DNS 原理入门

DNS 原理入门

DNS（Domain Name System）是互联网的核心协议之一，它负责将人类可读的域名转换为计算机可识别的IP地址。不管是上网浏览，还是编程开发，了解DNS的基本原理都是非常有必要的。本文将详细介绍DNS的工作原理，并通过实际工具演示其运作过程，帮助读者全面理解这一重要的网络基础协议。

一、DNS 是什么？

DNS（Domain Name System）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。

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。

$ dig math.stackexchange.com

上面的命令会输出六段信息：

1. 查询参数和统计
2. 查询内容
3. DNS服务器的答复
4. stackexchange.com的NS记录
5. 上面四个域名服务器的IP地址
6. DNS服务器的一些传输信息

如果不想看到这么多内容，可以使用+short参数。

$ dig +short math.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

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/etc/resolv.conf文件。

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。

$ dig @4.2.2.2 math.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服务器根据域名的层级，进行分级查询。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。

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。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

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。

$ dig +trace math.stackexchange.com

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。

$ dig ns com
$ dig ns stackexchange.com

+short参数可以显示简化的结果。

$ dig +short ns com
$ dig +short ns stackexchange.com

八、DNS的记录类型

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（Name Server），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（Mail eXchange），返回接收电子邮件的服务器地址。
（4）CNAME：规范名称记录（Canonical Name），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（Pointer Record），只用于从IP地址查询域名，详见下文。

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。

$ host github.com
github.com has address 192.30.252.121
github.com mail is handled by 5 ALT2.ASPMX.L.GOOGLE.COM.
github.com mail is handled by 10 ALT4.ASPMX.L.GOOGLE.COM.
github.com mail is handled by 10 ALT3.ASPMX.L.GOOGLE.COM.
github.com mail is handled by 5 ALT1.ASPMX.L.GOOGLE.COM.
github.com mail is handled by 1 ASPMX.L.GOOGLE.COM.

host命令也可以用于逆向查询，即从IP地址查询域名，等同于dig -x 。

$ host 192.30.252.153
153.252.30.192.in-addr.arpa domain name pointer pages.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: 192.168.1.253#53
Non-authoritative answer:
facebook.github.io canonical name = github.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。

$ whois github.com