DNS原理总结及其解析过程详解

DNS原理总结及其解析过程详解,第1张

域名系统DNS(Domain Name System)是因特网使用的命名系统,用来把便于人们使用的机器名字转换成为IP地址域名系统其实就是名字系统。为什么不叫“名字”而叫“域名”呢?这是因为在这种因特网的命名系统中使用了许多的“域(domain)”,因此就出现了“域名”这个名词。“域名系统”明确地指明这种系统是应用在因特网中。

我们都知道,IP地址是由32位的二进制数字组成的。用户与因特网上某台主机通信时,显然不愿意使用很难记忆的长达32位的二进制主机地址。即使是点分十进制IP地址也并不太容易记忆。相反,大家愿意使用比较容易记忆的主机名字。但是,机器在处理IP数据报时,并不是使用域名而是使用IP地址。这是因为IP地址长度固定,而域名的长度不固定,机器处理起来比较困难。

因为因特网规模很大,所以整个因特网只使用一个域名服务器是不可行的。因此,早在1983年因特网开始采用层次树状结构的命名方法,并使用分布式的域名系统DNS。并采用客户服务器方式。DNS使大多数名字都在本地解析(resolve),仅有少量解析需要在因特网上通信,因此DNS系统的效率很高。由于DNS是分布式系统,即使单个计算机除了故障,也不会妨碍整个DNS系统的正常运行。

域名到IP地址的解析是由分布在因特网上的许多域名服务器程序共同完成的。域名服务器程序在专设的结点上运行,而人们也常把运行域名服务器程序的机器称为域名服务器。

域名到IP地址的解析过程的要点如下:当某一个应用需要把主机名解析为IP地址时,该应用进程就调用解析程序,并称为DNS的一个客户,把待解析的域名放在DNS请求报文中,以UDP用户数据报方式发给本地域名服务器。本地域名服务器在查找域名后,把对应的IP地址放在回答报文中返回。应用程序获得目的主机的IP地址后即可进行通信。

若本地域名服务器不能回答该请求,则此域名服务器就暂时称为DNS的另一个客户,并向其他域名服务器发出查询请求。这种过程直至找到能够回答该请求的域名服务器为止。此过程在后面作进一步讨论。

由于因特网的用户数量较多,所以因特网在命名时采用的是层次树状结构的命名方法。任何一个连接在因特网上的主机或路由器,都有一个唯一的层次结构的名字,即域名(domain name)。这里,“域”(domain)是名字空间中一个可被管理的划分。

从语法上讲,每一个域名都是有标号(label)序列组成,而各标号之间用点(小数点)隔开。

这是中央电视台用于手法电子邮件的计算机的域名,它由三个标号组成,其中标号com是顶级域名,标号cctv是二级域名,标号mail是三级域名。

DNS规定,域名中的标号都有英文和数字组成,每一个标号不超过63个字符(为了记忆方便,一般不会超过12个字符),也不区分大小写字母。标号中除连字符(-)外不能使用其他的标点符号。级别最低的域名写在最左边,而级别最高的字符写在最右边。由多个标号组成的完整域名总共不超过255个字符。DNS既不规定一个域名需要包含多少个下级域名,也不规定每一级域名代表什么意思。各级域名由其上一级的域名管理机构管理,而最高的顶级域名则由ICANN进行管理。用这种方法可使每一个域名在整个互联网范围内是唯一的,并且也容易设计出一种查找域名的机制。

域名只是逻辑概念,并不代表计算机所在的物理地点。据2006年12月统计,现在顶级域名TLD(Top Level Domain)已有265个,分为三大类:

如果采用上述的树状结构,每一个节点都采用一个域名服务器,这样会使得域名服务器的数量太多,使域名服务器系统的运行效率降低。所以在DNS中,采用划分区的方法来解决。

一个服务器所负责管辖(或有权限)的范围叫做区(zone)。各单位根据具体情况来划分自己管辖范围的区。但在一个区中的所有节点必须是能够连通的。每一个区设置相应的权限域名服务器,用来保存该区中的所有主机到域名IP地址的映射。总之,DNS服务器的管辖范围不是以“域”为单位,而是以“区”为单位。区是DNS服务器实际管辖的范围。区 <= 域。

下图是区的不同划分方法的举例。假定abc公司有下属部门x和y,部门x下面有分三个分布们u,v,w,而y下面还有下属部门t。图a表示abc公司只设一个区abccom。这是,区abccom和域abccom指的是同一件事。但图b表示abc公司划分为两个区:abccom和yabccom。这两个区都隶属于域abccom,都各设置了相应的权限域名服务器。不难看出,区是域的子集。

