什么是域名系统？它是如何运作的？

DNS 是互联网的电话簿！

计算机相互连接和通信，使用数字（ IP 地址）发送和接收信息。连接到互联网的每个设备都有一个唯一的地址作为标识符，其他设备使用该地址来识别它并与之通信。

相比之下，人类使用名字来相互交流，因此记住打电话给某人比记住号码要容易得多。

域名系统(DNS) 的引入是为了弥合人类和计算机之间的通信差距。 DNS 将名称解析为数字，将人类友好的域名转换为计算机友好的 IP 地址。

什么是域名？

域名是标识 Internet 上特定资源的唯一字符串。这表明当前正在请求哪个 Web 应用程序服务器。即使您从未听说过域名，您也可能使用过数十亿个域名之一。是的！ google.com 、 yahoo.com 、 .com等都是域名。

什么是 DNS？

人们使用 amazon.com 和 .com 等域名通过浏览器在线访问信息。但是，Web 浏览器仅通过Internet 协议地址（IP 地址）进行通信。

DNS 帮助您的浏览器将提供的域名转换为各自的 IP 地址，以便它们可以加载请求的资源。

我们来说明一下这里对 DNS 的需求。

如果您想拨打某人的电话，请先拿起电话，滚动或搜索已保存的联系人列表，然后拨打电话。

您可以仅使用某人的电话号码来呼叫某人，但记住所有联系信息非常困难。这是我们在电话簿中使用姓名存储手机号码的主要原因。

DNS 使用相同的机制，假设有一个数据库，其中包含具有相应域名的 IP 地址列表。

当今世界，万维网上大约有超过 15 亿个网站。我们在日常生活中会用到其中一些。记住站点的所有 IP 地址是不可能的。 DNS 会记住它们，让我们的生活更轻松。

它是如何运作的？

当用户在浏览器中输入 URL（域）（例如 .com）时，浏览器需要查找 Google 的 IP 地址才能进行连接。从给定域名查找 IP 地址的过程称为 DNS 解析。

计算机通过 IP 地址而不是域名来了解网站的位置。当您键入 .com 时，浏览器会执行 DNS 查找以获取相应的 IP 地址，将请求转发到服务器，然后发回登陆页面。

DNS 查找在 Web 浏览器的后台进行，因此输入 .com 的用户无需执行任何操作。

要获取网站的 IP 地址，请在命令提示符或终端中尝试以下命令。

 nslookup www.example.com

根据此结果，您可以直接在浏览器中输入 IP 地址。但是，某些网站可能会阻止直接 IP 访问，并且不会为您提供所需的结果。

DNS 工作流程

现在，我注意到每次输入域名时，它都会要求输入 IP 地址。让我们看看这个过程是如何发生的。

当您在浏览器中输入域名以获取 IP 地址时，首先会在本地缓存中搜索该地址。此本地缓存的数据可能在以下两个位置之一可用：

• Web 浏览器缓存。
• 操作系统缓存。

在查找 IP 的 DNS 查找过程中，如果没有可用于请求的域名的缓存数据，则一组 DNS 服务器将共同查找 IP 地址。

与远程 DNS 服务器的过多通信是一个耗时的过程，会降低性能。为了防止这种情况，生成的 IP 地址存储在操作系统缓存、浏览器缓存和 DNS 解析器缓存中。

DNS服务器类型

DNS 服务器有四种类型：

• 递归解析器
• 根名称服务器
• 顶级域名 (TLD) 名称服务器
• 权威名称服务器

让我们通过一个例子来了解这些 DNS 服务器如何协同工作。

你需要一本书，所以你去当地的一家书店购买并联系店主，告诉他你想要什么。在这里，您充当客户端，商店所有者是递归解析器。

然后店主查看了商店的索引（ root nameserver ），它指向一组不同的货架（ TLD ）。

找到合适的书架后，他会前往该特定书架（ TLD ），找到该书可用的完美书架（权威名称服务器），并尝试找到客户请求的合适书籍。

DNS 递归解析器

如果本地缓存数据中没有可用的 IP，则请求将转发到DNS 递归解析器，也称为 DNS 递归器。这种向 DNS Recursor 发送请求以查找 IP 的方法称为 DNS 查询。

DNS 递归器是一种特殊的服务器，旨在接收客户端的 DNS 查询请求，并在必要时发出其他请求以满足请求的客户端。

通常这是您的 Internet 服务提供商(ISP) 的 DNS 服务器。

您的 ISP 提供的这些 DNS 服务器的数据库中也有一个缓存。如果指定域的预期 IP 在缓存内存中，则仅将其提供给请求的客户端。

否则，查找 IP 时将采取以下步骤：

• DNS Recursor 将请求发送到根名称服务器。 ( DNS 递归器 → 根域名服务器)
• 根域名服务器没有域名的 IP 信息，但它们可以通过提供有关相应 TLD 服务器的信息来帮助您找到它。 （根名称服务器 → DNS 递归器）
• 此处，递归程序向 TLD 服务器请求指定域的 IP。 ( DNS 递归器 → TLD 服务器)
• TLD 服务器提供有关具有 IP 的相应权威名称服务器的信息，并且是 DNS 查询的最终目的地。 ( TLD 服务器 → DNS 递归器)
• 此时，递归器向权威服务器查询该域名的IP地址。 （ DNS 递归器 → 权威名称服务器）
• 最后，权威域名服务器找到指定域名的IP地址，并将其发送给递归器。 （权威名称服务器 → DNS 递归器）
• 最后，递归器将结果存储在缓存数据库中，并将 IP 地址发送回请求的客户端。 ( DNS 递归器 → 客户端)

根名称服务器

根域名服务器（也称为“.”域名服务器）是域转换过程的第一步。假设收到的请求是针对 www.google.com 的。根域名服务器搜索合适的.com TLD 服务器并将 TLD 服务器 IP 发送到递归器。

根名称服务器位于域层次结构的顶部。递归解析器不知道如何将请求分派到根服务器。

因此，每个递归解析器都配置有 13 个 IP 路由服务器地址的列表。每当发生 DNS 查找时，递归解析器都会与这 13 个地址之一进行首次通信。

全球有超过 1,300 个根服务器，由 12 个不同的组织运营。然而，只能通过这13个数字地址来访问。

只有 13 个根服务器 IP 地址，因此在任何给定时间从一个位置只能看到 13 个根域名服务器。

顶级域名服务器

顶级域名服务器维护有关共享公共扩展名的所有域名的信息。这是查找 IP 地址的第二步。

然后，TLD 服务器检查从 DNS 递归器接收到的域名 ( google.com ) 并搜索适当的权威名称服务器。

找到 google.com 的权威服务器后，它会将该 IP 地址发送回 DNS 递归器。

TLD有不同类型，其中一些是：

• gTLD – 通用 TLD（.com、.net、.org 等）
• ccTLD – 国家/地区代码 TLD（.in、.us、.uk 等）
• sTLD – 赞助 TLD（.edu、.gov 等）

权威名称服务器

权威名称服务器包含特定于特定域的信息。这就是您 DNS 查询旅程的最终目的地。

权威服务器需要您的域的A 记录（“地址”记录的缩写），其中包含托管您的网站的服务器的 IP 地址。

如果它具有所请求的域记录的信息，则它将其 IP 地址返回给递归器，递归器又将 IP 地址返回给所请求的客户端。

结论

域名系统是互联网的重要方面之一。这是连接到互联网的第一步。这不仅使互联网更加用户友好，而且还允许有效加载所请求的内容。

如果没有 DNS，我们将生活在一个拥有无数网站的互联网世界，这将是我们所有人的巨大负担。