DNS原理入门

　　一、DNS是什么？
　　DNS（DomainNameSystem的缩写）的作用非常简单，就是根据域名查出IP地址。你可以把它想象成一本巨大的电话本。
　　举例来说，如果你要访问域名math。stackexchange。com，首先要通过DNS查出它的IP地址是151。101。129。69。
　　如果你不清楚为什么一定要查出IP地址，才能进行网络通信。
　　二、查询过程
　　虽然只需要返回一个IP地址，但是DNS的查询过程非常复杂，分成多个步骤。
　　工具软件dig可以显示整个查询过程。
　　digmath。stackexchange。com
　　上面的命令会输出六段信息。
　　第一段是查询参数和统计。
　　第二段是查询内容。
　　上面结果表示，查询域名math。stackexchange。com的A记录，A是address的缩写。
　　第三段是DNS服务器的答复。
　　上面结果显示，math。stackexchange。com有四个A记录，即四个IP地址。600是TTL值（Timetolive的缩写），表示缓存时间，即600秒之内不用重新查询。
　　第四段显示stackexchange。com的NS记录（NameServer的缩写），即哪些服务器负责管理stackexchange。com的DNS记录。
　　上面结果显示stackexchange。com共有四条NS记录，即四个域名服务器，向其中任一台查询就能知道math。stackexchange。com的IP地址是什么。
　　第五段是上面四个域名服务器的IP地址，这是随着前一段一起返回的。
　　第六段是DNS服务器的一些传输信息。
　　上面结果显示，本机的DNS服务器是192。168。1。253，查询端口是53（DNS服务器的默认端口），以及回应长度是305字节。
　　如果不想看到这么多内容，可以使用short参数。
　　digshortmath。stackexchange。com
　　151。101。129。69
　　151。101。65。69
　　151。101。193。69
　　151。101。1。69
　　上面命令只返回math。stackexchange。com对应的4个IP地址（即A记录）。
　　三、DNS服务器
　　下面我们根据前面这个例子，一步步还原，本机到底怎么得到域名math。stackexchange。com的IP地址。
　　首先，本机一定要知道DNS服务器的IP地址，否则上不了网。通过DNS服务器，才能知道某个域名的IP地址到底是什么。
　　DNS服务器的IP地址，有可能是动态的，每次上网时由网关分配，这叫做DHCP机制；也有可能是事先指定的固定地址。Linux系统里面，DNS服务器的IP地址保存在etcresolv。conf文件。
　　上例的DNS服务器是192。168。1。253，这是一个内网地址。有一些公网的DNS服务器，也可以使用，其中最有名的就是Google的8。8。8。8和Level3的4。2。2。2。
　　本机只向自己的DNS服务器查询，dig命令有一个参数，显示向其他DNS服务器查询的结果。
　　dig4。2。2。2math。stackexchange。com
　　上面命令指定向DNS服务器4。2。2。2查询。
　　四、域名的层级
　　DNS服务器怎么会知道每个域名的IP地址呢？答案是分级查询。
　　请仔细看前面的例子，每个域名的尾部都多了一个点。
　　比如，域名math。stackexchange。com显示为math。stackexchange。com。。这不是疏忽，而是所有域名的尾部，实际上都有一个根域名。
　　举例来说，www。example。com真正的域名是www。example。com。root，简写为www。example。com。。因为，根域名。root对于所有域名都是一样的，所以平时是省略的。
　　根域名的下一级，叫做顶级域名（topleveldomain，缩写为TLD），比如。com、。net；再下一级叫做次级域名（secondleveldomain，缩写为SLD），比如www。example。com里面的。example，这一级域名是用户可以注册的；再下一级是主机名（host），比如www。example。com里面的www，又称为三级域名，这是用户在自己的域里面为服务器分配的名称，是用户可以任意分配的。
　　总结一下，域名的层级结构如下。
　　主机名。次级域名。顶级域名。根域名
　　即
　　host。sld。tld。root
　　五、根域名服务器
　　DNS服务器根据域名的层级，进行分级查询。
　　需要明确的是，每一级域名都有自己的NS记录，NS记录指向该级域名的域名服务器。这些服务器知道下一级域名的各种记录。
　　所谓分级查询，就是从根域名开始，依次查询每一级域名的NS记录，直到查到最终的IP地址，过程大致如下。
　　从根域名服务器查到顶级域名服务器的NS记录和A记录（IP地址）
　　从顶级域名服务器查到次级域名服务器的NS记录和A记录（IP地址）
　　从次级域名服务器查出主机名的IP地址
　　仔细看上面的过程，你可能发现了，没有提到DNS服务器怎么知道根域名服务器的IP地址。回答是根域名服务器的NS记录和IP地址一般是不会变化的，所以内置在DNS服务器里面。
　　下面是内置的根域名服务器IP地址的一个例子。
　　上面列表中，列出了根域名（。root）的三条NS记录A。ROOTSERVERS。NET、B。ROOTSERVERS。NET和C。ROOTSERVERS。NET，以及它们的IP地址（即A记录）198。41。0。4、192。228。79。201、192。33。4。12。
　　另外，可以看到所有记录的TTL值是3600000秒，相当于1000小时。也就是说，每1000小时才查询一次根域名服务器的列表。
　　目前，世界上一共有十三组根域名服务器，从A。ROOTSERVERS。NET一直到M。ROOTSERVERS。NET。
　　六、分级查询的实例
　　dig命令的trace参数可以显示DNS的整个分级查询过程。
　　digtracemath。stackexchange。com
　　上面命令的第一段列出根域名。的所有NS记录，即所有根域名服务器。
　　根据内置的根域名服务器IP地址，DNS服务器向所有这些IP地址发出查询请求，询问math。stackexchange。com的顶级域名服务器com。的NS记录。最先回复的根域名服务器将被缓存，以后只向这台服务器发请求。
　　接着是第二段。
　　上面结果显示。com域名的13条NS记录，同时返回的还有每一条记录对应的IP地址。
