DNS

💡 低优先级

在选择题中偶尔有考查，需要掌握 DNS 的域名服务器的不同层级，以及域名解析过程的两种方式（迭代和递归）。

层次域名空间

DNS 使用 层次域名空间 来组织域名，将域名划分为多个级别，每个级别之间以点（.）分隔。域名从右到左逐级递增，最右边是 顶级域名 （TLD），然后是 二级域名 ， 三级域名 ，以此类推。

例如， www.example.com 中， .com 是顶级域名， example.com 是二级域名， www.example.com 是子域名。

DNS 层次域名空间 的设计使得域名分布在不同的管理区域中，每个管理区域负责管理其自己的域名空间。这种分层结构有助于提高可扩展性和效率。

域名服务器

在 DNS 体系结构中，服务器按照层级划分，每一层负责不同的职责。下面按照从最高层到最低层的顺序，对四类常见的域名服务器进行说明：

根域名服务器 (Root Name Servers):

这些服务器位于 DNS 解析的最顶端。它们不直接回答关于哪个域名映射到哪个 IP 地址的查询，而是告诉查询者下一步应该询问哪个顶级域名（TLD）服务器。
根服务器的数量是有限的，并且它们的位置在全球都是已知的。

顶级域名服务器 (Top-Level Domain Name Servers, TLD):

这些服务器负责特定的顶级域名（如 .com, .org, .net 等）。它们为下一级的域名（如 example.com）提供有关权威名称服务器的信息。
1. 权威域名服务器 (Authoritative Name Servers):
这些服务器为特定的域名（如 example.com）提供详细的 DNS 记录信息（例如 A 记录、MX 记录等）。只有权威服务器才能为其负责的域名提供这些信息。
大多数组织拥有权威 DNS服务器来为他们的域名提供解析服务。

本地域名服务器 (Local Name Server)

是在本地网络环境中运行的DNS服务器，它为该网络中的设备提供域名解析服务。
每个 ISP 或一所大学都可以有一个本地域名服务器。

域名解析过程

域名解析分为 递归查询 和 迭代查询 两种。

递归查询：请求方（本地 DNS 服务器）把解析任务完全交给对方。
迭代查询：请求方会得到一个“指引”，然后自己去问下一层。

迭代查询

在域名解析过程中，本地域名服务器 向根域名服务器发送的通常是迭代查询。

当 根域名服务器 收到查询请求后，不会代替本地域名服务器继续查询，而是返回结果中的两种情况之一：

若能解析出所需的 IP 地址，则直接返回；
若不能解析，则告知本地域名服务器应当联系的下一级顶级域名服务器。

随后，本地域名服务器根据指引，向对应的 顶级域名服务器 继续查询。顶级域名服务器的处理方式类似：

若能解析出所需的 IP 地址，则返回结果；
否则告知本地域名服务器应当访问的下一步权限域名服务器。

权限域名服务器的处理流程类似，这里不赘述了。最终，当本地域名服务器获得目标域名对应的 IP 地址后，会将结果返回给最初发起请求的主机。

participant Host as 主机 participant Local as 本地域名服务器 participant Root as 根域名服务器 participant TLD as 顶级域名服务器 (TLD) participant Auth as 权限域名服务器 (Authoritative)

Host-»Local: 1) 查询 www.example.com Local-»Root: 2) 迭代查询（请求根服务器） Root–»Local: 3) Referral: 指向对应的 TLD 服务器（例如 .com） Local-»TLD: 4) 迭代查询（请求 TLD 服务器） TLD–»Local: 5) Referral: 指向该域的权限域名服务器 Local-»Auth: 6) 迭代查询（请求权限域名服务器） Auth–»Local: 7) 返回最终 IP 地址（例如 93.184.216.34） Local–»Host: 8) 本地 DNS 将 IP 返回给主机 Note right of Local: 本地域名服务器可能会把结果缓存一段时间

递归查询

递归查询的过程如上图所示，本地域名服务器只需向 根域名服务器查询一次 （步骤 2），后面的几次查询都是 递归地 在其他几个域名服务器之间进行的（步骤 3-7）。在步骤 7 中，本地域名服务器从根域名服务器得到了所需的 IP 地址，最后在步骤 8 中，本地域名服务器把查询结果告诉发起查询的主机。

因为该方法给根域名服务器造成的负载过大，所以实际中几乎不使用。

Host-»Local: 1) 查询 www.example.com Local-»Root: 2) 向根域名服务器发起递归查询 Root-»TLD: 3) 根服务器代为查询 TLD 服务器 TLD-»Auth: 4) TLD 服务器递归查询权限域名服务器 Auth–»TLD: 5) 返回最终 IP 地址 TLD–»Root: 6) TLD 把结果返回给根服务器 Root–»Local: 7) 根服务器把最终 IP 地址交给本地 DNS Local–»Host: 8) 本地 DNS 返回结果给主机

DNS 递归查询和迭代查询的不同点如下表所示：

特点	递归查询	迭代查询
查询责任	DNS 服务器负责查询所有结果	客户端逐级查询
查询复杂度	客户端简单，只需发起一次请求	客户端复杂，需要多次查询
使用场景	用户设备、本地 DNS 服务器	DNS 服务器之间的交互
性能	服务器负担较大	服务器负担较小

DNS 缓存

无论是浏览器、操作系统，还是本地的递归 DNS 服务器，在接收到域名解析结果之后，都会将其暂时保存在本地缓存中。这样，如果同一个域名在短时间内被多次请求，就可以直接从缓存中获取结果，而不需要再次向外部服务器发送查询请求。