DNS在哪一層

一、什麼是DNS

DNS（Domain Name System）是互聯網中的一個命名系統，用於將域名與IP地址相互映射。藉助DNS，用戶只需要輸入易於記憶和理解的域名，即可訪問到遠程主機。

DNS是一個分佈式的數據庫系統，同時也是一個應用層協議。可提供兩種服務：解析和逆向解析。解析將域名轉換成IP地址，逆向解析將IP地址轉換成域名。

二、DNS在哪一層

DNS作為一個應用層協議，位於OSI七層模型中的應用層。DNS的數據傳輸使用的是TCP和UDP協議，TCP常用於大數據傳輸，UDP常用於小數據傳輸，例如DNS的查詢。

三、DNS的工作原理

DNS的工作可以分為兩個階段：遞歸查詢和緩存查詢。

1.遞歸查詢

當用戶查詢一個域名時，本地域名服務器（Local DNS Server）會先查詢本地緩存是否存在該域名對應的IP地址。如果存在，則直接將IP地址返回給用戶。如果不存在，則本地域名服務器需要向根域名服務器（Root DNS Server）查詢該域名對應的頂級域名服務器（TLD DNS Server）的IP地址。

然後本地域名服務器會向TLD DNS Server發送一個查詢請求，詢問負責該域名的下一級域名服務器的IP地址。例如，www.example.com的頂級域名是.com，則TLD DNS Server需要返回負責.com域名解析的域名服務器IP地址。

本地域名服務器再向負責.com域名解析的域名服務器發送詢問請求，詢問www.example.com對應的IP地址。域名服務器查詢自己的緩存。如果緩存中有該域名對應的IP地址，則返回，否則繼續向上級域名服務器查詢，直到返回該域名對應的IP地址。

最後，本地域名服務器將查詢結果返回給用戶，並將結果緩存，以備下次查詢時使用。

2.緩存查詢

緩存查詢指的是本地域名服務器在遞歸查詢過程中，將查詢結果緩存起來，以便在下次查詢時能夠更快地返回結果。緩存可以設置生存時間，超過生存時間就需要重新從根域名服務器查詢。

四、DNS的代碼示例

以下是一個使用Node.js實現的簡單DNS服務器，它可以響應簡單的DNS查詢請求。

const dns = require('dns');
const dgram = require('dgram');
const server = dgram.createSocket('udp4');

server.on('error', (err) => {
  console.log(`server error:\n${err.stack}`);
  server.close();
});

server.on('message', (msg, rinfo) => {
  console.log(`server got: ${msg} from ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);
  const domain = msg.slice(12, msg.length - 5);
  dns.lookup(domain, (err, address) => {
    if (err) {
      console.log('lookup error:', err);
      return;
    }
    const response = Buffer.alloc(16);
    response.writeUInt16BE(msg.readUInt16BE(0), 0); // 事務ID
    response.writeUInt16BE(0x8180, 2); // 標準響應，無遞歸和權威答案
    response.writeUInt16BE(msg.readUInt16BE(4), 4); // 問題數量
    response.writeUInt16BE(1, 6); // 回答數量
    response.writeUInt16BE(0, 8); // 權威域名數量
    response.writeUInt16BE(0, 10); // 額外信息數量
    response.write(msg.slice(12, msg.length)); // 問題部分
    response.writeUInt16BE(0xc00c, response.length - 4); // 回答部分域名偏移量
    response.writeUInt16BE(1, response.length - 2); // 回答部分類型
    response.writeUInt16BE(1, response.length); // 回答部分類
    response.writeUInt32BE(0, response.length + 2); // 回答部分緩存時間
    response.writeUInt16BE(4, response.length + 6); // 回答部分數據長度
    const addressParts = address.split('.');
    for (let i = 0; i  {
  const address = server.address();
  console.log(`server listening ${address.address}:${address.port}`);
});

server.bind(53);