　　然后，DNS服务器向这些顶级域名服务器发出查询请求，询问math。stackexchange。com的次级域名stackexchange。com的NS记录。
　　上面结果显示stackexchange。com有四条NS记录，同时返回的还有每一条NS记录对应的IP地址。
　　然后，DNS服务器向上面这四台NS服务器查询math。stackexchange。com的主机名。
　　上面结果显示，math。stackexchange。com有4条A记录，即这四个IP地址都可以访问到网站。并且还显示，最先返回结果的NS服务器是ns463。awsdns57。com，IP地址为205。251。193。207。
　　七、NS记录的查询
　　dig命令可以单独查看每一级域名的NS记录。
　　dignscom
　　dignsstackexchange。com
　　short参数可以显示简化的结果。
　　digshortnscom
　　digshortnsstackexchange。com
　　八、DNS的记录类型
　　域名与IP之间的对应关系，称为记录（record）。根据使用场景，记录可以分成不同的类型（type），前面已经看到了有A记录和NS记录。
　　常见的DNS记录类型如下。
　　（1）A：地址记录（Address），返回域名指向的IP地址。
　　（2）NS：域名服务器记录（NameServer），返回保存下一级域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域名，不能设置为IP地址。
　　（3）MX：邮件记录（MaileXchange），返回接收电子邮件的服务器地址。
　　（4）CNAME：规范名称记录（CanonicalName），返回另一个域名，即当前查询的域名是另一个域名的跳转，详见下文。
　　（5）PTR：逆向查询记录（PointerRecord），只用于从IP地址查询域名，详见下文。
　　一般来说，为了服务的安全可靠，至少应该有两条NS记录，而A记录和MX记录也可以有多条，这样就提供了服务的冗余性，防止出现单点失败。
　　CNAME记录主要用于域名的内部跳转，为服务器配置提供灵活性，用户感知不到。举例来说，facebook。github。io这个域名就是一个CNAME记录。
　　digfacebook。github。io
　　。。。
　　；；ANSWERSECTION：
　　facebook。github。io。3370INCNAMEgithub。map。fastly。net。
　　github。map。fastly。net。600INA103。245。222。133
　　上面结果显示，facebook。github。io的CNAME记录指向github。map。fastly。net。也就是说，用户查询facebook。github。io的时候，实际上返回的是github。map。fastly。net的IP地址。这样的好处是，变更服务器IP地址的时候，只要修改github。map。fastly。net这个域名就可以了，用户的facebook。github。io域名不用修改。
　　由于CNAME记录就是一个替换，所以域名一旦设置CNAME记录以后，就不能再设置其他记录了（比如A记录和MX记录），这是为了防止产生冲突。举例来说，foo。com指向bar。com，而两个域名各有自己的MX记录，如果两者不一致，就会产生问题。由于顶级域名通常要设置MX记录，所以一般不允许用户对顶级域名设置CNAME记录。
　　PTR记录用于从IP地址反查域名。dig命令的x参数用于查询PTR记录。
　　digx192。30。252。153
　　。。。
　　；；ANSWERSECTION：
　　153。252。30。192。inaddr。arpa。3600INPTRpages。github。com。
　　上面结果显示，192。30。252。153这台服务器的域名是pages。github。com。
　　逆向查询的一个应用，是可以防止垃圾邮件，即验证发送邮件的IP地址，是否真的有它所声称的域名。
　　dig命令可以查看指定的记录类型。
　　digagithub。com
　　dignsgithub。com
　　digmxgithub。com
　　九、其他DNS工具
　　除了dig，还有一些其他小工具也可以使用。
　　（1）host命令
　　host命令可以看作dig命令的简化版本，返回当前请求域名的各种记录。
　　hostgithub。com
　　github。comhasaddress192。30。252。121
　　github。commailishandledby5ALT2。ASPMX。L。GOOGLE。COM。
　　github。commailishandledby10ALT4。ASPMX。L。GOOGLE。COM。
　　github。commailishandledby10ALT3。ASPMX。L。GOOGLE。COM。
　　github。commailishandledby5ALT1。ASPMX。L。GOOGLE。COM。
　　github。commailishandledby1ASPMX。L。GOOGLE。COM。
　　hostfacebook。github。com
　　facebook。github。comisanaliasforgithub。map。fastly。net。
　　github。map。fastly。nethasaddress103。245。222。133
　　host命令也可以用于逆向查询，即从IP地址查询域名，等同于digx。
　　host192。30。252。153
　　153。252。30。192。inaddr。arpadomainnamepointerpages。github。com。
　　（2）nslookup命令
　　nslookup命令用于互动式地查询域名记录。
　　nslookup
　　facebook。github。io
　　Server：192。168。1。253
　　Address：192。168。1。25353
　　Nonauthoritativeanswer：
　　facebook。github。iocanonicalnamegithub。map。fastly。net。
　　Name：github。map。fastly。net
　　Address：103。245。222。133
　　（3）whois命令
　　whois命令用来查看域名的注册情况。
　　whoisgithub。com
　　原文地址：http：www。ruanyifeng。comblog201606dns。html
　　本文地址：https：www。linuxprobe。comdnsfundamentalsof。html