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  • 浅析DNS域名解析过程

    2019-04-16 11:45:17
    一、DNS域名解析步骤 下图是DNS域名解析的一个示例图,它涵盖了基本解析步骤和原理。 下面DNS解析步骤进行讲解,后面将采用命令行的形式来跟踪DNS解析过程。当用户在地址栏键入www.baidu.com并敲下回车键之后,...

    对于每一个HTTP请求发起过程中,都有很重要的一个步骤——DNS解析,本篇文章将跟着DNS解析过程来分析域名是如何解析的。

     

    一、DNS域名解析步骤

    下图是DNS域名解析的一个示例图,它涵盖了基本解析步骤和原理。 


    下面DNS解析步骤进行讲解,后面将采用命令行的形式来跟踪DNS解析过程。当用户在地址栏键入www.baidu.com并敲下回车键之后,域名解析就开始了。

    第一步:检查浏览器缓存中是否缓存过该域名对应的IP地址

    用户通过浏览器浏览过某网站之后,浏览器就会自动缓存该网站域名对应的IP地址,当用户再次访问的时候,浏览器就会从缓存中查找该域名对应的IP地址,因为缓存不仅是有大小限制,而且还有时间限制(域名被缓存的时间通过TTL属性来设置),所以存在域名对应的IP找不到的情况。当浏览器从缓存中找到了该网站域名对应的IP地址,那么整个DNS解析过程结束,如果没有找到,将进行下一步骤。对于IP的缓存时间问题,不宜设置太长的缓存时间,时间太长,如果域名对应的IP发生变化,那么用户将在一段时间内无法正常访问到网站,如果太短,那么又造成频繁解析域名。

    第二步:如果在浏览器缓存中没有找到IP,那么将继续查找本机系统是否缓存过IP

    如果第一个步骤没有完成对域名的解析过程,那么浏览器会去系统缓存中查找系统是否缓存过这个域名对应的IP地址,也可以理解为系统自己也具备域名解析的基本能力。在Windows系统中,可以通过设置hosts文件来将域名手动绑定到某IP上,hosts文件位置在C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts。对于普通用户,并不推荐自己手动绑定域名和IP,对于开发者来说,通过绑定域名和IP,可以轻松切换环境,可以从测试环境切换到开发环境,方便开发和测试。在XP系统中,黑客常常修改他的电脑的hosts文件,将用户常常访问的域名绑定到他指定的IP上,从而实现了本地DNS解析,导致这些域名被劫持。在Linux或者Mac系统中,hosts文件在/etc/hosts,修改该文件也可以实现同样的目的。

     前两步都是在本机上完成的,所以没有在上面示例图上展示出来,从第三步开始,才正在地向远程DNS服务器发起解析域名的请求。

     

    第三步:向本地域名解析服务系统发起域名解析的请求

    如果在本机上无法完成域名的解析,那么系统只能请求本地域名解析服务系统进行解析,本地域名系统LDNS一般都是本地区的域名服务器,比如你连接的校园网,那么域名解析系统就在你的校园机房里,如果你连接的是电信、移动或者联通的网络,那么本地域名解析服务器就在本地区,由各自的运营商来提供服务。对于本地DNS服务器地址,Windows系统使用命令ipconfig就可以查看,在LinuxMac系统下,直接使用命令cat /etc/resolv.conf来查看LDNS服务地址。LDNS一般都缓存了大部分的域名解析的结果,当然缓存时间也受域名失效时间控制,大部分的解析工作到这里就差不多已经结束了,LDNS负责了大部分的解析工作。

    第四步:向根域名解析服务器发起域名解析请求

    本地DNS域名解析器还没有完成解析的话,那么本地域名解析服务器将向根域名服务器发起解析请求。

    第五步:根域名服务器返回gTLD域名解析服务器地址

    本地DNS域名解析向根域名服务器发起解析请求,根域名服务器返回的是所查域的通用顶级域(Generic top-level domain,gTLD)地址,常见的通用顶级域有.com.cn.org.edu等。

