DNS（域名解析協議）詳解
DNS協議
我們之前已經瞭解過ARP協議。
如果說ARP協議是用來將IP地址轉換為MAC地址，那麼DNS協議則是用來將域名轉換為IP地址（也可以將IP地址轉換為相應的域名地址）。
我們都知道，TCP/IP中使用的是IP地址和埠號來確定網路上某一臺主機上的某一個程式，不免有人有疑問，為什麼不用域名來直接進行通訊呢？
1. 因為IP地址是固定長度的，IPv4是32位，IPv6是128位，而域名是變長的，不便於計算機處理。
2. IP地址對於使用者來說不方便記憶，但域名便於使用者使用，例如www.baidu.com這是百度的域名。
總結一點就是IP地址是面向主機的，而域名則是面向使用者的。
hosts檔案
域名和IP的對應關係儲存在一個叫hosts檔案中。
最初，通過網際網路資訊中心來管理這個檔案，如果有一個新的計算機想接入網路，或者某個計算IP變更都需要到資訊中心申請變更hosts檔案。其他計算機也需要定期更新，才能上網。
但是這樣太麻煩了，就出現了DNS系統。
DNS系統
- 一個組織的系統管理機構, 維護系統內的每個主機的IP和主機名的對應關係
- 如果新計算機接入網路，將這個資訊註冊到資料庫中
- 使用者輸入域名的時候，會自動查詢DNS伺服器，由DNS伺服器檢索資料庫，得到對應的IP地址
我們可以通過命令檢視自己的hosts檔案：
在域名解析的過程中仍然會優先查詢hosts檔案的內容。
DNS理論知識
一、DNS域名結構
1、域名的層次結構
域名系統必須要保持唯一性。
為了達到唯一性的目的，因特網在命名的時候採用了層次結構的命名方法：
1. 每一個域名（本文只討論英文域名）都是一個標號序列（labels），用字母（A-Z，a-z，大小寫等價）、數字（0-9）和連線符（-）組成
2. 標號序列總長度不能超過255個字元，它由點號分割成一個個的標號（label）
3. 每個標號應該在63個字元之內，每個標號都可以看成一個層次的域名。
4. 級別最低的域名寫在左邊，級別最高的域名寫在右邊。
域名服務主要是基於UDP實現的，伺服器的埠號為53。
關於域名的層次結構，如下圖所示：
eg :我們熟悉的，www.baidu.com
1. com: 一級域名. 表示這是一個企業域名。同級的還有 “net”(網路提供商), “org”(⾮非盈利組織) 等。
2. baidu: 二級域名，指公司名。
3. www: 只是一種習慣用法。
2、域名的分級
域名可以劃分為各個子域，子域還可以繼續劃分為子域的子域，這樣就形成了頂級域、二級域、三級域等。
如下圖所示：
其中頂級域名分為：國家頂級域名、通用頂級域名、反向域名。
| 國家頂級域名 | 中國:cn， 美國:us，英國uk… |
|---|---|
| 通用頂級域名 | com公司企業，edu教育機構，gov政府部門，int國際組織，mil軍事部門 ，net網路，org非盈利組織… |
| 反向域名 | arpa，用於PTR查詢（IP地址轉換為域名） |
二、域名伺服器
域名是分層結構，域名伺服器也是對應的層級結構。
有了域名結構，還需要有一個東西去解析域名，域名需要由遍及全世界的域名伺服器去解析，域名伺服器實際上就是裝有域名系統的主機。
由高向低進行層次劃分，可分為以下幾大類：
| 分類 | 作用 |
|---|---|
| 根域名伺服器 | 最高層次的域名伺服器，本地域名伺服器解析不了的域名就會向其求助 |
| 頂級域名伺服器 | 負責管理在該頂級域名伺服器下注冊的二級域名 |
| 許可權域名伺服器 | 負責一個區的域名解析工作 |
| 本地域名伺服器 | 當一個主機發出DNS查詢請求時，這個查詢請求首先發給本地域名伺服器 |
注：一個域名伺服器所負責的範圍，或者說有管理許可權的範圍，就稱為區
我們需要注意的是：
1. 每個層的域名上都有自己的域名伺服器，最頂層的是根域名伺服器
2. 每一級域名伺服器都知道下級域名伺服器的IP地址
3. 為了容災, 每一級至少設定兩個或以上的域名伺服器
三、域名解析過程
域名解析總體可分為一下過程：
(1) 輸入域名後, 先查詢自己主機對應的域名伺服器，域名伺服器先查詢自己的資料庫中的資料.
(2) 如果沒有， 就向上級域名伺服器進行查詢， 依次類推
(3) 最多回溯到根域名伺服器, 肯定能找到這個域名的IP地址
(4) 域名伺服器自身也會進行一些快取， 把曾經訪問過的域名和對應的IP地址快取起來, 可以加速查詢過程
具體可描述如下：
1. 主機先向本地域名伺服器進行遞迴查詢
2. 本地域名伺服器採用迭代查詢，向一個根域名伺服器進行查詢
3. 根域名伺服器告訴本地域名伺服器，下一次應該查詢的頂級域名伺服器的IP地址
4. 本地域名伺服器向頂級域名伺服器進行查詢
5. 頂級域名伺服器告訴本地域名伺服器，下一步查詢許可權伺服器的IP地址
6. 本地域名伺服器向許可權伺服器進行查詢
7. 許可權伺服器告訴本地域名伺服器所查詢的主機的IP地址
8. 本地域名伺服器最後把查詢結果告訴主機
如圖所示：
上文我們提出了兩個概念：遞迴查詢和迭代查詢
（1）遞迴查詢：本機向本地域名伺服器發出一次查詢請求，就靜待最終的結果。如果本地域名伺服器無法解析，自己會以DNS客戶機的身份向其它域名伺服器查詢，直到得到最終的IP地址告訴本機
（2）迭代查詢：本地域名伺服器向根域名伺服器查詢，根域名伺服器告訴它下一步到哪裡去查詢，然後它再去查，每次它都是以客戶機的身份去各個伺服器查詢。
通俗地說，遞迴就是把一件事情交給別人，如果事情沒有辦完，哪怕已經辦了很多，都不要把結果告訴我，我要的是你的最終結果，而不是中間結果；如果你沒辦完，請你找別人辦完。
迭代則是我交給你一件事，你能辦多少就告訴我你辦了多少，然後剩下的事情就由我來辦。