linux学习之路之DNS原理详解

DNS原理

DNS全称Domain  Name Service：域名服务，它是用来将域名解析成ip地址的一种服务。

DNS的诞生

        我们知道，主机与主机之间的通信是靠ip来进行的，在互联网初期时，纯粹的使用ip来进行通信是没有问题的，但随着互联网发展越来越大，ip地址越来越多，这么多的ip地址，如果要想相互通信，那么必须要把他们的ip地址全部记下来才行。我们知道一个ip分为四段，每一段的数字不能超过256，所以说，基本上ip地址有很多相似的地方，容易记混淆。所以为了方便人们的记忆，干脆直接使用一段字符串来代替ip地址好了，人们只要在浏览器上面输入这段字符串就可以进行上网了。相比较数字而言，字符串更容易人们记忆。就像人的名字一样，你只需要记住这个人的姓名，不需要去记住这个人的***号码一样，这样就方便人们来记忆了。但是，大家再想一想，主机与主机之间的通信是靠ip地址来进行的，而我们常常在浏览器上面输入的并不是ip，而是一段字符串，那他们又是如何工作的呢？其实他们正是借助DNS服务来工作的，DNS服务可以将这段字符串来转换成相应的ip，这样当主机获得了目标主机的ip后，就可以进行通信了。由此，DNS服务就在这样的环境中诞生了。

而这段字符串就是主机名而已

 

什么是域？

域是一个范围，是一个抽象的事务，域主要有这些：

域分为根域、一级域、二级域...等等。

根域就是'.'，不过根域我们可以不写，但是它是存在的哦。

注意：任何域名都是根域的子域，也就是说任何域名是从跟域开始的。记住，很重要的哦！

一级域：常见有.com,.org,.net,.edu,.cn等等

二级域：常见就是各大网站的了，例如.qq，.sina，.baidu等等

例如：以www.baidu.com，其实正确的写法应该是这样子的，www.baidu.com.后面的'.'就表示的是根域，只不过大多数情况下，我们省略了而已；.com就是一级域，或者叫做顶级域也行；.baidu就是敢说的二级域；那么www是什么呢？很多人通常认为www也是域名，其实这是一个错误的理解，www表示的其实是一台主机，这个主机位于.baidu.com.这个域内。因为通信肯定是主机与主机之间才可以相互通信的，一个主机怎么可能会与一个范围进行通信了。是吧，所以说www.baidu.com.其实就是一个主机的名字或者叫做FQDN（Full Qualified Domain Name, 完全限定域名），他不是域名。记住了，下次别搞错了。

 

名称解析的平台或者架构

dns作为一个名称解析服务，那么它到底是怎么进行解析的呢？

        dns是一种服务，这种服务的完成需要在某个平台上面来实现的，这个平台或者架构就是nsswitch，nsswitch就是实现名称解析的一个平台，其实名称解析有多个，并不一定指的就是域名到ip的解析，Username到User_ID也是一种解析，这些解析所依赖的平台就是nsswitch。对于DNS来说，dns在nsswitch上完成解析时，还需要调用两个函数库文件，分别是libnsswitchdns和libnsswitchfile文件。这样才DNS才可以发挥作用，那么DNS是如何将一个主机域名解析成一个ip的呢？这就需要DNS的数据库文件了，这个数据库文件里面的就包含了域名和ip的映射关系，DNS在解析时，会出查找这个文件中该域名所对应的ip，然后再将ip返回给客户端，这样就完成解析了。

说明：关于DNS数据库文件后续将会详解。这里只是略微介绍一下。

 

DNS的解析原理

以www.xsl.com访问www.baidu.com为例，来讲述DNS工作原理

1、当www.xsl.com这台主机要想访问www.baidu.com这个主机时，这台主机首先会在本地缓存中查找

       是否是否有该主机名的映射关系，如果有，则直接返回给客户端；如果没有，则进行第2步。

2、查找/etc/hosts文件，如果这个文件里面有，则直接将这个主机名所对应的ip返回给客户端；如果没

        有 则进行第三步。

3、将域名请求发给本地域名服务器，这个服务器就是/etc/resove.conf中定义的服务器地址。在window

      上面就是TCP/IP协议栈中设定的地址就是本地DNS服务器。本地DNS服务器首先会在数据库文件

      中查找是否有该主机名的映射关系；如果有则直接返回给客户端；如果没有，就会将该请求发给根

      域。对于下级子域来说，它们是不知道上级域的，但是上级域是知道下级域的。这点很重要，并且

      对于所有的服务器来说，它们都知道根域在哪里（需要要配置的哦），这样当本地的服务器解析不

      了的话，就会去找根域去解析，根域一看，就说www.baidu.com是由.com这个域来来负责管理的，

       在这里，可能会发生种查询请求:

                    一是根域直接将这个请求发给.com这个域的DNS服务器，然后.com这个域的DNS服务器一看，发现www.baidu.com是由.baidu这个域来管理的，因此就将该请求直接发给.baidu这个域的DNS服务器，.baidu这个域的DNS服务器一看，www这台主机确实有，然后再将该主机所对应的ip返回给.com域的DNS服务器，.com域的DNS服务器在返回给根域DNS服务器，根域DNS服务器在返回给本地DNS服务器，最后在返回给客户端。

                    另一种查询是根域直接将.com内的DNS服务器IP地址返回给本地DNS服务器，本地DNS服务器然后再将该请求发给.com域的DNS服务器，.com域内的DNS服务器然后再去查询，发现www.baidu.com是有.baidu这个域来负责的，因此将.baidu这个域内的DNS服务器ip地址发给本地DNS服务器，本地DNS服务器收到该ip后，会将该请求直接发给.baidu域内的DNS服务器，.baidu域内的DNS服务器一看，www这台数据确实是是由我来解析的，因此查询后将www.baidu.com这个主机的ip地址就返回给本地DNS服务器，本地DNS服务就返回给客户端。这样就完成了这个解析过程。