    第六步:向gTLD服务器发起解析请求

    本地域名解析服务器向gTLD服务器发起请求。

    第七步:gTLD服务器接收请求并返回Name Server服务器

    gTLD服务器接收本地域名服务器发起的请求,并根据需要解析的域名,找到该域名对应的Name Server域名服务器,通常情况下,这个Name Server服务器就是你注册的域名服务器,那么你注册的域名的服务商的服务器将承担起域名解析的任务。

    第八步:Name Server服务器返回IP地址给本地服务器

    Name Server服务器查找域名对应的IP地址,将IP地址连同TTL值返回给本地域名服务器。

    第九步:本地域名服务器缓存解析结果

    本地域名服务器缓存解析后的结果,缓存时间由TTL时间来控制。

    第十步:返回解析结果给用户

    解析结果将直接返回给用户,用户系统将缓存该IP地址,缓存时间由TTL来控制,至此,解析过程结束。

     这里对 DNS解析的步骤进行了一个简单的介绍分析,后面将通过命令行的形式来解析一个域名的具体解析过程。

     

    二、DNS域名解析过程分析

    在正式开始分析解析过程之前,先来介绍几个基本的域名解析方式的概念。域名解析记录主要分为A记录MX记录CNAME记录NS记录以及TXT记录

    • A记录A代表的是Address,用来指定域名对应的IP地址,比如将map.baidu.com指定到180.97.34.157,将zhidao.baidu.com指定到180.149.131.245A记录允许将多个域名解析到一个IP地址,但不允许将一个域名解析到多个IP地址上。

    • MX记录MX代表的是Mail Exchage,就是可以将某个域名下的邮件服务器指向自己的Mail Server,如baidu.com域名的A记录IP地址是180.97.34.157,如果将MX记录设置为180.97.34.154,即xxx@baidu.com的邮件路由,那么DNS会将邮件发送到180.97.34.154所在的服务器,而正常web请求仍然会解析到A记录的IP地址180.97.34.157

    • CNAME记录CNAME指的就是Canonical Name,也就是别名解析,可以将指定的域名解析到其他域名上,而其他域名就是指定域名的别名,整个解析过程称为别名解析。比如将baidu.com解析到itlemon.cn,将csdn.net解析到itlemon.cn,那么itlemon.cn就是baidu.comCSDN.net的别名。

    • NS记录:就是为某个域名指定了特定的DNS服务器去解析。

    • TXT记录:为某个主机名或者域名设置特定的说明,比如为itlemon.cn设置的的TXT记录为“Lemon的技术笔记”,这个TXT记录为itlemon.cn的说明。

    上面概念中的 IP地址都是假定的,帮助理解。下面将通过解析域名 baidu.com为例,进一步说明域名解析流程。

    直接查看域名结果,可以通过命令nslookup加上域名来查看: 


    上图中Non-authoritative answer表示解析结果来自非权威服务器,也就是说这个结果来自缓存,并没有完全经历全部的解析过程,从某个缓存中读取的结果,这个结果存在一定的隐患,比如域名对应的IP地址已经更变。 
    这只是一个快捷的解析结果,如果需要浏览全部的解析过程,那么可以使用dig命令来查看解析过程。 


    分析上图DNS解析过程,我们可以看出:

    第一步:从本地DNS域名解析服务器获取到13个根DNS域名服务器(.)对应的主机名。 
    第二步:从13个根域名服务器中的其中一个(这里是h.root-servers.net)获取到顶级com.的服务器IP(未显示)和名称。 

    第三步:向com.域的一台服务器192.43.172.30(i.gtld-servers.net)请求解析,它返回了baidu.com域的服务器IP(未显示)和名称,百度有四台顶级域的服务器。 
    第四步:向百度的顶级域服务器220.181.37.10(ns3.baidu.com)请求www.baidu.com,它发现这个www有个别名,而不是一台主机,别名是www.a.shifen.com。 
    一般情况下,DNS解析到别名就停止了,返回了具体的IP地址,如果想看到具体的IP地址,可以进一步对别名进行解析,解析结果如下: 
    这时候看到最后的解析结果是180.97.33.107180.97.33.108。在解析别名的过程中,可以发现shifen.combaidu.com都是指定了相同的域名解析服务器。以上是一个域名的解析过程,最后的解析结果和一开始的使用nslookup的结果一致。

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  • 简述域名解析过程

    千次阅读 2020-11-30 09:59:06
    域名解析就是域名到IP地址的转换过程。域名的解析工作由DNS服务器完成。  域名解析也叫域名指向、服务器设置、域名配置以及反向IP登记等等。说得简单点就是将好记的域名解析成IP,服务由DNS服务器完成,是把域名...

