DNS解析过程详解

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先检查浏览器缓存-》检查操作系统缓存(HOST文件)-》localDNS->rootDNS

一、根域


根域名服务器(英语:root name server)是互联网域名解析系统(DNS)中最高级别的域名服务器,负责返回顶级域名的权威域名服务器的地址,全球有386台根服务器,被编号为A到M共13个标号。

大部分借由任播(Anycast)技术,编号相同的根服务器使用同一个IP,386台根服务器总共只使用13个IP,因此可以抵抗针对其所进行的分布式拒绝服务攻击(DDoS)。
中国大陆在北京有两台编号为L的镜像,编号为F、I、J的镜像各一台,共5台;香港有两台编号为J的镜像,编号为A、F、I、L的镜像各一台,共6台;台湾则有编号为F、I、J各一台,共3台。


二. 域的划分

根域下来就是顶级域:
顶级域(或顶级域名;英语:Top-level Domain;英文缩写:TLD)是互联网DNS等级之中的最高级的域,它保存于DNS根域的名字空间中。顶级域名是域名的最后一个部份,即是域名最后一点之后的字母,例如在example.com这个域名中,顶级域是.com(或.COM),大小写视为相同。
一下出自百科
       域名级数是指一个域名由多少级组成,域名的各个级别被“.”分开,简而言之,有多少个点就是几级域名。

顶级域名在开头有一个点(.com)
“一级域名”就是在“com net org”前加一级(baidu.com)
"二级域名"就是在一级域名前再加一级


Baidu.com就是一个一级域名,而www.baidu.com却不是一级域名,他是在baidu.com 这个域里的一叫做www的主机。

一级域之后还有二级域,三级域,只要我买了一个一级域,并且我搭建了自己BIND服务器(或者其他软件搭建的)注册到互联网中,那么我就可以随意在前面多加几个域了(当然长度是有限制的)。


三. 域名服务器

能提供域名解析的服务器,上面的记录类型可以是A(address)记录,NS记录(name server),MX(mail),CNAME等。

(详解参见博客:域名解析中A记录、CNAME、MX记录、NS记录的区别和联系)

A记录是什么意思呢,就是记录一个IP地址和一个主机名字,比如我这个域名服务器所在的域test.baidu.com,我们知道这是一个二级的域名,然后我在里面有一条A记录,记录了主机为a的IP,查到了就返回给你了。

如果我现在要想baidu.com这个域名服务器查询a.test.baidu.com,那么这个顶级域名服务器就会发现你请求的这个网址在test.baidu.com这个域中,我这里记录了这个二级域的域名服务器test.baidu.com的NS的IP。我返回给你这个地址你再去查主机为a的主机把。

这些域内的域名服务器都称为权威服务器,直接提供DNS查询服务。(这些服务器可不会做递归哦)

四.解析过程

那么我们的DNS是怎么解析一个域名的呢?

1.现在我有一台计算机,通过ISP(互联网运营商)接入了互联网,那么ISP就会给我分配一个DNS服务器,这个DNS服务器不是权威服务器,而是相当于一个代理的dns解析服务器,他会帮你迭代权威服务器返回的应答,然后把最终查到IP返回给你。

2.现在的我计算机要向这台ISPDNS发起请求查询www.baidu.com这个域名了,(经网友提醒:这里其实准确来说不是ISPDNS,而应该是用户自己电脑网络设置里的DNS,并不一定是ISPDNS。比如也有可能你手工设置了8.8.8.8)

3.ISPDNS拿到请求后,先检查一下自己的缓存中有没有这个地址,有的话就直接返回。这个时候拿到的ip地址,会被标记为非权威服务器的应答

4.如果缓存中没有的话,ISPDNS会从配置文件里面读取13个根域名服务器的ip地址(这些地址是不变的,直接在BIND的配置文件中),

5.然后像其中一台发起请求(比如你在中国,就从北京的那5台中的一台发出请求)。

6.根服务器拿到这个请求后,知道他是com.这个顶级域名下的,所以就会返回com域中的NS记录。

7.然后ISPDNS向其中一台再次发起请求,com域的服务器发现你这请求是baidu.com这个域的,我一查发现了这个域的NS,那我就返回给你,你再去查。

(目前百度有4台baidu.com的顶级域名服务器)。

8.ISPDNS不厌其烦的再次向baidu.com这个域的权威服务器发起请求,baidu.com收到之后,查了下有www的这台主机,就把这个IP返回给你了,

9.然后ISPDNS拿到了之后,将其返回给了客户端,并且把这个保存在高速缓存中。


下面我们来用 nslookup 这个工具详细来说一下解析步骤:

DNS解析过程详解_第1张图片

从上图我们可以看到:

          第一行Server是:DNS服务器的主机名--210.32.32.1

          第二行Address是: 它的IP地址--210.32.32.1#53

          下面的Name是:解析的URL--    www.jsjzx.com

          Address是:解析出来的IP--112.121.162.168


但是也有像百度这样的DNS比较复杂的解析:
DNS解析过程详解_第2张图片

你会发现百度有一个cname = www.a.shifen.com  的别名。

这是怎么一个过程呢?

