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DNS解析.md

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前言

本文总结 DNS(域名系统)解析相关的知识点，大纲如下：

  • DNS 的由来
  • DNS 解析的过程
  • nodejs 实现 DNS 解析
  • 四类自定义域名的解析过程

DNS 由来

IP 的记忆问题

在本地开发的时候，我们会通过 webpack 或者 vite 等开发工具启动一个本地服务，然后通过浏览器访问 ip 来访问这个服务。

而在互联网发展的早期，当还没有域名系统(DNS)之前，人们主要通过使用 IP 地址直接访问网络资源。这意味着用户必须知道目标服务器的确切 IP 地址，难度很大。

host 文件

为了解决 IP 的记忆问题，人们想到了一个办法，就是在本地维护一个 host 文件，这个文件中包含了域名和 IP 的映射关系，这样我们就可以通过域名来访问网络资源了.

www.google.com -> xxx

具体的实现方式如下：

  • 所有的主机都维护一个本地的 HOSTS 文件。这个文件包含了一份域名到 IP 地址的映射表，以及其他相关的信息
  • 当添加新主机的时候，网络管理员或系统管理员会被通知有新的机器加入网络，他们负责维护网络的 HOSTS 文件，添加新的主机信息
  • 一旦更新完成，网络管理员需要确保这个新的 HOSTS 文件被传递到所有需要使用它的主机(通过复制或者网络传递等形式)

显然这种手动的、分散式的更新方式显然不够高效，尤其是在网络规模扩大的情况下，于是 DNS 系统应运而生。

DNS 系统诞生后，本地的 host 文件依然没有被淘汰，比如我们可以通过(switch host 等软件)修改本地的 host 文件来实现域名的解析

switch host文件截图

域名的分层结构

域名的结构是分层的，从右到左分为不同的部分，每个部分都有特定的含义。

  1. 顶级域名(Top-Level Domain，TLD)顶级域名是域名层次结构中的最高级别，位于域名的最右侧。顶级域名可以分为两类：
  • 通用顶级域名(Generic Top-Level Domains，gTLD) 这包括常见的域名后缀，如.com、.net、.org 等，通常不受特定国家或地区的限制。
  • 国家代码顶级域名(Country Code Top-Level Domains，ccTLD) 这些是与特定国家或地区相关联的域名后缀，如.us(美国）、.uk(英国）、.cn(中国）等.

  1. 二级域名(Second-Level Domain，SLD)二级域名是位于顶级域名下面的部分，是由域名注册者自定义的。在www.example.com中，"example"是二级域名。

  2. 子域名(Subdomain)子域名是位于二级域名之下的部分，也是由域名注册者自定义的。例如，在 blog.example.com 中，"blog"是子域名。

  3. 主机名(Hostname)主机名是域名中最左侧的部分，通常是用来指定某台服务器的。在 www.example.com 中，"www"是主机名。其他的主机名还有 mail、ftp、pop 等。

DNS 服务器的分类

DNS 服务器的数量是有限的，如果只有一个 DNS 服务器，那么它的负载将会非常大，而且容易成为攻击的目标。所以，DNS 服务器被分成了多个层级，每一层都有多台服务器，这样就可以分担负载，提高可用性。

DNS 服务器分为以下几类：

  • 根域名服务器(Root DNS Server) 根域名服务器是最高层次的 DNS 服务器，它管理顶级域名服务器的信息。根域名服务器的数量非常有限，目前全球只有 13 台根域名服务器，它们的名称分别是 a.root-servers.net 到 m.root-servers.net。
  • 顶级域名服务器(Top-Level DNS Server) 顶级域名服务器管理各自顶级域名下的权威域名服务器的信息。比如，.com 顶级域名服务器管理所有 .com 域名的权威域名服务器的信息。
  • 权威域名服务器(Authoritative DNS Server) 权威域名服务器管理某个域名的具体解析信息。比如，juejin.cn 域名的权威域名服务器就管理着 juejin.cn 域名的解析信息。