    域名解析是把域名指向网站空间IP,让人们通过注册的域名可以方便地访问到网站的一种服务。IP地址是网络上标识站点的数字地址,为了方便记忆,采用域名来代替IP地址标识站点地址。域名解析就是域名到IP地址的转换过程。域名的解析工作由DNS服务器完成。
      域名解析也叫域名指向、服务器设置、域名配置以及反向IP登记等等。说得简单点就是将好记的域名解析成IP,服务由DNS服务器完成,是把域名解析到一个IP地址,然后在此IP地址的主机上将一个子目录与域名绑定。
      互联网中的地址是数字的IP地址,域名是为了方便记忆而专门建立的一套地址转换系统,要访问一台互联网上的服务器,最终还必须通过IP地址来实现,域名解析就是将域名重新转换为IP地址的过程。一个域名对应一个IP地址,一个IP地址可以对应多个域名;所以多个域名可以同时被解析到一个IP地址。域名解析需要由专门的域名解析服务器(DNS)来完成。
      比如,一个域名为:abc.com,是想看到这个现HTTP服务,如果要访问网站,就要进行解析,首先在域名注册商那里通过专门的DNS服务器解析到一个WEB服务器的一个固定IP上:211.214.1.XXX,然后,通过WEB服务器来接收这个域名,把abc.com这个域名映射到这台服务器上。那么,输入abc.com这个域名就可以实现访问网站内容了,即实现了域名解析的全过程。 
      人们习惯记忆域名,但机器间互相只认IP地址,域名与IP地址之间是对应的,它们之间的转换工作称为域名解析,域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成,整个过程是自动进行的。

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  • DNS域名解析过程

    2019-02-28 14:37:16
    参考资料《深入分析Java Web技术内幕》 DNS解析过程大体有10步,但实际过程中可能不止10步,如Name Server可能有多级,或者有一个GTM来负载均衡控制。大约80%的域名解析到LDNS就完成了。 DNS解析过程图: ...

    参考资料《深入分析Java Web技术内幕》

    DNS解析过程大体有10步,但实际过程中可能不止10步,如Name Server可能有多级,或者有一个GTM来负载均衡控制。大约80%的域名解析到LDNS就完成了。

    DNS解析过程图:

    DNS解析过程图

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  • 域名 1.DNS系统 域名系统(Domain Name System, DNS)是因特网使用的命名系统,用来把便于人们记忆的具有特定含义的主机名(如www.BitHachi.com)转换为便于机器处理的IP地址。 相对于IP地址,人们更喜欢使用具有特定...


    1.DNS系统

    • 域名系统(Domain Name System, DNS)是因特网使用的命名系统,用来把便于人们记忆的具有特定含义的主机名(如www.BitHachi.com)转换为便于机器处理的IP地址
    • 相对于IP地址,人们更喜欢使用具有特定含义的字符串来标识因特网上的计算机。
    • DNS系统采用客户/服务器模型,其协议运行在UDP之上,使用53号端口。
    • 从概念上可将DNS分为3部分:层次域名空间、域名服务器和解析器
      在这里插入图片描述
    • 某台主机访问网站www.bithachi.cn网站为例,DNS的大致流程
      在这里插入图片描述

    2.域名

    • 因特网采用层次树状结构的命名方法。采用这种命名方法,任何一个连接到因特网的主机或路由器,都有一个唯一的层次结构名称,即域名(Domain Name)
    • 域(Domain)是名字空间中一个可被管理的划分。
    • 域还可以划分为子域,而子域还可以继续划分为子域的子域,这样就形成
      了顶级域、二级域、三级域等。