下图是以上图b中abc公司划分的两个区为例,给出了DNS域名服务器树状结构图。这种DNS域名服务器树状结构图可以更准确地反映出DNS的分布式结构。图中的每一个域名服务器都能够部分域名到IP地址的解析。当某个DNS服务器不能进行域名到IP地址的转换时,它就会设法找因特网上别的域名服务器进行解析。

从下图可以看出,因特网上的DNS服务器也是按照层次安排的。每一个域名服务器只对域名体系中的一部分进行管辖。根据域名服务器所起的作用,可以把域名服务器划分为下面四种不同的类型。

根域名服务器:最高层次的域名服务器,也是最重要的域名服务器。所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址。不管是哪一个本地域名服务器,若要对因特网上任何一个域名进行解析,只要自己无法解析,就首先求助根域名服务器。所以根域名服务器是最重要的域名服务器。假定所有的根域名服务器都瘫痪了,那么整个DNS系统就无法工作。需要注意的是,在很多情况下,根域名服务器并不直接把待查询的域名直接解析出IP地址,而是告诉本地域名服务器下一步应当找哪一个顶级域名服务器进行查询。

顶级域名服务器:负责管理在该顶级域名服务器注册的二级域名。

权限域名服务器:负责一个“区”的域名服务器。

本地域名服务器:本地服务器不属于下图的域名服务器的层次结构,但是它对域名系统非常重要。当一个主机发出DNS查询请求时,这个查询请求报文就发送给本地域名服务器。

注意:

下面举一个例子演示整个查询过程:

1、 客户机将域名查询请求发送到本地DNS服务器,当本地DNS服务器接到查询后,首先在该服务器管理的区域的记录中查找,如果找到该记录,则利用此记录进行解析;如果没有区域信息可以满足查询要求,则在本地缓存中查找。

2、 如果本地服务器不能在本地找到客户机查询的信息,将客户机请求发送到根域名DNS服务器。

3、 根域名服务器负责解析客户机请求的根域部分,它将包含下一级域名信息的DNS服务器地址返回给客户机的DNS服务器地址。

4、 客户机的DNS服务器利用根域名服务器解析的地址访问下一级DNS服务器,得到再下一级域我的DNS服务器地址。

按上述递归方法逐级接近查询目标,最后在有目标域名的DNS服务器上找到相应IP地址信息。客户机的本地DNS服务器将递归查询结果返回客户机。客户机利用从本地DNS服务器查询得到的IP访问目标主机,就完成了一个解析过程。

根域名服务器(root-serversorg)是互联网域名解析系统(DNS)中最高级别的域名服务器,全球共13台主要服务器。目前的分布是:主根服务器(A)美国1个,设置在弗吉尼亚州的杜勒斯;辅根服务器(B至M)美国9个,瑞典、荷兰、日本各1个。另外借由任播(Anycast)技术,部份根域名服务器在全球设有多个镜像点(mirror),因此可以抵抗针对其所进行的分散式阻断服务攻击

简单来说:根服务器就是域名解析系统中最上层的服务器,对最终域名解析进行服务。要知道什么是根服务器,就要先简单了解一下互联网运行基础、IP地址、域名、DNS(Domain Name System域名解析系统)这几个东东。互联网运行是以IP地址和MAC地址为基础的,机器的世界里,最底层简单能识别的是IP地址和MAC地址,每个主机都分配一个不重复的IP地址和MAC地址,数据交换的时候才得以正常进行。因为多数人不会记住一个系统的IP地址,所以形成了一个域名(主机名)和IP地址之间的数据库,这样人们只要记住域名就可以访问想访问的主机了。这个从域名访问到找出对应的IP地址的过程就是DNS,即域名解析,完成域名解析的服务器就是域名解析服务器,借用百度上的一张图来看下这个过程,域名区域是按照区域来完成的,区域由小区域和大区域组成,如果需要访问全球的域名,才需要。作为强大的中国,当然是有这项技术的发展根服务器的,中国不仅有区域根服务器,也有全部自己的域名和域名解析系统。那么全球的域名解析服务器是怎么分布的呢,为了保证域名解析的正确和有效性,Internet协会把全球分成了3个区域:美国网络信息中心(负责美国及其他地区)、欧洲网络信息中心(负责欧洲地区)、日本网络信息中心(负责亚洲地区),这3个地区共13台服务节点来处理全球的域名解析服务,这13个节点就是域名解析的最顶级的根服务器。


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