13.1 DNS域名解析服務

相較于由數(shù)字構成的IP地址，域名更容易被理解和記憶，所以我們通常更習慣通過域名的方式來訪問網(wǎng)絡中的資源。但是，網(wǎng)絡中的計算機之間只能基于IP地址來相互識別對方的身份，而且要想在互聯(lián)網(wǎng)中傳輸數(shù)據(jù)，也必須基于外網(wǎng)的IP地址來完成。

為了降低用戶訪問網(wǎng)絡資源的門檻，DNS（Domain Name System，域名系統(tǒng)）技術應運而生。這是一項用于管理和解析域名與IP地址對應關系的技術，簡單來說，就是能夠接受用戶輸入的域名或IP地址，然后自動查找與之匹配（或者說具有映射關系）的IP地址或域名，即將域名解析為IP地址（正向解析），或將IP地址解析為域名（反向解析）。這樣一來，我們只需要在瀏覽器中輸入域名就能打開想要訪問的網(wǎng)站了。DNS域名解析技術的正向解析也是我們最常使用的一種工作模式。

鑒于互聯(lián)網(wǎng)中的域名和IP地址對應關系數(shù)據(jù)庫太過龐大，DNS域名解析服務采用了類似目錄樹的層次結構來記錄域名與IP地址之間的對應關系，從而形成了一個分布式的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如圖13-1所示。

圖13-1 DNS域名解析服務采用的目錄樹層次結構

域名后綴一般分為國際域名和國內域名。原則上來講，域名后綴都有嚴格的定義，但在實際使用時可以不必嚴格遵守。目前最常見的域名后綴有.com（商業(yè)組織）、.org（非營利組織）、.gov（政府部門）、.net（網(wǎng)絡服務商）、.edu（教研機構）、.pub（公共大眾）、.cn（中國國家頂級域名）等。

當今世界的信息化程度越來越高，大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術不斷涌現(xiàn)，全球網(wǎng)民的數(shù)量據(jù)說也超過了35億，而且每年還在以10%的速度迅速增長。這些因素導致互聯(lián)網(wǎng)中的域名數(shù)量進一步激增，被訪問的頻率也進一步加大。假設全球網(wǎng)民每人每天只訪問一個網(wǎng)站域名，而且只訪問一次，也會產(chǎn)生35億次的查詢請求，如此龐大的請求數(shù)量肯定無法被某一臺服務器全部處理掉。DNS技術作為互聯(lián)網(wǎng)基礎設施中重要的一環(huán)，為了為網(wǎng)民提供不間斷、穩(wěn)定且快速的域名查詢服務，保證互聯(lián)網(wǎng)的正常運轉，提供了下面三種類型的服務器。

主服務器：在特定區(qū)域內具有唯一性，負責維護該區(qū)域內的域名與IP地址之間的對應關系。

從服務器：從主服務器中獲得域名與IP地址的對應關系并進行維護，以防主服務器宕機等情況。

緩存服務器：通過向其他域名解析服務器查詢獲得域名與IP地址的對應關系，并將經(jīng)常查詢的域名信息保存到服務器本地，以此來提高重復查詢時的效率。

簡單來說，主服務器是用于管理域名和IP地址對應關系的真正服務器，從服務器幫助主服務器“打下手”，分散部署在各個國家、省市或地區(qū)，以便讓用戶就近查詢域名，從而減輕主服務器的負載壓力。緩存服務器不太常用，一般部署在企業(yè)內網(wǎng)的網(wǎng)關位置，用于加速用戶的域名查詢請求。

DNS域名解析服務采用分布式的數(shù)據(jù)結構來存放海量的“區(qū)域數(shù)據(jù)”信息，在執(zhí)行用戶發(fā)起的域名查詢請求時，具有遞歸查詢和迭代查詢兩種方式。所謂遞歸查詢，是指DNS服務器在收到用戶發(fā)起的請求時，必須向用戶返回一個準確的查詢結果。如果DNS服務器本地沒有存儲與之對應的信息，則該服務器需要詢問其他服務器，并將返回的查詢結果提交給用戶。而迭代查詢則是指，DNS服務器在收到用戶發(fā)起的請求時，并不直接回復查詢結果，而是告訴另一臺DNS服務器的地址，用戶再向這臺DNS服務器提交請求，這樣依次反復，直到返回查詢結果。

由此可見，當用戶向就近的一臺DNS服務器發(fā)起對某個域名的查詢請求之后（這里以www.linuxprobe.com為例），其查詢流程大致如圖13-2所示。

圖13-2 向DNS服務器發(fā)起域名查詢請求的流程

當用戶向網(wǎng)絡指定的DNS服務器發(fā)起一個域名請求時，通常情況下會有本地由此DNS服務器向上級的DNS服務器發(fā)送迭代查詢請求；如果該DNS服務器沒有要查詢的信息，則會進一步向上級DNS服務器發(fā)送迭代查詢請求，直到獲得準確的查詢結果為止。其中最高級、最權威的根DNS服務器總共有13臺，分布在世界各地，其管理單位、具體的地理位置，以及IP地址如表13-1所示。

表13-1 13臺根DNS服務器的具體信息