DNS及CDN解析

DNS域名解析

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。
因特网的域名结构

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。

因特网域名结构：

域名服务器

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。

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。

1. 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。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。
2. 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。
3. 权限域名服务器：负责一个“区”的域名服务器。
4. 本地域名服务器：离用户最近的DNS，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。

普通域名的解析过程

当我们在浏览器中输入www.abc.com时，DNS解析将会有将近10个步骤，这个过程大体大体由一张图可以表示：

1、浏览器会检查缓存中有没有这个域名对应的解析过的IP地址，如果缓存中有，这个解析过程就结束。浏览器缓存域名也是有限制的，不仅浏览器缓存大小有限制，而且缓存的时间也有限制，通常情况下为几分钟到几小时不等，域名被缓存的时间限制可以通过TTL属性来设置。这个缓存时间太长和太短都不太好，如果时间太长，一旦域名被解析到的IP有变化，会导致被客户端缓存的域名无法解析到变化后的IP地址，以致该域名不能正常解析，这段时间内有一部分用户无法访问网站。如果设置时间太短，会导致用户每次访问网站都要重新解析一次域名。

2、如果用户浏览器缓存中没有数据，浏览器会查找操作系统缓存中是否有这个域名对应的DNS解析结果。其实操作系统也有一个域名解析的过程，在Windows中可以通过C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts文件来设置，在Linux中可以通过/etc/hosts文件来设置，用户可以将任何域名解析到任何能够访问的IP地址。例如，我们在测试时可以将一个域名解析到一台测试服务器上，这样不用修改任何代码就能测试到单独服务器上的代码的业务逻辑是否正确。正是因为有这种本地DNS解析的规程，所以有黑客就可能通过修改用户的域名来把特定的域名解析到他指定的IP地址上，导致这些域名被劫持。

3、前两个过程无法解析时，就要用到我们网络配置中的”DNS服务器地址”了。操作系统会把这个域名发送给这个LDNS，也就是本地区的域名服务器。这个DNS通常都提供给用户本地互联网接入的一个DNS解析服务，例如用户是在学校接入互联网，那么用户的DNS服务器肯定在学校；如果用户是在小区接入互联网，那么用户的DNS就是再提供接入互联网的应用提供商，即电信或联通，也就是通常说的SPA，那么这个DNS通常也会在用户所在城市的某个角落，不会很远。Windows环境下通过命令行输入ipconfig，Linux环境下通过cat /etc/resolv.conf就可以查询配置的DNS服务器了。这个专门的域名解析服务器性能都会很好，它们一般都会缓存域名解析结果，当然缓存时间是受到域名的失效时间控制的。大约80%的域名解析到这里就结束了，所以LDNS主要承担了域名的解析工作。
4. 如果LDNS仍然没有命中，就直接到Root Server域名服务器请求解析

5、根域名服务器返回给本地域名服务器一个所查询的主域名服务器（gTLD Server）地址。gTLD是国际顶级域名服务器，如.com、.cn、.org等，全球只有13台左右

6、本地域名服务器LDNS再向上一步返回的gTLD服务器发送请求

7、接受请求的gTLD服务器查找并返回此域名对应的Name Server域名服务器的地址，这个Name Server通常就是用户注册的域名服务器，例如用户在某个域名服务提供商申请的域名，那么这个域名解析任务就由这个域名提供商的服务器来完成

8、Name Server域名服务器会查询存储的域名和IP的映射关系表，在正常情况下都根据域名得到目标IP地址，连同一个TTL值返回给DNS Server域名服务器

9、返回该域名对应的IP和TTL值，LDNS会缓存这个域名和IP的对应关系，缓存时间由TTL值控制

10、把解析的结果返回给用户，用户根据TTL值缓存在本地系统缓存中，域名解析过程结束

在实际的DNS解析过程中，可能还不止这10步，如Name Server可能有很多级，或者有一个GTM来负载均衡控制，这都有可能会影响域名解析过程。

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CDN:

CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的CACHE(缓存)层，将网站的内容发布到最接近用户的网络”边缘“的节点，使用户可以就近取得所需的内容，提高用户访问网站的响应速度。

CDN好处：

解决服务器端的“第一公里”问题 　
缓解甚至消除了不同运营商之间互联的瓶颈造成的影响 　
减轻了各省的出口带宽压力 　
缓解了骨干网的压力 　
优化了网上热点内容的分布

CDN 架构及工作原理

以上图为例，我们分析CDN的访问步骤：

step1：用户向localDNS发起请求查询输入域名对应的IP地址（若有缓存直接返回，否则去rootDNS查询）；

step2：localDNS迭代向rootDNS查询，逐级迭代,rootDNS=>顶级DNS=>权限DNS；

step3：获得权限DNS后，localDNS向权限DNS发起域名解析请求；

step4：权限DNS通常会将域名CNAME【如果有有CNAME则解析CNAME对应的CDN服务，否则的话默认为普通请求，直接返回解析到的IP】到另一个域名，这个域名最终会被指向CDN网络中的智能DNS负载均衡系统；

step5：DNS负载均衡系统通过一些智能算法，将最合适的CDN节点IP地址返回给localDNS；

step6：localDNS将获得的IP地址返回给用户；

step7：用户得到节点的IP地址后，向该节点发起访问请求；

step8：CDN节点返回请求文件，如果该节点中请求的文件不存在，就会再回到源站获取这个文件，然后返回给用户。

参照：
https://blog.csdn.net/zhangyuan19880606/article/details/51141610
https://blog.csdn.net/yipiankongbai/article/details/25031461
https://www.cnblogs.com/YDDMAX/p/5598196.html
https://blog.csdn.net/yinqieju1632/article/details/80046830