DNS 的工作原理

已發表: 2016-12-15

計算機使用稱為 IP 的尋址方案通過 Internet 進行通信。 IP 地址是一串唯一的數字，以句號分隔。然而，人類在記住長串數字方面往往很糟糕。因此，為了使訪問計算機更容易，需要一個電話簿。將計算機名稱映射到 IP 地址的電話簿；這樣人類和軟件就可以輕鬆地連接到其他一些計算機資源。

在 DNS 之前，Internet 被稱為 ARPANET，連接的計算機很少；因此，只需要一個 HOSTS.TXT 文件來維護它們的 IP 地址到名稱的映射。

地址是手動管理的，對映射的更改需要致電 SRI 的網絡信息中心（以前稱為斯坦福研究所）。

在 80 年代的某個時候，手動管理所有這些映射變得很麻煩，因此需要一個解決方案。域名系統就是那個解決方案。

什麼是 DNS，它解決了什麼問題。

開發域名系統是為了解決必須維護大量計算機名稱的迫切需要。它由稱為“名稱服務器”的服務器分層網絡和通信協議實現。它也是自然分佈的，這使其在發生故障時具有彈性。名稱服務器存儲有關域名記錄的信息，並響應來自其他服務器或客戶端的查詢。我們將在本文後面深入研究什麼是域名記錄。但首先，讓我們了解一下 DNS 世界中的一些關鍵概念：

根名稱服務器及其層次結構

我們之前提到過，DNS 是一個分層系統。此層次結構由三個不同級別的名稱服務器組成。根域名服務器、頂級域 (TLD) 和權威的 DNS 服務器用於其他一切。整個 Internet 有 13 台根服務器。這些不是物理的，因為它們的分佈式特性可以跨越多台機器。但是，它們確實提供了有關哪些名稱服務器負責頂級域（.com、.net 等）的權威答案。與負責這些 TLD 下所有內容的名稱服務器相比，這些根服務器包含最新和最準確的指針。

頂級域名服務器

這些是負責域最後一部分的名稱服務器。管理大多數頂級域的實體稱為互聯網名稱與數字地址分配機構 (ICANN)。 TLD 有多種類型，最常見的是國家代碼（.uk、.nl、.us 等）。還有一些非常熟悉的，如.com、.net、.gov、.edu，它們被稱為通用。

權威域名服務器

這些是負責特定域（即 pressidium.com）的名稱服務器。它們包含他們的域記錄並被稱為權威，不僅因為它們擁有有關域的最新和最準確的信息，而且還因為域所有者已指定它們。

領域

域只是標識一組 Internet 資源（計算機、網絡等）的標籤。它被個人和組織用來在互聯網上建立他們的身份。

註冊商

域名註冊商是管理域的商業實體。他們被頂級域註冊機構授權執行此功能。他們可以購買各種頂級類型的域名。該域將與您的個人數據相關聯，從而證明所有權。

名稱服務器記錄

正如我們之前提到的，域是定義一組 Internet 資源的標籤。名稱服務器包含有關這些信息，響應來自其他服務器或客戶端的查詢。這些資源被組織和表示為結構化文本，在所謂的域名記錄中。

記錄有多種類型，但最常用的有以下幾種：

A（地址）
CNAME（規範名稱）
MX（郵件交換）

A 記錄可能是最基本和最廣泛使用的記錄，它是將名稱映射到 IP 地址的記錄。例如以下記錄：

website.com. IN A 23.9.62.14

將域website.com映射到 IP 地址23.9.62.14 。

另一種常見的做法是讓多個 A 記錄的 IP 映射到同一個名稱。這提供了一種基本但有效的負載平衡形式，因為每次向域名服務器查詢該域時，它都會返回不同的 IP 地址。

CNAME 記錄用於將一個名稱別名為另一個 A 記錄。這通常在您需要多個子域（www、ftp、mail）指向同一個域（同一服務器可以是 web/ftp/email 服務器）時使用。例如：

ftp IN CNAME website.com.

將為website.com創建一個ftp別名，這樣當有人通過 ftp 訪問 ftp.website.com 時，他們將被重定向到 website.com。

Τ這裡是 DNS 和電子郵件之間的特殊關係。雖然 ftp 和 web 等服務實際上可以在沒有 DNS 的情況下運行（如果你能記住 IP 地址的話），但另一方面，電子郵件卻不能。電子郵件絕對需要 DNS 才能正常運行。 MX 記錄用於定義將處理該域的所有傳入電子郵件的 A 記錄。例如，如果您希望 mail.website.com 處理所有發往 website.com 的郵件，請輸入以下內容：

website.com. MX 10 mail.website.com website.com. MX 20 mail-backup.website.com

這裡還有一些額外的事情：

MX 字符串旁邊的數字對應於優先級。第一條記錄定義mail.website.com的優先級為 10 ，而第二條記錄的優先級為20 。這確保瞭如果由於某種原因 mail.website.com 變得不可用，那麼優先級為 20 的第二個條目將接管。

名稱解析

當您使用計算機名稱連接到某個地方，任何地方，會發生以下事情（讓我們以 www.pressidium.com 為例）：

您的瀏覽器或客戶端軟件使用一個名為 DNS 解析器的軟件模塊，它會查找您配置的 DNS 服務器（這通常是您的 ISP 為您設置的）
然後，您的 ISP 的名稱服務器檢查它是否知道答案，如果不知道，則調用根名稱服務器詢問誰負責 .com（因為域是 pressidium.com）
然後，根域名服務器以 .com 的 TLD 域名服務器列表進行響應。
您的 ISP 名稱服務器聯繫 TLD 名稱服務器並詢問他們是否知道哪個名稱服務器是 pressidium.com 的權威名稱服務器。
最後，您的 ISP NS 聯繫該域的權威名稱服務器，並詢問“www.pressidium.com”的 A 記錄

這一系列調用稱為遞歸，通常涉及一些服務器端緩存，因此您的 ISP 名稱服務器可能不會遇到所有麻煩。

下一步是什麼？

前面我們描述了 DNS 和電子郵件的特殊關係。結束我們的互聯網核心技術系列的最後一部分，我們將看看電子郵件。電子郵件有著悠久的歷史；它經歷了很多變化，並在多項競爭技術中倖存下來。即使是現在，在我們普遍存在的“永遠在線”社交互聯網文化中，電子郵件對於業務和溝通來說仍然是必不可少的。