DNS 域名解析系统

前言

前面为大家分享了关于计算机网络中应用层——自定义协议、传输层——UDP、TCP 协议、网络层——IP协议、数据链路层——以太网相关的协议，那么在知道了这些之后，这篇文章我将为大家分享另一个计算机网络中比较重要的知识点——DNS域名解析系统。

什么是 DNS 域名解析系统

DNS（Domain Name System，域名系统）是因特网使用的命名系统，它存储了域名和IP地址之间的映射关系，使得用户和计算机可以更方便地通过网络来查找和访问彼此。

具体来说，DNS 域名解析系统可以将便于人们记忆的域名（如www.example.com）转换为便于机器处理的IP地址。这个过程基于客户/服务器模型，协议运行在UDP之上，使用53号端口。

DNS 域名解析系统可以分为三个主要部分：层次域名空间、域名服务器和解析器。

1. 层次域名空间：这是域名系统的组织方式，它按照域名的级别进行组织和管理。例如，顶级域名（如.com、.org等）下面是二级域名（如www.example.com等），再下面是具体的网页地址等。
2. 域名服务器：负责管理域名空间，并为客户提供域名解析服务。根据其管理和服务的范围，域名服务器可以分为根域名服务器、顶级域名服务器和权限域名服务器。
3. 解析器：解析器是负责进行域名解析的程序，它将用户提供的域名转换成对应的IP地址。

为什么需要 DNS 域名解析

既然有了 IP 地址，为什么还会出现一个 DNS 域名解析呢？我们都知道 IP 地址是由 4 个字节组成的由 . 分隔的一串数字，但是呢，由于世界上有很多的 IP 地址，我们很难记住一些 IP 地址，所以就引入了“域名”来解决 IP 地址不好宣传和记忆的问题，例如生活中我们更多的使用的是 www.baidu.com 而不是像这样的一串数字。

DNS 域名解析的优点：

1. 方便记忆：域名通常由英文单词或字母组成，相对于复杂的IP地址来说更易于记忆。通过使用域名，用户可以更容易地访问网站，而不必记住一串数字或字母的IP地址。
2. 提高访问效率：DNS域名解析系统可以将域名转换为IP地址，以便计算机能够找到和访问网站。当用户在浏览器中输入域名时，DNS域名解析系统会快速地将域名转换为IP地址，然后计算机就可以通过该地址找到网站并建立连接。
3. 负载均衡：DNS域名解析系统可以将域名解析到多个IP地址上，从而实现负载均衡。当多个服务器上运行相同网站时，DNS域名解析系统可以将访问请求分配给不同的服务器，以提高网站的可用性和性能。
4. 故障转移：当一台服务器出现故障时，DNS域名解析系统可以将访问请求转移到其他可用的服务器上，从而保证网站的可用性。
5. 个性化服务：通过使用DNS域名解析系统，组织可以实现对网站内容的个性化服务。例如，根据用户的地理位置、网络速度或其他因素，将用户重定向到不同的服务器或提供不同的内容。
6. 安全性和隐私保护：DNS域名解析系统可以保护用户的隐私和安全。当用户访问网站时，DNS域名解析系统可以将域名解析为IP地址，但这个过程是在用户的计算机和DNS服务器之间进行的，不需要将用户的域名信息暴露给其他方。

DNS 是如何发展的

hosts 文件维护域名和IP的映射关系

其实最早的域名解析是通过一个简单的文件来实现的，这个文件就是我们 Windows 下的 hosts 文件。这个文件通常在我们的 "C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts" 下。

我这里 hosts 文件中基本上没有什么内容，因为现在基本上不适用 hosts 文件来实现 DNS 了，这是因为使用 hosts 文件来维护 域名 和 IP 的映射关系是非常不方便的，当你网站的 域名 和 IP 的映射关系改变了之后，就需要更改本地 域名 和 IP 的映射关系。所以这时就出现了一套 DNS 系统（一套服务器）。

DNS 系统（服务器）

当你想要访问某个域名的时候，你首先需要向这个 DNS 系统发送请求，当这个 DNS 系统收到请求之后就会返回一个对应的 IP 地址，这时就能访问对应的网站了。后续如果有域名的映射关系需要更新的话，只需要更改这一组指定的服务器既可以了，而不需要更改每个用户的 hosts 文件。

但是只有这一套 DNS 系统可以吗？在相同的时间内，世界上有千千万万的人会向 DNS 系统发送解析请求，而一个服务器端的硬件资源是有限的（CPU、内存、硬盘、网络带宽），服务器处理每个请求是需要消耗一定的资源的，如果单位时间内请求太多的话，消耗的总资源就超过了机器的资源上限，此时机器就会挂掉。所以就又需要做出调整。

第一种解决方法就是节流。

让请求量变少，让每个上网的设备都搞本地缓存。假如我的电脑一分钟之内访问 www.baidu.com 十次的话，如果每次都向 DNS 系统发送请求的话，那么就会给 DNS 系统带来很大的压力，所以我们可以将第一次请求得到的结果保存在本地，只是第一次访问的时候向 DNS 系统发送请求，后面几次可以直接使用第一次请求的结果。

DNS 镜像系统

搭建 DNS 的开发者们呼吁各个网络运营商搭建属于自己的 DNS 镜像系统。

DNS镜像系统是指将一个或多个DNS服务器的数据镜像到另一个DNS服务器上。这些镜像服务器通常会存储一份原始服务器数据的副本，并且可以提供与原始服务器相同的DNS查询服务。

这些 DNS 镜像系统都复制了一份 根服务器 的数据，这样就可以帮助根服务器分解部分的请求量，很大的缓解了一个 DNS 根服务器的压力，不仅如此，通过使用 DNS 镜像系统，可以根据你发送请求时的地址，为你找到距离你最近的 DNS 系统，从而增加访问的效率。

通过使用 DNS 镜像系统最重要的就是，它可以防止 DNS 系统一家独大的线性，因为 DNS 系统根服务器位于美国，而美国利用这些欺负其他国家的现象不在少数，通过在中国建立 DNS 镜像系统，当美国断掉中国使用 DNS 系统的时候，中国还能利用 DNS 镜像系统中存储的数据解决一段时间 DNS 需求。

但是这种解决方法也只是暂时的，解决这个问题的根本方法是 IPv6 的发展，IPv4 和 IPv6 是截然不同的，所以对应的 DNS 解析系统也是不同的，只有对应 IPv6 研发和完善新的 DNS 系统，才能真正解决美国在这方面的打压。