计网第六章（应用层）（二）（域名系统DNS）

一、基本概述

域名和IP地址：在1983年，因特网就开始采用层次结构的命名树作为主机的名字，即域名。因为域名比IP地址更加方便人们记忆，人们可以通过域名更加方便地访问互联网。但实际上网络识别的仍然是IP地址，所以就有了域名系统DNS。域名系统DNS是分布式的。

作用：域名系统DNS的作用就是将域名映射成IP地址。DNS是指域名系统，是可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库。因为DNS是分布式的，所以即便单个计算机出现故障，也不会影响整个系统的正常运行。 DNS使大多数域名都在本地进行解析，仅少量解析需要在因特网上通信，因此系统效率很高。

大致过程：客户端在访问Web服务器的时候可以大致分为以下三个过程：1、客户机在自己的DNS高速缓存中没有查到域名对应的地址，便会向域名系统DNS发送域名查询请求。   2、DNS服务器告知客户机Web服务器的IP地址。       3、客户机与Web 服务器进行通信。

二、域名结构

结构：因特网采用层次树状的域名结构。域名结构由若干个分量组成，每个分量之间用“.”隔开，分别代表不同级别的域名。

级别和每一级的组成：从右往左域名级别逐渐降低，即级别最低的域名在最左边，级别最高的域名在最右边。每一级的域名都由英文字母（不区分大小写）和数字组成，并且不超过63个字符。完整的域名不会超过255个字符。

域名系统既不规定一个域名包含多少个下级域名，也不规定每一级的域名代表什么意思。

各级域名都由其上一级的域名管理机构管理，最高级的顶级域名则由因特网名称与数字地址分配机构ICANN机构进行管理。

顶级域名TLD分类：

1、国家顶级域名nTLD：

如cn（中国），us（美国），uk（英国）等。

该顶级域名下注册的二级域名均由各国家自行确定。比如日本顶级域名为jp，他们将其教育和企业机构的二级域名定位ac和co。

我国二级域名分类：

1.类别域名：

ac（科研机构）、com（工、商、金融等企业）、net（网络服务机构）、org（非营利性组织）、edu（教育机构）、gov（政府部门）、mil（军事机构）。

2、行政区域名

共34个，用于我国各省、自治区和直辖市。比如bj（北京）、sh（上海）等。

2.通用顶级域名gTLD：

最常用的有7个：com（公司企业）、net（网络服务机构）、org（非营利性组织）、int（国际组织）、edu（美国教育机构）、gov（美国政府部门）、mil（美国军事部门）。

注意：名称相同的域名其等级未必相同。例如我国的二级域名com和通用顶级域名com。

3.反向域名arpa

用于反向域名解析，即IP地址反向解析为域名。

三、域名服务器

域名和IP地址的映射关系必须保存在域名服务器中，供所有其他应用查询。DNS使用分布在各地的域名服务器来实现域名到IP地址的转换。

分类：

1.根域名服务器

最高层次的域名服务器，每个根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名及其IP地址。

当本地域名服务器向根域名服务器发送查询请求时，路由器就把查询请求报文转发到离这个DNS客户最近的一个根域名服务器，从而加快DNS的查询过程也更合理地利用了因特网资源。

根域名服务器通常并不直接对域名进行解析，而是返回该域名所属顶级域名的顶级域名服务器的IP地址。

比如对于“xxx.xxx.com”，根域名服务器就会返回com所对应的IP地址。

2.顶级域名服务器

负责管理在该域名服务器注册的所有二级域名。当收到DNS查询请求时就给出相应的回答（可能是最后的结果，也可能是下一级权限域名服务器的IP地址）。

3.权限域名服务器

负责管理某个区的域名。每个主机的域名都必须在某个权限域名服务器处注册登记。因此权限域名服务器知道其管辖的域名与IP地址的映射关系。另外，权限域名服务器还知道其下级域名服务器的地址。

4.本地域名服务器

  该域名服务器并不属于上述的域名服务器的等级结构。它主要起代理的作用，将DNS请求报文转发到上述域名服务器的等级结构中。有时也被称为默认域名服务器。一个主机发送的DNS请求报文会首先被送往该主机的本地域名服务器。

假设一个主机想访问一个网站，它会先将DNS请求发送给本地域名服务器。如果本地域名服务器的缓存中没有对该DNS请求中的域名和IP地址的解析，就会去请求根域名服务器。

有了本地域名服务器，会使得整个DNS系统查询变得更简单，更有效率。

四、域名解析的过程

1.递归查询：

这种方式主要是“靠别人”。

假设一个主机想访问一个网站，它会先将DNS请求发送给本地域名服务器。如果本地域名服务器的缓存中没有对该DNS请求中的域名和IP地址的解析，就会去请求根域名服务器。

如果根域名服务器也无法完整解析该DNS请求，即只能解析顶级域名，根域名服务器就会去请求顶级域名服务器的帮助。如果顶级域名服务器也不能完整解析该DNS请求，顶级域名服务器就会去请求权限域名服务器的帮助。

当能将该DNS请求的域名完整解析后，就又会按照原路返回，从权限域名服务器到顶级域名服务器再到根域名服务器，最后返回给本地域名服务器。

如图：

主机想知道y.abc.com的IP地址，进行图中的递归操作。图中数字就表示第几步。

2.迭代查询：

这种方式主要是“靠自己”。

它与递归最大的区别在于，当本地域名服务器没有域名对应的IP地址，就会去查询根域名服务器，如果根域名服务器也没有，根域名就会告诉它去找哪个顶级域名服务器，本地域名服务器就会继续去查询相应的顶级域名服务器。依次类推，直到本地服务器找到对应的IP地址。

如图：

和递归查询一样，只是采用了迭代查询的方式。

注意：从主机到本地域名服务器的查询方式仍然为递归方式，其余的查询是迭代查询方式。

注意：两个图中的dns都可以忽略，dns.com类似于谁谁谁.com。