                    上面的第一种查询，本地DNS服务器只需要发出一次请求就可以获得该主机所对应的ip，这种查询方式叫做递归查询。

                    上面的第二章查询，本地DNS服务器需要发出多种请求才可以获得该主句所对应的ip，而这种查询方式叫做迭代查询。

                     一般说来，根域内的DNS服务器是不会进行递归查询的，原因是每天上网的人那么多，如果都要根域来完成解析的话，那么根域DNS服务器岂不累死。

                    一般说来，客户端进行递归查询，本地DNS服务器进行迭代查询，对于外部客户端来说，只允许进行递归查询，不允许进行迭代查询。

                    这里的DNS服务器就是某个域内的DNS服务器，我们说过域是一个范围，而DNS服务器就是这个范围内的负责人，所有发往这个域内的请求都是有这个DNS服务器来完成的。这样懂了吧！

                    由于常常在DNS解析完成后会出现权威答案和不权威答案，那么什么是权威答案，怎么是不权威答案呢 ？

                    所谓权威答案就是要解析的这个主机名是有这个域内的DNS服务器直接返回的，自己域内的DNS在本地数据库中查询的结果当然是权威的啦。例如刚刚说过的www.baidu.com，如果.baidu这个域的DNS服务器为ns.baidu.com的话，那么第一次发起的请求如果是由ns.baidu.com来负责解析的话，那么返回的答案就是权威答案。

                    不权威答案就是请求的这个主机名并不是由这个主机名所在的DNS服务器直接返回的答案，而是由其他DNS服务器来返回的。例如www.xsl.com中的本地DNS服务器为ns.xsl.com，由于之前已经解析过www.baidu.com，所以本地DNS服务器ns.xsl.com很可能缓存了www.baidu.com的映射关系，所以当下次发起www.baidu.com域名解析时，由于本地缓存含有该映射关系，因此本地DNS服务器ns.xsl.com会将之前缓存的结果直接返回给客户端。这样返回的答案就是不权威答案。所以有时候权威答案不一定正确。而且缓存也有缓存时间的。

 

 DNS服务器类型

试想一下，如果某个域内，只有一台DNS服务器，那么当这台DNS服务器出现宕机时，那么这个域内的所有客户都无法上网了，所以一般建议在某个域内可以部署多个DNS服务器。如果部署多个DNS服务器，那么问题又来了？那么客户发送的DNS请求服务，到底由谁哪个DNS服务器来解析呢？因此，为了便于管理整个域内的DNS服务请求，一般会在该域内指定一台为主DNS服务器，其他的为辅助DNS服务器。

主DNS服务器：负责解析发送的DNS服务请求

那么辅助DNS服务器的作用是干什么的呢？

            有人会说就是当主DNS服务器挂掉后，充当主DNS服务器的角色开负责域名解析的任务。其实当主DNS服务器挂掉后，辅助DNS服务器是不会工作的，因此它也不会来响应DNS服务请求的。一般在某个域内架设辅助DNS服务器是用来实现DNS负载均衡的，来减轻每个DNS服务器的压力。这样一来，辅助DNS服务器上面的数据库也要和主DNS服务器上面的数据库一样才行，否则，会出现解析不一致的现象。一般的，我们只能在主DNS服务器上面修改数据，辅助DNS服务器是不能修改数据的。

那么辅助DNS的服务器到底该如何建立的呢？有两种方式：

            一是：直接将主DNS服务器上面的数据库完全复制给辅助DNS服务器，一般用作刚建立辅助DNS服务器的时候。而这种传送方式叫做完全区域传送（axfr）

            二是：将部分数据直接复制给辅助DNS服务器，一般该辅助DNS服务器存有数据库文件，而可能主DNS服务器上面的数据更新完毕后，辅助DNS服务器的数据库还不是最新的。因此，需要将部分数据复制给辅助DNS服务器。这种传送方式叫做增量区域传送（ixfr）

因此，辅助DNS服务器想要更新自己的数据库文件，必须向主DNS服务器发起数据同步请求。在同步请求过程中，涉及到的字段有：

             serial number：服务器的版本号或者序列号，辅助DNS服务器就是靠序列号是否和主DNS服务器序列号一致来分析主DNS服务器的数据库是否更新；主DNS更新数据库后，序列号会发生改变

             refresh：辅助DNS服务器请求周期

             retry:请求失败后，辅助DNS服务器等待多长时间后重新发起请求，该时间一定小于refresh

             expire：请求的最长时间，该时间过后，就认为主DNS服务器挂了

            nagative  answer TTL：否定缓存回答时长，主DNS服务器挂了之后，可能会将否定回答的信息

                                                    缓存下来，这里只是设置否定缓存的时间是多少。

在这里说明一下，辅助DNS服务器如果在刚发送完请求后，也已经响应，过一会，主DNS服务器的数据库更新了，此时主DNS服务器和辅助DNS服务器的数据库不一致，这样会造成解析不正确。因此，为了防止这种错误，一旦主DNS服务器数据库更新，立马将更新的数据传输给复制DNS服务器。传送的方式就是刚刚说的两种。而这些过程就是DNS的主从复制。

总结：

主DNS服务器：提供域名解析服务

辅助DNS服务器：请求数据同步，向主DNS服务器发送请求。

缓存DNS服务器 ：不提供任何权威答案，只是将之前缓存下来的信息保存下来，下次请求时，直接返

                                 回，这样可以节省带宽。

 转发器：不缓存，只将请求转发给某个DNS服务器。

 

 

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