    在域名系统中,每个域分别由不同的组织进行管理。每个组织都可以将它的域再分成一定数目的子域,并将这些子域委托给其他组织去管理。

    • 例如,管理CN域的中国将EDU.CN子域授权给中国教育和科研计算机网(CERNET)来管理。
    • 比如我的域名bithachi.cn是一个二级域名,我可以任意分配三级域名,比如1001.bithachi.cn和1002.bithachi.cn,这两个网址是可以访问的,小项目。

    域名空间的树状结构:
    在这里插入图片描述
    每个域名都由标号序列组.成,而各标号之间用点(“.”)隔开。

    在这里插入图片描述

    关于域名中的标号有以下几点需要注意:

    • 1)标号中的英文不区分大小写。.
    • 2)标号中除连字符(-) 外不能使用其他的标点符号。
    • 3)每个标号不超过63个字符,多标号组成的完整域名最长不超过255个字符。
    • 4)级别最低的域名写在最左边,级别最高的顶级域名写在最右边。

    顶级域名(Top Level Domain, TLD)分为如下三大类:

    • 1)国家顶级域名(nTLD)。国家和某些地区的域名,如“.cn”表示中国,“.us”表示美国,.uk”表示英国。
    • 2)通用顶级域名(gTLD)。 常见的有“.com” (公司)、“.net" (网络服务机构)、“.org”(非营利性组织)和“.gov" (国家或政府部门)等。
    • 3)基础结构域名。这种顶级域名只有一个,即arpa,用于反向域名解析,因此又称反向域名。反向域名解析与通常的正向域名解析相反,提供IP地址到域名的对应,反向域名格式如:X.X.X.in-addr.arpa。很多网络服务提供商要求访问的IP地址具有反向域名解析的结果,否则不提供服务。

    国家顶级域名下注册的二级域名均由该国家自行确定。

    3.域名服务器

    • 因特网的域名系统被设计成一个联机分布式的数据库系统,并采用客户/服务器模型

    • 域名到IP地址的解析是由运行在域名服务器上的程序完成的,一个服务器所负责管辖的(或有权限的)范围称为区(不以“域”为单位),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结点必须是能够连通的,每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的域名到IP地址的映射。

    • 每个域名服务器不但能够进行一些域名到IP地址的解析,而且还必须具有连向其他域名服务器的信息。当自己不能进行域名到IP地址的转换时,能够知道到什么地方去找其他域名服务器。

    • DNS使用了大量的域名服务器,它们以层次方式组织。没有一台域名服务器具有因特网上所有主机的映射,相反,该映射分布在所有的DNS上。

    • 采用分布式设计的DNS,是一个在因特网上实现分布式数据库的精彩范例。主要有4种类型的域名服务器。

    在这里插入图片描述

    (1)根域名服务器

    • 根域名服务器最高层次的域名服务器,所有的根域名服务器都知道所有顶级域名服务器的IP地址
    • 根域名服务器也是最重要的域名服务器,不管是哪个本地域名服务器,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,就首先要求助于根域名服务器
    • 因特网上有13个根域名服务器,尽管我们将这13个根域名服务器中的每个都视为单个服务器,但每个“服务器”实际上是冗余服务器的集群,以提供安全性和可靠性。
    • 需要注意的是,根域名服务器用来管辖顶级域(如.com), 通常它并不直接把待查询的域名直接转换成IP地址,而是告诉本地域名服务器下一步应当找哪个顶级域名服务器进行查询。

    (2)顶级域名服务器

    • 这些域名服务器负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名
    • 收到DNS查询请求时,就给出相应的回答(可能是最后的结果,也可能是下一步应当查找的域名服务器的IP地址)。

    (3)授权域名服务器(权限域名服务器)

    • 每台主机都必须在授权域名服务器处登记。为了更加可靠地工作,一台主机最好至少有两个授权域名服务器。
    • 实际上,许多域名服务器同时充当本地域名服务器授权域名服务器
    • 授权域名服务器总能将其管辖的主机名转换为该主机的IP地址

