13.1 DNS域名解析服务

由 刘遄 创建, 最后一次修改 2019-05-12

相较于由数字构成的IP地址,域名更容易被理解和记忆,所以我们通常更习惯通过域名的方式来访问网络中的资源。但是,网络中的计算机之间只能基于IP地址来相互识别对方的身份,而且要想在互联网中传输数据,也必须基于外网的IP地址来完成。

为了降低用户访问网络资源的门槛,DNS(Domain Name System,域名系统)技术应运而生。这是一项用于管理和解析域名与IP地址对应关系的技术,简单来说,就是能够接受用户输入的域名或IP地址,然后自动查找与之匹配(或者说具有映射关系)的IP地址或域名,即将域名解析为IP地址(正向解析),或将IP地址解析为域名(反向解析)。这样一来,我们只需要在浏览器中输入域名就能打开想要访问的网站了。DNS域名解析技术的正向解析也是我们最常使用的一种工作模式。

鉴于互联网中的域名和IP地址对应关系数据库太过庞大,DNS域名解析服务采用了类似目录树的层次结构来记录域名与IP地址之间的对应关系,从而形成了一个分布式的数据库系统,如图13-1所示。

图13-1 DNS域名解析服务采用的目录树层次结构

域名后缀一般分为国际域名和国内域名。原则上来讲,域名后缀都有严格的定义,但在实际使用时可以不必严格遵守。目前最常见的域名后缀有.com(商业组织)、.org(非营利组织)、.gov(政府部门)、.net(网络服务商)、.edu(教研机构)、.pub(公共大众)、.cn(中国国家顶级域名)等。

当今世界的信息化程度越来越高,大数据、云计算、物联网、人工智能等新技术不断涌现,全球网民的数量据说也超过了35亿,而且每年还在以10%的速度迅速增长。这些因素导致互联网中的域名数量进一步激增,被访问的频率也进一步加大。假设全球网民每人每天只访问一个网站域名,而且只访问一次,也会产生35亿次的查询请求,如此庞大的请求数量肯定无法被某一台服务器全部处理掉。DNS技术作为互联网基础设施中重要的一环,为了为网民提供不间断、稳定且快速的域名查询服务,保证互联网的正常运转,提供了下面三种类型的服务器。

主服务器:在特定区域内具有唯一性,负责维护该区域内的域名与IP地址之间的对应关系。

从服务器:从主服务器中获得域名与IP地址的对应关系并进行维护,以防主服务器宕机等情况。

缓存服务器:通过向其他域名解析服务器查询获得域名与IP地址的对应关系,并将经常查询的域名信息保存到服务器本地,以此来提高重复查询时的效率。

简单来说,主服务器是用于管理域名和IP地址对应关系的真正服务器,从服务器帮助主服务器“打下手”,分散部署在各个国家、省市或地区,以便让用户就近查询域名,从而减轻主服务器的负载压力。缓存服务器不太常用,一般部署在企业内网的网关位置,用于加速用户的域名查询请求。

DNS域名解析服务采用分布式的数据结构来存放海量的“区域数据”信息,在执行用户发起的域名查询请求时,具有递归查询和迭代查询两种方式。所谓递归查询,是指DNS服务器在收到用户发起的请求时,必须向用户返回一个准确的查询结果。如果DNS服务器本地没有存储与之对应的信息,则该服务器需要询问其他服务器,并将返回的查询结果提交给用户。而迭代查询则是指,DNS服务器在收到用户发起的请求时,并不直接回复查询结果,而是告诉另一台DNS服务器的地址,用户再向这台DNS服务器提交请求,这样依次反复,直到返回查询结果。

由此可见,当用户向就近的一台DNS服务器发起对某个域名的查询请求之后(这里以www.linuxprobe.com为例),其查询流程大致如图13-2所示。

图13-2 向DNS服务器发起域名查询请求的流程

当用户向网络指定的DNS服务器发起一个域名请求时,通常情况下会有本地由此DNS服务器向上级的DNS服务器发送迭代查询请求;如果该DNS服务器没有要查询的信息,则会进一步向上级DNS服务器发送迭代查询请求,直到获得准确的查询结果为止。其中最高级、最权威的根DNS服务器总共有13台,分布在世界各地,其管理单位、具体的地理位置,以及IP地址如表13-1所示。

表13-1 13台根DNS服务器的具体信息

名称 管理单位 地理位置 IP地址 A INTERNIC.NET 美国-弗吉尼亚州 198.41.0.4 B 美国信息科学研究所 美国-加利弗尼亚州 128.9.0.107 C PSINet公司 美国-弗吉尼亚州 192.33.4.12 D 马里兰大学 美国-马里兰州 128.8.10.90 E 美国航空航天管理局 美国加利弗尼亚州 192.203.230.10 F 因特网软件联盟 美国加利弗尼亚州 192.5.5.241 G 美国国防部网络信息中心 美国弗吉尼亚州 192.112.36.4 H 美国陆军研究所 美国-马里兰州 128.63.2.53 I Autonomica公司 瑞典-斯德哥尔摩 192.36.148.17 J VeriSign公司 美国-弗吉尼亚州 192.58.128.30 K RIPE NCC 英国-伦敦 193.0.14.129 L IANA 美国-弗吉尼亚州 199.7.83.42 M WIDE Project 日本-东京 202.12.27.33

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