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4.2 有它才有名
DNS的全稱是Domain Name System也就是域名系統，或者常稱為域名解析系統。
我們在上網的時候，經常要通過瀏覽器去訪問一些網站，實際上就是訪問網站所在的伺服器IP位址，但是讓用戶記住設備的IP位址是非常困難的。我們常用的方式就是在瀏覽器中輸入要訪問的網址，例如www.baidu.com，然後瀏覽器就會通過解析這個域名地址，找到要訪問的伺服器，從而讀取到需要訪問的網站的數據。所以我們在網際網路上，構建了域名和IP位址互相映射的分布式資料庫，在IP位址和域名之間形成一種轉換和查詢機制。所以，DNS工作的過程可以簡單描述為：域名地址經過DNS伺服器解析後，得到對應的IP位址，通過該IP位址訪問到伺服器獲取我們要訪問的內容。
DNS通信主要使用UDP，TCP為輔，使用埠號53。當然，埠號可以修改，但是默認是使用53埠；在某些情況下，也會採用TCP協議。DNS是網絡分層里的應用層協議，事實上他是為其他應用層協議工作的。
當一個業務需要把域名解析為IP位址時，它就成為了DNS的一個客戶端，調用地址解析程序，把待解析的域名加入到DNS請求報文中，通過UDP先發送給本地DNS伺服器。本地DNS伺服器查找得到對應的IP位址後，通過回應報文將該IP返回，客戶端獲得該IP位址後可繼續後續操作。如果本地域名伺服器不能回答該請求，則自身會稱為一個新的DNS客戶端，向其他DNS伺服器發送請求報文。這個過程一直重複，直至得到回應報文為止。
如果主機所詢問的本地域名伺服器不知道被查詢的域名的IP位址，那麼本地域名伺服器就以DNS客戶端的身份(遞歸思想)，向根域名伺服器繼續發出查詢報文(替主機查詢)，不讓主機自己進行查詢。遞歸查詢返回的結果或者是IP，或者報錯。這是從上到下的遞歸查詢過程。
當根域名伺服器收到本地域名伺服器的查詢請求，要麼給出IP位址，要麼通知本地域名伺服器下一步應該去請求哪一個頂，級域名伺服器查詢，並告知本地域名伺服器自己知道的頂級域名的IP位址，讓本地域名伺服器繼續查詢，而不是替他查詢。同理，頂，級域名伺服器無法返回IP位址的時候，也會通知本地域名伺服器下一步向誰查詢(查詢哪一個權限域名伺服器)，這是一個疊代過程。
實際使用中，DNS伺服器會將接收到的DNS應答結果在本地緩存一段時間，直到數據老化才刪除。當出現對相同域名的查詢時，便可以通過緩存的結果直接進行回復，只有在本地緩存中找不到時才向DNS伺服器發起查詢請求。通過DNS緩存，大部分查詢都只需要本地DNS伺服器即可完成解析，可以提高效率。
在大多數情況下，DNS涉及將域名轉換為適當的IP位址。要了解此過程的工作原理，有助於在從Web瀏覽器到DNS查找過程再次返回時遵循DNS查找的路徑。我們來看看這些步驟。注意：DNS查找信息通常會在查詢計算機內部緩存或在DNS基礎結構中遠程緩存。DNS查找通常有8個步驟。緩存DNS信息時，將從DNS查找過程中跳過步驟，這樣可以更快地完成。下面的示例概述了沒有緩存任何內容時的所有8個步驟。
- 用戶在Web瀏覽器中輸入「example.com」，查詢將進入Internet並由DNS遞歸解析程序接收。
- 解析器然後查詢DNS根名稱伺服器。
- 然後，根伺服器使用頂，級域(TLD)DNS伺服器(例如.com或.net)的地址響應解析器，該伺服器存儲其域的信息。在搜索example.com時，我們的請求指向.com TLD。
- 解析器然後向.com TLD提出請求。
- 然後，TLD伺服器使用域名伺服器example.com的IP位址進行響應。
- 最後，遞歸解析器向域的名稱伺服器發送查詢。
- 然後，example.com的IP位址將從名稱伺服器返回到解析程序。
- 然後DNS解析器使用最初請求的域的IP位址響應Web瀏覽器。
- 一旦DNS查找的8個步驟返回了example.com的IP位址，瀏覽器就能夠發出對網頁的請求瀏覽器向IP位址發出HTTP請求。
- 該IP處的伺服器返回要在瀏覽器中呈現的網頁。
上邊我們提到了一個名詞，DNS緩存，緩存的目的是將數據臨時存儲在一個位置，從而提高數據請求的性能和可靠性。DNS緩存涉及將數據存儲在更靠近請求客戶端的位置，以便可以更早地解析DNS查詢，並且可以避免在DNS查找鏈中進一步查詢，從而改善加載時間並減少帶寬/CPU消耗。DNS數據可以緩存在各種位置，每個位置將存儲DNS記錄一段時間，該時間由生存時間(TTL)決定。c行間的DNS緩存有三類：
- [x] 瀏覽器DNS緩存
- [x] 作業系統DNS緩存
- [x] 遞歸解析器DNS緩存
瀏覽器DNS緩存是說在默認情況下，Web瀏覽器設計為在一段時間內緩存DNS記錄。這裡的目的很明顯；DNS緩存越接近Web瀏覽器，為了檢查緩存並對IP位址發出正確的請求，必須採取的處理步驟越少。當請求DNS記錄時，瀏覽器緩存是在為請求的記錄檢查的第，一個位置。在chrome中，您可以轉到chrome://net-internals/#dns查看DNS緩存的狀態。
作業系統DNS緩存是DNS查詢離開計算機之前的第二個也是最，後一個本地停止。設計用於處理此查詢的作業系統內部的進程通常稱為「存根解析程序」或DNS客戶端。當存根解析器從應用程式獲取請求時，它首先檢查是自己的緩存以查看它是否具有該記錄。如果沒有，那它將本地網絡外部的DNS查詢(帶有遞歸標誌集)發送到Internet服務提供商(ISP)內的DNS遞歸解析器。
遞歸解析器DNS緩存是指當ISP內部的遞歸解析器收到DNS查詢時，如同之前的所有步驟一樣，它還將檢查所請求的主機到IP位址轉換是否已存儲在其本地持久層內。遞歸解析器還具有其他功能，具體取決於它在緩存中的記錄類型：
- 如果解析程序沒有A記錄，但確實擁有權威名稱伺服器的NS記錄，它將直接查詢這些名稱伺服器，繞過DNS查詢中的幾個步驟。此快捷方式可防止從root和.com名稱伺服器(在我們的example.com搜索中)中進行查找，並有助於更快地解析DNS查詢。
- 如果解析器沒有NS記錄，它將向TLD伺服器發送查詢(在我們的例子中為.com)，跳過根伺服器。
- 萬一解析器沒有指向TLD伺服器的記錄，它將查詢根伺服器。此事件通常在清除DNS緩存後發生。
總結下簡化域名的解析過程：
- 當用戶在地址欄輸入一個URL之後，瀏覽器首先查詢瀏覽器的緩存；
- 找不到就去查詢Hosts文件和本地DNS緩存，如果hosts和本地DNS緩存都沒有找到域名對應的IP，則自動進入路由器的緩存中檢查；
- 以上均為客戶端DNS緩存，若在客戶端DNS緩存還是沒找到，則進入ISP的DNS緩存中查詢；
- 還是找不到，最終才向根DNS伺服器發出DNS查詢報文，再找不到就報錯。