网络基础——DNS服务器

参考：《网络是怎样连接的》——户根勤_Evan
以下为个人笔记
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[上一篇博客](http://erica.kkwen.cn/admin/write-post.php?cid=110 "上一篇博客")中说到解析器与DNS服务器之间的交互过程，这篇博客主要说一下DNS服务器的工作。

####1. DNS服务器的基本工作
DNS服务器的基本工作就是接收来自客户端的查询消息，然后根据消息的内容返回响应

**客户端查询消息的组成**：
- **域名**
- **Class**
在最早设计DNS 方案时，DNS在互联网以外的其他网络中的应用也被考虑到了，而Class就是用来识别网络的信息。不过，如今除了互联网并没有其他的网络了，因此Class 的值永远是代表互联网的IN
- **记录类型**
表示域名对应何种类型的记录。
A：表示域名对应的是IP 地址 (A 是 Address 的缩写)；
MX：表示域名对应的是邮件服务器 (MX：Mail eXchange，邮件交换)；
PTR：根据IP地址反查询域名；
CNAME：查询域名相关别名；
NS：查询DNS服务器IP地址；
SOA：查询域名属性信息；

对于不同的记录类型，服务器向客户端返回的信息也会不同。

下图为此书中提到的DNS服务器的基本工作。

![DNS服务器的基本工作.png](http://erica.kkwen.cn/usr/uploads/2019/01/826982742.png)

**DNS服务器会从域名与IP地址的对照表中查找相应的记录，并返回IP地址。**

当客户端要查询域名www.lab.glasscom.com 的IP地址时，首先要向DNS服务器发送包含域名、Class、记录类型的查询消息，DNS服务器根据已有记录查找三者均匹配的记录并返回。

如果是查询邮件地址tone@glasscom.com 的IP地址，过程和上述一致，注意域名是@后面的部分，上图中浏览器返回10 、mail.glasscom.com 以及IP地址 这三条信息。分别表示优先级、邮件服务器的域名 和 邮件服务器的IP地址，优先级数字的数值越小，则表示优先级越高。

####2. 域名层次结构
DNS服务器中的所有信息都是按照域名以分层次的结构来保存的。

DNS中的域名都是用句点来分隔的，比如www.lab.glasscom.com 这里的句点代表了不同层次之间的界限。在域名中，越靠右的位置表示其层级越高。相当于一个层级的部分称为域。因此，com域的下一层是glasscom 域，再下一层是lab域，再下面才是www 这个名字。

这种具有层次结构的域名信息会注册到DNS 服务器中，而每个域都是作为一个整体来处理的。换句话说就是，一个域的信息是作为一个整体存放在DNS 服务器中的，不能将一个域拆开来存放在多台DNS 服务器中。不过，DNS 服务器和域之间的关系也并不总是一对一的，一台DNS 服务器中也可以存放多个域的信息。比如网络运营商的DNS 服务器中就存放了很多个域的信息。

####3. 寻找DNS服务器和IP地址
DNS通过上服务器查询出下级DNS服务器的IP地址，也就可以向下级DNS服务器发送查询请求。将负责管理下级域的DNS 服务器的IP 地址注册到它们的上级DNS 服务器中，然后上级DNS 服务器的IP 地址再注册到更上一级的DNS 服务器中，以此类推。

例如：lab.glasscom.com, 负责管理lab.glasscom.com 这个域的DNS服务器的IP地址需要注册到 glasscom.com 域的DNS服务器上，管理glasscom.com 这个域的DNS服务器的IP地址需要注册到com 域的DNS服务器上。

实际上 com，jp(顶级域)不是最顶层，在上面还有一层根域，一般书写时被忽略，但根域是真实存在的。如果要明确表示根域，则在域名之后在一个句点，如 `www.glasscom.com.`

根域的DNS 服务器信息会被保存在互联网中所有的DNS 服务器中，分配给根域DNS 服务器的IP 地址在全世界仅有13 个，而且这些地址几乎不发生变化。

**查找目标DNS服务器 和 缓存**

![目标DNS服务器.png](http://erica.kkwen.cn/usr/uploads/2019/01/1595928079.png)

假如我们要查询 www.lab.glasscom.com 这台服务器的信心，客户端首先会访问最近的一台DNS 服务器（也就是客户端的TCP/IP 设置中填写的DNS 服务器地址），如果最近的DNS服务器没有存放域名信息，就会从最顶层开始找。最近的DNS 服务器中保存了根域DNS 服务器的信息，因此它会将来自客户端的查询消息转发给根域DNS 服务器。

有时候不需要从根域开始查找，因为DNS 服务器有一个缓存功能，可以记住之前查询过的域名。首先查看要查询的信息是否在缓存中，如果在则直接返回响应，不在，则继续向下进行，减少了查询所需的时间。此处的缓存是有时效性的，需要进行新鲜度查询。

![查询操作.png](http://erica.kkwen.cn/usr/uploads/2019/01/1132154221.png)

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