DNS服务 – Jobs Lin

URL构成

URL：(Uniform Resource Locator) 统一资源定位符。一条符合规范的URL对应的是服务器的一个特定的资源 (如HTML页面，一张图片等) 。

scheme://hostname[:port]/path/[;parameters][?query]#fragment
scheme：通信协议，常用的有http、https、ftp、mailto等。
hostname：主机域名或IP地址。
port：端口号，可选。省略时使用协议的默认端口，如http默认端口为80。
path：路径由零或多个"/"符号隔开的字符串组成，一般用来表示主机上的一个目录或文件地址。
query：查询，可选。用于传递参数，可有多个参数，用"&"符号隔开，每个参数的名和值用"="符号隔开。
　fragment：信息片断字符串，也称为锚点。用于指定网络资源中的片断。

域名的层次结构

域名系统必须要保持唯一性。
为了达到唯一性的目的，因特网在命名的时候采用了层次结构的命名方法：

每一个域名（本文只讨论英文域名）都是一个标号序列（labels），用字母（A-Z，a-z，大小写等价）、数字（0-9）和连接符（-）组成
标号序列总长度不能超过255个字符，它由点号分割成一个个的标号（label）
每个标号应该在63个字符之内，每个标号都可以看成一个层次的域名。
级别最低的域名写在左边，级别最高的域名写在右边。
域名服务主要是基于UDP实现的，服务器的端口号为53。

DNS 记录类型

NS 记录（域名服务） ─ 指定解析域名或子域名的DNS服务器。
MX 记录（邮件交换） ─ 指定接收信息的邮件服务器。
A 记录（地址） ─ 指定域名对应的 IPv4 地址记录。
AAAA 记录（地址） ─ 指定域名对应的 IPv6 地址记录。
CNAME（规范） ─ 一个域名映射到另一个域名或 CNAME 记录或映射到一个 A记录。
PTR 记录（反向记录） ─ PTR 记录用于定义与 IP 地址相关联的名称。 PTR 记录是 A 或 AAAA 记录的逆。 PTR 记录是唯一的，因为它们以 .arpa 根开始并被委派给 IP 地址的所有者。

DNS 服务类型

1、授权型 DNS
一种授权型 DNS 服务提供一种更新机制，供开发人员用于管理其公用 DNS 名称。然后，它响应 DNS 查询，将域名转换为 IP 地址，以便计算机可以相互通信。授权型 DNS 对域有最终授权且负责提供递归型 DNS 服务器对 IP 地址信息的响应。
2、递归型 DNS
客户端通常不会对授权型 DNS 服务直接进行查询。而是通常连接到称为解析程序的其他类型 DNS 服务，或递归型 DNS 服务。递归型 DNS 服务就像是旅馆的门童：尽管没有任何自身的 DNS 记录，但是可充当代表您获得 DNS 信息的中间程序。如果递归型 DNS 拥有已缓存或存储一段时间的 DNS 参考，那么它会通过提供源或 IP 信息来响应 DNS 查询。如果没有，则它会将查询传递到一个或多个授权型 DNS 服务器以查找信息。