DNS 的解析过程

DNS 查询的结果通常会在本地域名服务器中进行缓存，如果本地域名服务器中有缓存的情况下，则会跳过如下 DNS 查询步骤，很快返回解析结果。下面的示例则概述了本地域名服务器没有缓存的情况下，DNS 查询所需的 8 个步骤：

  • 用户在 Web 浏览器中输入“example.com”， 则由本地域名服务器开始进行递归查询。

  • 本地域名服务器采用迭代查询的方法，向根域名服务器进行查询。(系统启动时从网络服务提供商那里获取到根域名服务器的地址，并将其缓存起来)

  • 根域名服务器告诉本地域名服务器，下一步应该查询的顶级域名服务器.com TLD 的 IP 地址。

  • 本地域名服务器向顶级域名服务器.com TLD 进行查询。

  • .com TLD 服务器告诉本地域名服务器，下一步查询 example.com 权威域名服务器的 IP 地址。

  • 本地域名服务器向 example.com 权威域名服务器发送查询。

  • example.com 权威域名服务器告诉本地域名服务器所查询的主机 IP 地址。

  • 本地域名服务器最后把查询的 IP 地址响应给 Web 浏览器。

一旦 DNS 查询的 8 个步骤返回了 example.com 的 IP 地址，浏览器就能够发出对网页的请求：

  • 浏览器向 IP 地址发出 HTTP 请求

  • 该 IP 处的 Web 服务器返回要在浏览器中呈现的网页

DNS 解析 CNAME 等

DNS 解析服务并不单单只有 域名 -> IP 地址一个功能，还能解析邮件服务器、CNAME 配置等

A 记录

上面一直在说的 域名 -> IP 地址 这样的 Map 记录叫做 A 记录，也即 Active Record。 是最为常见的域名解析

如果你购买了服务器， 并希望将域名解析到该服务器，你需要登录到你的服务器提供商的管理面板或控制台，查找服务器的公网 IP 地址， 然后进入你购买域名的 DNS 托管提供商的网站，添加一条 A 记录，将域名解析到你的服务器 IP 地址。

CNAME

CNAME(Canonical Name),别名记录用于创建一个域名的别名，将一个域名指向另一个域名。当 DNS 系统在查询 CNAME 左边的名称的时候，都会转向 CNAME 右边的名称在进行查询，一直最总到最后的 PTR 或 A 名称，成功查询才会做出回应，否则失败。

假设你有一个 GitHub Pages 网站，网址是 yourusername.github.io，而你希望使用自定义域名 yourcustomdomain.com。在这个情景中，你可以使用 CNAME 记录来实现这个自定义域名的映射

MAIL

通常用于指定与电子邮件服务相关的记录

更多相关术语介绍

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。

迭代查询

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。

TTL

英文全称 Time To Live ，这个值是告诉本地域名服务器，域名解析结果可缓存的最长时间，缓存时间到期后本地域名服务器则会删除该解析记录的数据，删除之后，如有用户请求域名，则会重新进行递归查询/迭代查询的过程。

TLD Server

英文全称 Top-level domains Server，指顶级域名服务器。

DNS Resolver

指本地域名服务器，它是 DNS 查找中的第一站，是负责处理发出初始请求的 DNS 服务器。运营商 ISP 分配的 DNS、谷歌 8.8.8.8 等都属于 DNS Resolver。

Root Server

指根域名服务器，当本地域名服务器在本地查询不到解析结果时，则第一步会向它进行查询，并获取顶级域名服务器的 IP 地址。

DNS Query Flood Attack

指域名查询攻击，攻击方法是通过操纵大量傀儡机器，发送海量的域名查询请求，当每秒域名查询请求次数超过 DNS 服务器可承载的能力时，则会造成解析域名超时从而直接影响业务的可用性。

DNSSEC

域名系统安全扩展(DNS Security Extensions），简称 DNSSEC。它是通过数字签名来保证 DNS 应答报文的真实性和完整性，可有效防止 DNS 欺骗和缓存污染等攻击，能够保护用户不被重定向到非预期地址，从而提高用户对互联网的信任。

Nodejs 实现 DNS 服务器

可参考这篇文章

参考