    (4)本地域名服务器

    • 本地域名服务器对域名系统非常重要。
    • 每个因特网服务提供者(ISP), 或一所大学,甚至一所大学中的各个系,都可以拥有一个本地域名服务器。
    • 当一台主机发出DNS查询请求时,这个查询请求报文就发送给该主机的本地域名服务器
    • 事实上,我们在Windows系统中配置“本地连接”时,就需要填写DNS地址,这个地址就是本地DNS (域名服务器)的地址

    4.域名解析过程

    • 域名解析是指把域名映射成为IP地址或把IP地址映射成域名的过程。前者称为正向解析,后者称为反向解析。
    • 当客户端需要域名解析时,通过本机的DNS客户端构造一个DNS请求报文,以UDP数据报方式发往本地域名服务器
    • 域名解析有两种方式:递归查询递归与迭代相结合的查询。

    (1)递归查询方式

    • 递归查询的过程如下图所示, 由于该方法给根域名服务造成的负载过大,所以在实际中几乎不使用。
      在这里插入图片描述

    (2) 常用递归与迭代相结合的查询方式

    常用递归与迭代相结合的查询方式如下图所示,该方式分为两个部分。

    在这里插入图片描述
    (1)主机本地域名服务器的查询采用的是递归查询

    • 也就是说,如果本地主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名的IP 地址,那么本地域名服务器就以DNS客户的身份,向根域名服务器继续发出查询请求报文(即替该主机继续查询),而不是让该主机自己进行下一步的查询。
    • 在这种情况下,本地域名服务器只需向根域名服务器查询一次,后面的几次查询都是递归地在其他几个域名服务器之间进行的[见图6.6(a)中的步骤③~⑥]。
    • 在步骤⑦中,本地域名服务器根域名服务器得到了所需的IP地址,最后在步骤⑧中,本地域名服务器把查询结果告诉主机m.xyz.com.

    (2)本地域名服务器根域名服务器的查询采用迭代查询

    • 根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时,要么给出所要查询的IP地址,要么告诉本地域名服务器:“你下一步应当向哪个顶级域名服务器进行查询”。
    • 然后让本地域名服务器向这个顶级域名服务器进行后续的查询,如图6.6(b)所示。
    • 同样,顶级域名服务器收到查询报文后,要么给出所要查询的IP地址,要么告诉本地域名服务器下一步应向哪个·权限域名服务器·查询。
    • 最后,知道所要解析的域名的IP地址后,把这个结果返回给发起查询的主机

    下面举例说明域名解析的过程:
    假定某客户机想获知域名为y.abc.com主机的IP地址,域名解析的过程(共使用8个UDP报文)如下:

    • 客户机向其本地域名服务器发出DNS请求报文
    • 本地域名服务器收到请求后,查询本地缓存,若没有该记录,则以DNS客户的身份向根域名服务器发出解析请求。
    • 根域名服务器收到请求后,判断该域名属于.com域,将对应的顶级域名服务器dns.com的IP地址返回给本地域名服务器
    • 本地域名服务器顶级域名服务器dns.com发出解析请求报文
    • 顶级域名服务器dns.com收到请求后,判断该域名属于abc.com域,因此将对应的授权域名服务器dns.abc.com的IP地址返回给本地域名服务器
    • 本地域名服务器授权域名服务器dns.abc.com发起解析请求报文
    • 授权域名服务器dns.abc.com收到请求后,将查询结果返回给本地域名服务器
    • 本地域名服务器将查询结果保存到本地缓存,同时返回给客户机

    在这里插入图片描述

    • 为了提高DNS的查询效率,并减少因特网上的DNS查询报文数量,在域名服务器中广泛地使用了高速缓存
    • 当一个DNS服务器接收到DNS查询结果时,它能将该DNS信息缓存在高速
      缓存中。这样,当另一个相同的域名查询到达该DNS服务器时,该服务器就能够直接提供所要求的IP地址,而不需要再去向其他DNS服务器询问。
    • 因为主机名和IP地址之间的映射不是永久的,所以DNS服务器将在一段时间后丢弃高速缓存中的信息
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