DNS服务器体系

域名服务器实际上就是装有域名系统的主机。由高向低进行层次划分，可分为以下几大类：
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，本地域名服务器如果解析不了域名就会向根域名服务器求助。全球共有13个不同IP地址的根域名服务器，它们的名称用一个英文字母命名，从a一直到m。这些服务器由各种组织控制，并由 ICANN（互联网名称和数字地址分配公司）授权，每个根服务器都有镜像服务器，每个根服务器与它的镜像服务器共享同一个 IP 地址，中国大陆地区内只有6组根服务器镜像（F，I（3台），J，L）。当你对某个根服务器发出请求时，请求会被路由到该根服务器离你最近的镜像服务器。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地址，如果向根服务器发出对 “jocent.me” 的请求，则根服务器是不能在它的记录文件中找到与 “jocent.me” 匹配的记录。但是它会找到 “me” 的顶级域名记录，并把负责 “me” 地址的顶级域名服务器的地址发回给请求者。
顶级域名服务器：负责管理在该顶级域名服务器下注册的二级域名。当根域名服务器告诉查询者顶级域名服务器地址时，查询者紧接着就会到顶级域名服务器进行查询。比如还是查询"jocent.me"，根域名服务器已经告诉了查询者“me”顶级域名服务器的地址，“me”顶级域名服务器会找到 “jocent.me”的域名服务器的记录，域名服务器检查其区域文件，并发现它有与 “jocent.me” 相关联的区域文件。在此文件的内部，有该主机的记录。此记录说明此主机所在的 IP 地址，并向请求者返回最终答案。
权限域名服务器：负责一个区的域名解析工作
本地域名服务器：当一个主机发出DNS查询请求的时候，这个查询请求首先就是发给本地域名服务器的。

DNS服务的工作过程

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(http://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 http://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。
从客户端到本地DNS服务器是属于递归查询，而DNS服务器之间就是的交互查询就是迭代查询。

解析顺序

1 浏览器缓存
当用户通过浏览器访问某域名时，浏览器首先会在自己的缓存中查找是否有该域名对应的IP地址（若曾经访问过该域名且没有清空缓存便存在）；
2 系统缓存
当浏览器缓存中无域名对应IP则会自动检查用户计算机系统Hosts文件DNS缓存是否有该域名对应IP；
3 路由器缓存
当浏览器及系统缓存中均无域名对应IP则进入路由器缓存中检查，以上三步均为客服端的DNS缓存；
4 ISP（互联网服务提供商）DNS缓存
当在用户客服端查找不到域名对应IP地址，则将进入ISP DNS缓存中进行查询。比如你用的是电信的网络，则会进入电信的DNS缓存服务器中进行查找；
5 根域名服务器
当以上均未完成，则进入根服务器进行查询。全球仅有13台根域名服务器，1个主根域名服务器，其余12为辅根域名服务器。根域名收到请求后会查看区域文件记录，若无则将其管辖范围内顶级域名（如.com）服务器IP告诉本地DNS服务器；
6 顶级域名服务器
顶级域名服务器收到请求后查看区域文件记录，若无则将其管辖范围内主域名服务器的IP地址告诉本地DNS服务器；
7 主域名服务器
主域名服务器接受到请求后查询自己的缓存，如果没有则进入下一级域名服务器进行查找，并重复该步骤直至找到正确纪录；
8 保存结果至缓存
本地域名服务器把返回的结果保存到缓存，以备下一次使用，同时将该结果反馈给客户端，客户端通过这个IP地址与web服务器建立链接。

13台根服务器

在所有 UDP 实现中能保证正常工作的最大包是 512 字节，而这512字节还影响了根服务器的数量和名字。
要让所有的根服务器数据能包含在一个 512 字节的 UDP 包中，接下来我们看UDP包的构成：

    ;; QUESTION SECTION:
;.              IN  NS

;; ANSWER SECTION:
.           518400  IN  NS  a.root-servers.net.
.           518400  IN  NS  b.root-servers.net.

;; ADDITIONAL SECTION:
a.root-servers.net. 3600000 IN  A   198.41.0.4
b.root-servers.net. 3600000 IN  A   192.228.79.201

数据包头：12字节
问题部分：5字节
答案部分一个资源记录：31字节
答案部分的其他记录采用DNS压缩：15字节*n
附加记录：16字节*m（名字字段压缩）

12       ;; ->>HEADER<<-
5       ;; QUESTION SECTION:
31 + 15n ;; ANSWER SECTION:
     16m ;; ADDITIONAL SECTION:

48 + 31n = 512
       n = 464 / 31 = 14.96

所以，可以具有14台根服务器，现在13台已经分配，为将来的扩展留出一些空间。