则存储在权威 DNS 服务器上。
「本地域名服务器」：每个 ISP（互联网服务提供商）都有一个自己的本地 DNS 服务器。当主机发出 DNS 请求时，该请求被发往本地 DNS 服务器，它起着代理的作用，并将该请求转发到 DNS 层次结构中。
那么了解了 DNS 的底层服务器结构，它们是如何合作的，或者说是通过怎样的机制，达到解析域名，响应到对应的 IP 上的呢？继续往下看！
四、DNS 的解析过程
开局先上一张图：
现在假设我们用浏览器去访问“ www.baidu.com.cn” 的 IP 地址,那么 DNS 解析系统的整个解析过程大致可以分为如下这几步:
第一步：客户端向本地 DNS 服务器发送 DNS 请求报文，报文中包含域名 www.baidu.com.cn ,若本地 DNS 中有相应的记录,直接反馈客户端,若没有则访问根 DNS 服务器,继续处理请求;
第二步:本地 DNS 服务器向根域名服务器发送请求,根域名服务器是域名系统的最顶层，它负责管理所有顶级域名（如.com、.net、.org 以及国家和地区代码如.cn）。根域名服务器会返回所查询域（在这个例子中是“.cn”域）的主域名服务器的地址;
第三步:本地 DNS 在接收到根服务器返回的地址后,便向 cn 顶级域名服务器发送请求,一般到这里是有可能找到了对应的域名映射的 IP 地址的,但若还没有,它会查询自己的记录以找到“.com.cn”域的主域名服务器(权威 DNS 服务器)地址返回;
第四步:本地 DNS 服务器只得继续向权威 DNS 服务器发去请求,终于,www.baidu.com.cn 已经向权威域名 DNS 备案过了,在这里找到了它对应的记录,便把记录返回给本地 DNS；
第五步:本地 dns 服务器将收到的返回地址发给客户端，同时写入自己的缓存，以便下次查询;
「需要注意的是:」 从请求主机到本地 DNS 服务器的查询是递归的，其余的查询时迭代的;当找不到相应记录，会返回空结果，而不是超时信息。
五、DNS 报文格式
DNS 报文格式是 DNS 协议中用于客户端和服务器之间通信的一种结构化数据格式。DNS 报文主要分为两种：查询报文和回答报文，它们具有相同的格式。
DNS（Domain Name System，域名系统）报文是在域名解析过程中，DNS 客户端和 DNS 服务器之间传输的消息，其报文格式主要包括以下几个部分：
「我们可以将其分成三个部分来看：」
报文头部
「标识」：16 位的标识符，用于标识该 DNS 报文，客户端发送请求时会生成一个随机的标识，服务器在响应时会使用相同的标识，以便客户端能够将响应与请求对应起来。
「标志」：16 位的标志字段，包含多个标志位，用于表示报文的类型、操作码、响应状态等信息。例如，QR 位表示是查询报文（0）还是响应报文（1）；OPCODE 位表示操作码，通常为标准查询（0）等。
「问题数量」：16 位的字段，指明报文中包含的问题记录数量。
「回答数量」：16 位的字段，指明报文中包含的回答记录数量。
「权威机构数量」：16 位的字段，指明报文中包含的权威机构记录数量。
「附加信息数量」：16 位的字段，指明报文中包含的附加信息记录数量。
问题部分
「查询名称」：可变长度字段，包含要查询的域名，域名采用一种特殊的编码方式，将域名的各个部分以标签的形式表示，每个标签前面有一个字节表示该标签的长度，最后以一个字节的 0 结束。
「查询类型」：16 位的字段，指定查询的资源记录类型，如 A 记录（表示主机地址）、NS 记录（表示域名服务器）、CNAME 记录（表示别名）等。
「查询类」：通常为 1，表示 Internet 类。
回答部分、权威机构部分和附加信息部分
这三个部分的格式基本相同，每个部分都可以包含多个资源记录，每个资源记录的格式如下：
「域名」：与问题部分的查询名称格式相同，通常是被查询域名或相关域名。
「类型」：16 位的字段，与问题部分的查询类型相对应，表示该资源记录的类型。
「类」：通常为 1，表示 Internet 类。
「生存时间」：32 位的字段，以秒为单位，表示该资源记录在缓存中的有效时间。
「资源数据长度」：16 位的字段，指明后面的资源数据的长度。
「资源数据」：可变长度字段，包含与该资源记录类型相关的具体数据，如 A 记录的 IP 地址、NS 记录的域名服务器名称等。
总结
以上就是 DNS 域名管理系统涉及到的知识点啦，虽然很多后端程序员吗，在日后的工作中几乎不再深追 DNS 的底层原理，但初期，我们还是有必要了解一些网络上的内容的，毕竟企业内转岗比较常见。
文章转载自：JavaBuild
还未添加个人签名 2023-06-19 加入
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