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DNS原理及其解析过程剖析(图文)

2019年05月28日  | 移动技术网网络运营  | 我要评论

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网络通讯大部分是基于tcp/ip的,而tcp/ip是基于ip地址的,所以计算机在网络上进行通讯时只能识别如“202.96.134.133”之类的ip地址,而不能认识域名。我们无法记住10个以上ip地址的网站,所以我们访问网站时,更多的是在浏览器地址栏中输入域名,就能看到所需要的页面,这是因为有一个叫“dns服务器”的计算机自动把我们的域名“翻译”成了相应的ip地址,然后调出ip地址所对应的网页。

什么是dns?
    dns( domain name system)是“域名系统”的英文缩写,是一种组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统,它用于tcp/ip网络,它所提供的服务是用来将主机名和域名转换为ip地址的工作。dns就是这样的一位“翻译官”,它的基本工作原理可用下图来表示。

dns域名称
    域名系统作为一个层次结构和分布式数据库,包含各种类型的数据,包括主机名和域名。dns数据库中的名称形成一个分层树状结构称为域命名空间。域名包含单个标签分隔点,例如:im.qq.com。
完全限定的域名 (fqdn) 唯一地标识在 dns 分层树中的主机的位置,通过指定的路径中点分隔从根引用的主机的名称列表。 下图显示与主机称为 im 内 qq.com dns 树的示例。 主机的 fqdn 是 im.qq.com。
dns 域的名称层次结构

dns域名称空间的组织方式
    按其功能命名空间中用来描述 dns 域名称的五个类别的介绍详见下表中,以及与每个名称类型的示例。

dns 和 internet 域
    互联网域名系统由名称注册机构负责维护分配由组织和国家/地区的顶级域在 internet 上进行管理。 这些域名按照国际标准 3166。 一些很多现有缩写,保留以供组织中,以及两个字母和三个字母的国家/地区使用的缩写使用下表所示。一些常见的dns域名称如下图:

资源记录
    dns 数据库中包含的资源记录 (rr)。 每个 rr 标识数据库中的特定资源。我们在建立dns服务器时,经常会用到soa,ns,a之类的记录,在维护dns服务器时,会用到mx,cname记录。
常见的rr见下图:

dns服务的工作过程
当 dns 客户机需要查询程序中使用的名称时,它会查询本地dns 服务器来解析该名称。客户机发送的每条查询消息都包括3条信息,以指定服务器应回答的问题。
● 指定的 dns 域名,表示为完全合格的域名 (fqdn) 。
● 指定的查询类型,它可根据类型指定资源记录,或作为查询操作的专门类型。
● dns域名的指定类别。
    对于dns 服务器,它始终应指定为 internet 类别。例如,指定的名称可以是计算机的完全合格的域名,如im.qq.com,并且指定的查询类型用于通过该名称搜索地址资源记录。
    dns 查询以各种不同的方式进行解析。客户机有时也可通过使用从以前查询获得的缓存信息就地应答查询。dns 服务器可使用其自身的资源记录信息缓存来应答查询,也可代表请求客户机来查询或联系其他 dns 服务器,以完全解析该名称,并随后将应答返回至客户机。这个过程称为递归。
    另外,客户机自己也可尝试联系其他的 dns 服务器来解析名称。如果客户机这么做,它会使用基于服务器应答的独立和附加的查询,该过程称作迭代,即dns服务器之间的交互查询就是迭代查询。
dns 查询的过程如下图所示。

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。

    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。

附录:
本地dns配置转发与未配置转发数据包分析

    新建一dns,具体怎么建我这里就不再描述了,见我的上一篇博文《在win2003中安装bind【部署智能dns】》
1、dns服务器不设转发
    在192.168.145.228服务器上安装上wireshark软件,并打开它,设置数据包为udp过滤,在192.168.145.12客户机上用nslookup命令查询一下www.sohu.com,马上可以看到本地dns服务器直接查全球13台根域中的某几台,然后一步步解析,通过递代的方式,直到找到www.sohu.com对应的ip为220.181.118.87。
    本地dns服务器得到www.sohu.com的ip后,它把这个ip返回给192.168.145.12客户机,完成解析。

2、dns服务器设置转发

    因www.sohu.com域名在第一步的验证中使用过,有缓存,为了不受上步实验干扰,我们在客户机上192.168.145.12上nslookup www.baidu.com。从图上看,本地dns把请求转发至192.168.133.10服务器,133.10服务器把得到的ip返回给本地dns,然后本地dns再把ip告诉dns客户机,完成解析。

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