我们用dig工具来跟踪一下把(linux系统自带有)

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Dig工具会在本地计算机做迭代,然后记录查询的过程。


第一步是向我这台机器的ISPDNS获取到根域服务区的13个IP和主机名[b-j].root-servers.net.。
DNS解析过程详解_第3张图片
第二步是向其中的一台根域服务器(Servername就是末行小括号里面的)发送www.baidu.com的查询请求,他返回了com.顶级域的服务器IP(未显示)和名称,(也是十三个,我猜是每个根域服务器返回一个)
DNS解析过程详解_第4张图片

第三步,便向com.域的一台服务器192.33.4.12请求,www.baidu.com,他返回了baidu.com域的服务器IP(未显示)和名称,百度有四台顶级域的服务器(2014.09.23现在已经有五个了)

     【此处可以用dig @192.33.4.12 www.baidu.com查看返回的百度顶级域名服务器IP地址】。


第四步呢,向百度的baidu.com域服务器(202.108.22.220)请求www.baidu.com,他发现这个www有个别名,而不是一台主机,别名是www.a.shifen.com。
DNS解析过程详解_第5张图片

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按照一般的逻辑,当dns请求到别名的时候,查询会终止,而是重新发起查询别名的请求,所以此处应该返回的是www.a.shifen.com而已。

但是为什么返回a.shifen.com的这个域的NS呢?

我们可以尝试下面的这个命令:dig +trace  shifen.com 看看有什么结果。。。。。。。。

DNS解析过程详解_第6张图片

你会发现第三步时shifen.com这个顶级域的域名服务器和baidu.com这个域的域名服务器是同一台主机(即:dns.baidu.com)!


当我拿到www.baidu.com的别名www.a.shifen.com的时候,我本来需要重新到com域查找shifen.com域的NS,但是因为这两个域在同一台NS上,所以直接向本机发起了,

shifen.com域发现请求的www.a.shifen.com是属于a.shifen.com这个域的,

于是就把a.shifen.com的这个NS和IP返回,让我到a.shifen.com这个域的域名服务器上查询www.a.shifen.com。

于是我便从ns X .a.shifen.com中一台拿到了一条A记录,最终的最终也便是www.baidu.com的IP地址了.【此处也可以用dig +trace www.a.shifen.com】跟踪一下

用一个图来说明一下(图中第三步的全世界只有13台是错误的)

DNS解析过程详解_第7张图片

以下内容为在虚拟机中搭建local dns服务器得到的实验数据,纠正上述结论

在上面的分析中,我们用dig工具进行了追踪,但是dig没有继续追踪当我们从baidu.com拿到cname和ns2.a.shifen.com的IP之后的事情。

我们就所以然的下结论认为local dns会向ns2.a.shifen.com请求www.a.shifenc.om。

其实这个想法是错误,在自己的本地搭建一个local dns,抓取整个解析过程中是所有包,看看就明白拉。

实际的结果是虽然dns.baidu.com返回了a.shifen.com域的服务器地址和IP,

但是local dns并不是直接向上述返回的IP请求www.a.shifen.com,而是再一次去请求com域,得到shifen.com域的服务器(也就是baidu.com的那四台),

然后又请求www.a.shifen.com,返回a.shifen.com的域的服务器,最后才是去请求www.a.shifen.com,

虽然上面已经返回了IP,但是实验的结果就是再走一遍shifen.com域的查询。

DNS解析过程详解_第8张图片
上图就是localdns在解析www.baidu.com的抓包全过程。蓝色那条就是在收到cname和响应的a.shifen.com的域名服务器IP地址之后,继续向com域请求shifen.com。
DNS解析过程详解_第9张图片

