对网络应用层的理解（二）

上次博客主要总结回顾了应用层的一些知识，包括体系结构，HTTP协议，cookie等，今天主要来总结一下dns的知识。

DNS概述

DNS（Domain Name System），主要解决的问题：

• Internet上主机/路由器的识别问题（域名->IP地址）

DNS服务

• 域名向IP地址的翻译
• 主机别名
• 邮件服务器别名
• 负载均衡：Web服务器

IP地址是每一台主机的唯一标识符，而在我们真实上网过程中所用到的是便于我们记忆的域名。DNS是一个什么东西呢？它是一个域名解析系统，也是一个多层命名服务器构成的分布式数据库，作为应用层的协议主要功能就是完成域名的解析。为什么是分布式的呢，如果是集中式的会造成下面几个问题：

• 单点失败问题
• 流量问题
• 距离问题
• 维护性问题

如果我们使用一个或多个统一在一起一起服务，一旦机器换掉了，那么这个网络就要瘫痪了，这是单点失败问题。对于流量问题，想象一下几十台主机同时到某个服务器区请求，那么流量是巨大的，成本也是巨大的。距离问题的话，如果某台服务器在中国，美国人想要访问的话，还要横跨一个太平洋，这个成本也可想而知，还会造成时延问题。当然了集中式分布会造成一些列的维护性问题。所以我们采用分布式系统，如图：

第一层是根服务器，第二层是顶级域的域名服务器，比如com，org，edu等，再下面一级就是比较具体的，比如雅虎，亚马逊公司有自己的域名服务器，umass这个大学有自己的域名服务器，所以这样就构成了一个分布式层次式的数据库。

比如客户想要查询www.amazon.com的IP地址，分为以下这么几个步骤：

• 客户端查询根服务器，找到com域名解析服务器
• 客户端查询com域名服务器，找到amazon.com域名解析服务器
• 客户端查询amazon.com域名解析服务器，获得www.amazon.com的IP地址

DNS根域名服务器

全球有13个根域名服务器，当本地域名解析服务器无法解析域名时，访问根域名服务器，如果根域名服务器不知道映射，访问权威域名服务器，然后获得映射返回本地域名服务器。

顶级域名服务器

负责com,org,net,edu等顶级域名和国家顶级域名，例如cn,uk,fr等，其中Network Solutions维护com顶级域名服务器，Educause维护edu顶级域名服务器。

本地域名解析服务器

不严格属于层级体系，每一个运营商都有一个本地域名服务，也称作默认域名解析服务器，当主机进行DNS查询时，查询被发送到本地域名服务器，作为代理，将查询转发给域名解析服务器系统。

DNS查询

先来解释几个名词：

迭代查询：被查询服务器返回域名解析服务器的名字（“我不认识这个域名，但是你可以问这个服务器”）。本地域名服务器向根域名服务器的查询的迭代查询。

递归查询：将域名解析的任务交给所联系的服务器。主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。

1、在浏览器中输入www.qq.com域名，操作系统会先检查自己本地的hosts文件是否有这个网址映射关系，如果有，就先调用这个IP地址映射，完成域名解析。

2、如果hosts里没有这个域名的映射，则查找本地DNS解析器缓存，是否有这个网址映射关系，如果有，直接返回，完成域名解析。

3、如果hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系，首先会找TCP/ip参数中设置的首选DNS服务器，在此我们叫它本地DNS服务器，此服务器收到查询时，如果要查询的域名，包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析，此解析具有权威性。

4、如果要查询的域名，不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有权威性。

5、如果本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效，则根据本地DNS服务器的设置（是否设置转发器）进行查询，如果未用转发模式，本地DNS就把请求发至13台根DNS，根DNS服务器收到请求后会判断这个域名(.com)是谁来授权管理，并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息后，将会联系负责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后，如果自己无法解析，它就会找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址(qq.com)给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后，就会找qq.com域服务器，重复上面的动作，进行查询，直至找到www.qq.com主机。

6、如果用的是转发模式，此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器，由上一级服务器进行解析，上一级服务器如果不能解析，或找根DNS或把转请求转至上上级，以此循环。不管是本地DNS服务器用是是转发，还是根提示，最后都是把结果返回给本地DNS服务器，由此DNS服务器再返回给客户机。

DNS记录缓存和更新

只要域名解析服务器获得域名——IP映射，即缓存这一映射，一段时间过后，缓存条目会失效，本地域名服务器一般会缓存顶级域名服务器的映射，因此根域名服务器不经常被访问到。