Domain Name System

目录

一.Basic Function&Brief History

二.从数据库层面理解DNS

2.1 Domain Namespace&Resource Record

2.2 DNS server 

2.3 DNS resolver

三.从协议层面理解DNS

3.1 DNS server正确解析domain name返回IP地址的方法

3.1.1 递归方法解析域名

 3.1.2 迭代方法解析域名

3.2 DNS server提高域名解析效率的缓存机制

3.2 逆向解析：由域名返回IP地址

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一.Basic Function&Brief History

互联网应用程序联系远程主机以获取资源时，往往得到的是该主机的主机名（hostname）或是该资源的域名，而不是IP地址。比如我们访问baidu.com，交给我们的应用程序也只是baidu.com这一域名（或主机名），而不是该（资源所在）主机对应的IP地址。

域名（或主机名）是以ASCII字符形式标识资源所在位置、人能够理解而机器无法理解的高级名；而IP地址是以二进制数形式标识（资源所在的）主机所在的位置、人不能理解而机器可以理解的低级名。类似于高级语言和机器语言的关系。

而DNS的作用，就是用于进行对应的域名与IP地址的转化的。（不过转化是双向的，目前只遇到过由域名向IP地址的转化）

DNS协议是query/response形式的，基于UDP/TCP协议（客户端向DNS服务器请求使用UDP，DNS服务器之间互相备份使用TCP），主机端口号为53。

历史上，DNS sever是centralized control的，也就是大量域名归一个中心DNS server管理。而且域名空间是扁平化的，极易产生重复。所以现在的域名系统采用了层次化的结构，并且交由分布式的服务器进行维护。

现在再来理解一下什么是DNS。从数据上理解，它就是一个数据库，存放IP地址和域名的映射关系；从机制上理解，它就是一个协议，用于解析域名得到IP地址。

二.从数据库层面理解DNS

2.1 Domain Namespace&Resource Record

Domain Namespace是DNS数据库存储域名的方式，可以理解为树（tree）这个数据结构。每一个结点都对应一个域、域名和RR(resource record)。RR是这个域名对应的数据，往往是ipv4、ipv6的地址，这个我们在后面可以看到。

1.树的根节点通常记为.，被称为root domain。

2.每一个结点都称为一个domain（域），这和域名是不同的。

3.根节点下的结点被称为是top-level domains，不要叫做first-level domain。顶级域可以分为两类：一般域（generic domain）和国家域（country domain）。

4.如何获取结点（域）对应的域名？自下而上向根节点遍历，并将依次得到的域从左向右排列并用.分开。如xx域的域名为xx.cs.mit.edu。域名中的域从左往右愈来愈抽象。

5.域名不区分大小写。一个域至多63 char，一个域名至多255char。完整的域名也可以称为FQDN（fully qualified domain name）

 每一个结点对应着一个或多个RR，存储着与该domain有关的信息，比如ipv4地址，ipv6地址，别名，权威服务器等等。我们所需要的IP地址就存储在RR中。

RR可以理解为一个结构体，其数据域有：1.owner（RR所属域的域名）；2.type（RR存储信息的类型，A代表ipv4的地址，AAAA代表ipv6的地址，MX代表该域名使用的邮箱服务器的域名，CNAME代表该域名的别名，NS表示该域名所在的DNS权威服务器的域名）；3.class（该域名使用的协议族，通常是internet协议组，为IN）；4.TTL（time to live作为缓存能够存在的时间，单位s）；5.RDATA（存储的数据，类型由type定义了）。下面是例子。

2.2 DNS server 

上面的数