这个图充分说明了返回cname的同时也返回了ns2.a.shifen.com的IP。

因此总结一下便是

         ①本机向local dns请求www.baidu.com

         ②local dns向根域请求www.baidu.com,根域返回com.域的服务器IP

         ③向com.域请求www.baidu.com,com.域返回baidu.com域的服务器IP

         ④向baidu.com请求www.baidu.com,返回cname www.a.shifen.com和a.shifen.com域的服务器IP

         ⑤向root域请求www.a.shifen.com

         ⑥向com.域请求www.a.shife.com

         ⑦向shifen.com请求

         ⑧向a.shifen.com域请求

         ⑨拿到www.a.shifen.com的IP

         ⑩localdns返回本机www.baidu.com cname www.a.shifen.com 以及 www.a.shifen.com的IP




一. 根域


就是所谓的“.”,其实我们的网址www.baidu.com在配置当中应该是www.baidu.com.(最后有一点),一般我们在浏览器里输入时会省略后面的点,而这也已经成为了习惯。

根域服务器我们知道有13台,但是这是错误的观点。

根域服务器只是具有13个IP地址,但机器数量却不是13台,因为这些IP地址借助了任播的技术,所以我们可以在全球设立这些IP的镜像站点,你访问到的这个IP并不是唯一的那台主机。

具体的镜像分布可以参考维基百科。这些主机的内容都是一样的

二. 域的划分

根域下来就是顶级域或者叫一级域,

有两种划分方式,一种互联网刚兴起时的按照行业性质划分的com.,net.等,一种是按国家划分的如cn.,jp.,等。

具体多少你可以自己去查,我们这里不关心。

每个域都会有域名服务器,也叫权威域名服务器。

Baidu.com就是一个顶级域名,而www.baidu.com却不是顶级域名,他是在baidu.com 这个域里的一叫做www的主机。

一级域之后还有二级域,三级域,只要我买了一个顶级域,并且我搭建了自己BIND服务器(或者其他软件搭建的)注册到互联网中,那么我就可以随意在前面多加几个域了(当然长度是有限制的)。

比如a.www.baidu.com,在这个网址中,www.baidu.com变成了一个二级域而不是一台主机,主机名是a。

三. 域名服务器

能提供域名解析的服务器,上面的记录类型可以是A(address)记录,NS记录(name server),MX(mail),CNAME等。

(详解参见博客:域名解析中A记录、CNAME、MX记录、NS记录的区别和联系)

A记录是什么意思呢,就是记录一个IP地址和一个主机名字,比如我这个域名服务器所在的域test.baidu.com,我们知道这是一个二级的域名,然后我在里面有一条A记录,记录了主机为a的IP,查到了就返回给你了。

如果我现在要想baidu.com这个域名服务器查询a.test.baidu.com,那么这个顶级域名服务器就会发现你请求的这个网址在test.baidu.com这个域中,我这里记录了这个二级域的域名服务器test.baidu.com的NS的IP。我返回给你这个地址你再去查主机为a的主机把。

这些域内的域名服务器都称为权威服务器,直接提供DNS查询服务。(这些服务器可不会做递归哦)

四.解析过程

那么我们的DNS是怎么解析一个域名的呢?


1.现在我有一台计算机,通过ISP接入了互联网,那么ISP就会给我分配一个DNS服务器,这个DNS服务器不是权威服务器,而是相当于一个代理的dns解析服务器,他会帮你迭代权威服务器返回的应答,然后把最终查到IP返回给你。

2.现在的我计算机要向这台ISPDNS发起请求查询www.baidu.com这个域名了,(经网友提醒:这里其实准确来说不是ISPDNS,而应该是用户自己电脑网络设置里的DNS,并不一定是ISPDNS。比如也有可能你手工设置了8.8.8.8)

3.ISPDNS拿到请求后,先检查一下自己的缓存中有没有这个地址,有的话就直接返回。这个时候拿到的ip地址,会被标记为非权威服务器的应答

4.如果缓存中没有的话,ISPDNS会从配置文件里面读取13个根域名服务器的地址(这些地址是不变的,直接在BIND的配置文件中),

5.然后像其中一台发起请求。

6.根服务器拿到这个请求后,知道他是com.这个顶级域名下的,所以就会返回com域中的NS记录,一般来说是13台主机名和IP。

7.然后ISPDNS向其中一台再次发起请求,com域的服务器发现你这请求是baidu.com这个域的,我一查发现了这个域的NS,那我就返回给你,你再去查。

(目前百度有4台baidu.com的顶级域名服务器)。

8.ISPDNS不厌其烦的再次向baidu.com这个域的权威服务器发起请求,baidu.com收到之后,查了下有www的这台主机,就把这个IP返回给你了,

9.然后ISPDNS拿到了之后,将其返回给了客户端,并且把这个保存在高速缓存中。



下面我们来用 nslookup 这个工具详细来说一下解析步骤:

DNS解析过程详解_第10张图片

从上图我们可以看到:

          第一行Server是:DNS服务器的主机名--210.32.32.1

          第二行Address是: 它的IP地址--210.32.32.1#53

          下面的Name是:解析的URL--    www.jsjzx.com

          Address是:解析出来的IP--112.121.162.168


但是也有像百度这样的DNS比较复杂的解析:
DNS解析过程详解_第11张图片

你会发现百度有一个cname = www.a.shifen.com  的别名。

这是怎么一个过程呢?

