DNS解析流程詳解

一、DNS基本概念

Domain Name System（DNS），即域名系統，是互聯網中負責域名解析的系統。在互聯網中，每個主機都有一個域名，而能夠訪問互聯網的客戶端實際上只認識 IP 地址，因此需要通過 DNS 伺服器將域名解析成 IP 地址才能進行通信。DNS 解析可以說是互聯網的基礎設施之一。

每個 DNS 伺服器都維護著一張域名字典，其中記錄了域名和對應的 IP 地址。DNS 伺服器之間通過遞歸查詢和迭代查詢的方式進行信息交換，直到查詢到目標域名所對應的 IP 地址。

二、DNS解析流程

當客戶端想訪問一個域名時，它首先會向本地 DNS 伺服器發送一個 DNS 查詢請求。本地 DNS 伺服器會按照以下步驟進行 DNS 解析：

1. 檢查本地緩存

本地 DNS 伺服器會先檢查自己的緩存中是否已經保存了該域名的解析結果。如果有，則返回緩存中的 IP 地址，否則進行下一步。

2. 向根域名伺服器查詢

如果本地 DNS 伺服器緩存中不存在該域名的解析結果，則向根域名伺服器進行查詢。根域名伺服器是全球 DNS 體系中最高一層的 DNS 伺服器，它不直接處理域名解析請求，而是返回下一級 DNS 伺服器的 IP 地址。

    ;; Querying DNS Servers for example.com
    @DefaultServer: 123.123.123.123
    s: Sending update to 123.123.123.123:53
    ---\u003e HDR           QUERY id=61069 opcode=QUERY rcode=NOERROR flags=RD RD: 1; QD: 1; AN: 0; NS: 0; AR: 0
         QUESTION SECTION:
         ;example.com.   IN  A
         
    ;; Sending query to 123.123.123.123:53
    ;; Tracking query progress: 0/8, elapsed time: 0:00:00.000
    s: Received packet from 123.123.123.123:53
    ---\u003e HDR           RESPONSE id=61069 opcode=QUERY rcode=NOERROR flags=QR RD RA; QUERY: 1; ANSWER: 13; NS: 0; ADDITIONAL: 14
         QUESTION SECTION:
         ;example.com.   IN  A
         ANSWER SECTION:
         example.com. 86400 IN A 93.184.216.34
         example.com. 86400 IN NS a.iana-servers.net.
         example.com. 86400 IN NS b.iana-servers.net.
         b.iana-servers.net. 86400 IN A 193.0.6.13
         a.iana-servers.net. 86400 IN A 199.43.132.53
         example.com. 86400 IN MX 10 mx.example.com.
         mx.example.com. 86400 IN A 10.1.2.3
         example.com. 86400 IN TXT "v=spf1 mx ~all"
         example.com. 86400 IN AAAA 2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946
         example.com. 86400 IN SOA a.iana-servers.net. hostmaster.example.com. 1234 3600 1800 604800 86400
         example.com. 86400 IN NS ns1.example.com.
         ns1.example.com. 86400 IN A 192.168.0.1

3. 向頂級域名伺服器查詢

根據根域名伺服器返回的下一級 DNS 伺服器 IP 地址，本地 DNS 伺服器再次向對應的頂級域名伺服器進行查詢。例如，如果要查詢 example.com 的 IP 地址，在查詢到根域名伺服器返回的 com 頂級域名伺服器 IP 地址後，本地 DNS 伺服器就會向 com 頂級域名伺服器查詢 example.com 的 IP 地址。

4. 向權威域名伺服器查詢

如果頂級域名伺服器也無法解析目標域名，會返回該域名的權威域名伺服器的 IP 地址。本地 DNS 伺服器再次向該權威域名伺服器查詢，獲取對應域名的 IP 地址。

5. 返回解析結果

本地 DNS 伺服器最終獲取到目標域名的 IP 地址，返回給客戶端，同時將查詢結果緩存。

三、DNS解析過程中的優化

1. DNS緩存

為了減輕 DNS 伺服器的負擔和提高DNS解析速度，DNS伺服器通常會將解析過的結果緩存在本地。當再次需要解析該域名時，可以直接從本地緩存獲取，無需進行網路請求。

    -Q: A? example.com. 
    -A: example.com [TTL=172800] IP=93.184.216.34

2. DNS負載均衡

一些大型網站的伺服器可能部署在多個地理位置，並對應多個 IP 地址。DNS 伺服器可以通過返回多個 IP 地址實現負載均衡。

    ;; Querying DNS Servers for example.com
    @DefaultServer: 123.123.123.123
    s: Sending update to 123.123.123.123:53
    ---\u003e HDR           QUERY id=61070 opcode=QUERY rcode=NOERROR flags=RD RD: 1; QD: 1; AN: 0; NS: 0; AR: 0
         QUESTION SECTION:
         ;example.com.   IN  A
         
    ;; Sending query to 123.123.123.123:53
    ;; Tracking query progress: 0/8, elapsed time: 0:00:00.000
    s: Received packet from 123.123.123.123:53
    ---\u003e HDR           RESPONSE id=61070 opcode=QUERY rcode=NOERROR flags=QR RD RA; QUERY: 1; ANSWER: 2; NS: 0; ADDITIONAL: 0
         QUESTION SECTION:
         ;example.com.   IN  A
         ANSWER SECTION:
         example.com. 300 IN A 93.184.216.34
         example.com. 300 IN A 2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946

3. DNS遞歸查詢和迭代查詢

DNS解析過程中，本地 DNS 伺服器可以選擇遞歸查詢或迭代查詢。遞歸查詢是指本地 DNS 伺服器將解析請求發送給其他 DNS 伺服器，並一直等待返回結果。而迭代查詢是指本地 DNS 伺服器向其他 DNS 伺服器發出查詢請求，接收到一個或多個 IP 地址或其他 DNS 伺服器名稱，然後繼續向這些 IP 地址和 DNS 伺服器名稱發出查詢請求，最終得到所需域名的IP地址。

四、DNS查詢工具

為了更好地理解 DNS 解析流程，我們可以通過一些常用的 DNS 查詢工具實現域名解析操作，比如 dig 和 nslookup。

1. dig

dig 是一款強大的 DNS 查詢工具，它可以從命令行下查詢 DNS 信息，支持多種查詢類型。

    $ dig example.com
    
    ; <> DiG 9.8.3-P1 <> example.com
    ;; global options: +cmd
    ;; Got answer:
    ;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 38424
    ;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 4, ADDITIONAL: 0
    
    ;; QUESTION SECTION:
    ;example.com.            IN  A
    
    ;; ANSWER SECTION:
    example.com.        590 IN  A   93.184.216.34
    
    ;; AUTHORITY SECTION:
    example.com.        172590  IN  NS  a.iana-servers.net.
    example.com.        172590  IN  NS  b.iana-servers.net.
    example.com.        172590  IN  NS  c.iana-servers.net.
    example.com.        172590  IN  NS  d.iana-servers.net.
    ……

2. nslookup

nslookup 是一個命令行工具，可以查詢域名對應的 IP 地址。

    $ nslookup example.com
    Server:         8.8.8.8
    Address:        8.8.8.8#53
    
    Non-authoritative answer:
    Name:   example.com
    Address: 93.184.216.34

五、總結

本文詳細介紹了 DNS 解析的流程和優化方法。要實現快速的 DNS 解析，可以通過使用 DNS 緩存、DNS 負載均衡以及 DNS 遞歸查詢和迭代查詢等方式。同時，DNS 查詢工具是了解和測試 DNS 解析的好幫手。

原創文章，作者：AQMFM，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-tw/n/368980.html