我们用dig工具来跟踪一下把(linux系统自带有)

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Dig工具会在本地计算机做迭代,然后记录查询的过程。


第一步是向我这台机器的ISPDNS获取到根域服务区的13个IP和主机名[b-j].root-servers.net.。
DNS解析过程详解_第12张图片
第二步是向其中的一台根域服务器(Servername就是末行小括号里面的)发送www.baidu.com的查询请求,他返回了com.顶级域的服务器IP(未显示)和名称,
DNS解析过程详解_第13张图片

第三步,便向com.域的一台服务器192.33.4.12请求,www.baidu.com,他返回了baidu.com域的服务器IP(未显示)和名称,百度有四台顶级域的服务器

     【此处可以用dig @192.33.4.12 www.baidu.com查看返回的百度顶级域名服务器IP地址】。


第四步呢,向百度的顶级域服务器(202.108.22.220)请求www.baidu.com,他发现这个www有个别名,而不是一台主机,别名是www.a.shifen.com。
DNS解析过程详解_第14张图片

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按照一般的逻辑,当dns请求到别名的时候,查询会终止,而是重新发起查询别名的请求,所以此处应该返回的是www.a.shifen.com而已。

但是为什么返回a.shifen.com的这个域的NS呢?

我们可以尝试下面的这个命令:dig +trace  shifen.com 看看有什么结果。。。。。。。。

DNS解析过程详解_第15张图片

你会发现第三步时shifen.com这个顶级域的域名服务器和baidu.com这个域的域名服务器是同一台主机(即:dns.baidu.com)!


当我拿到www.baidu.com的别名www.a.shifen.com的时候,我本来需要重新到com域查找shifen.com域的NS,但是因为这两个域在同一台NS上,所以直接向本机发起了,

shifen.com域发现请求的www.a.shifen.com是属于a.shifen.com这个域的,

于是就把a.shifen.com的这个NS和IP返回,让我到a.shifen.com这个域的域名服务器上查询www.a.shifen.com。

于是我便从ns X .a.shifen.com中一台拿到了一条A记录,最终的最终也便是www.baidu.com的IP地址了.【此处也可以用dig +trace www.a.shifen.com】跟踪一下

用一个图来说明一下(图中第三步的全世界只有13台是错误的)

DNS解析过程详解_第16张图片

以下内容为在虚拟机中搭建local dns服务器得到的实验数据,纠正上述结论

在上面的分析中,我们用dig工具进行了追踪,但是dig没有继续追踪当我们从baidu.com拿到cname和ns2.a.shifen.com的IP之后的事情。

我们就所以然的下结论认为local dns会向ns2.a.shifen.com请求www.a.shifenc.om。

其实这个想法是错误,在自己的本地搭建一个local dns,抓取整个解析过程中是所有包,看看就明白拉。

实际的结果是虽然dns.baidu.com返回了a.shifen.com域的服务器地址和IP,

但是local dns并不是直接向上述返回的IP请求www.a.shifen.com,而是再一次去请求com域,得到shifen.com域的服务器(也就是baidu.com的那四台),

然后又请求www.a.shifen.com,返回a.shifen.com的域的服务器,最后才是去请求www.a.shifen.com,

虽然上面已经返回了IP,但是实验的结果就是再走一遍shifen.com域的查询。

DNS解析过程详解_第17张图片
上图就是localdns在解析www.baidu.com的抓包全过程。蓝色那条就是在收到cname和响应的a.shifen.com的域名服务器IP地址之后,继续向com域请求shifen.com。
DNS解析过程详解_第18张图片

这个图充分说明了返回cname的同时也返回了ns2.a.shifen.com的IP。

因此总结一下便是

         ①本机向local dns请求www.baidu.com

         ②local dns向根域请求www.baidu.com,根域返回com.域的服务器IP

         ③向com.域请求www.baidu.com,com.域返回baidu.com域的服务器IP

         ④向baidu.com请求www.baidu.com,返回cname www.a.shifen.com和a.shifen.com域的服务器IP

         ⑤向root域请求www.a.shifen.com

         ⑥向com.域请求www.a.shife.com

         ⑦向shifen.com请求

         ⑧向a.shifen.com域请求

         ⑨拿到www.a.shifen.com的IP

         ⑩localdns返回本机www.baidu.com cname www.a.shifen.com 以及 www.a.shifen.com的IP


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