TCP/IP学习笔记(9)-DNS域名系统

DNS系统介绍

DNS的全称是Domain Name System。它负责把FQDN(就是以”.”分隔结尾的名字)翻译成一个IP。最初的DNS系统使用的是一个巨大的hosts.txt文件(很吃惊,用 这个就好使了?),可是一段时间以后,开发这就不得不用数据库来代替hosts.txt文件,最终发展到了现在的分布式数据库。
DNS系统是一个巨大的树,最上方有一个无名树根,下一层是arpa,com,edu,gov,int,mil,us, cn。等等,其中arpa,是域名反解析树的顶端;而com,edu,等域名本来只用在美国(这就是技术特权啊),但是现在几乎全世界通用;而us, cn,等叫做国家域。这个树里面的域名并不是统一管理的,网络信息中心(NIS)负责分配顶级域合委派其他制定地区域的授权机构。
一个独立管理的DNS子树叫做zone,最常见的区域就是二级域名,比如说.com.cn。我们还可以把这个二级域名给划分成更小的区域,比如说sina.com.cn。
DNS系统是一个分布式的数据库,当一个数据库发现自己并没有某查询所需要的数据的时候,它将把查询转发出去,而转发的目的地通常是根服务器,根服 务器从上至下层层转发查询,直到找到目标为止。DNS还有一个特点就是使用高速缓存,DNS把查询过的数据缓存在某处,以便于下次查询时使用。

DNS协议

DNS报文定义了一个既可以查询也可以响应的报文格式。对各个字段简单解释如下:
1. 最前面的16个bit唯一的标示了问题号码,用于查询端区别自己的查询。
2. 紧接着的16个bit又可以做进一步的细分,标示了报文的性质和一些细节,比如说是查询报文还是响应报文,需要递归查询与否(一般服务器都支持递归查询,而且不需要任何设置,BIND就是这样)
3. 查询问题后面有查询类型,包括A,NS,CNAME,PTR,HINFO,MX,如果熟悉BIND的话,就知道在zong的配置文件里面,每一条记录都记载了各自的类型,比如A就是IP地址,NS就是名字服务器。
4. 响应报文可以回复多个IP,也就是说,域名可以和多个IP地址对应,并且有很多CNAME。

反向查询

正向查询指的是通过域名得到IP的查询,而反向查询就是通过IP得到域名。例如用host命令,host ip就可以得到服务器的域名,host domainName 就得到IP。
稍微知道一点数据结构的人都能意识到,在正向查询的域里面做反向查询,其做法只有遍历整个数据集合—-对于DNS来说,那就是遍历整个数据库, 这将带来巨大的负担,所以DNS采取了另一种方法,使用另一棵子树来维护IP-〉域名的对应表。这个子树的根节点是in-addr.arpa,而一个IP 例如192.168.11.2)所具有的DNS地址就是 2.11.168.192.in-addr.arpa(ip倒置)。在DNS系统里面,一个反向地址对应一个PTR纪录(对应A纪录),所以反向查询又叫 做指针(PTR)查询。

其他问题的讨论
DNS服务器高速缓存

BIND9默认是作为一个高速缓存服务器,其将所有的查询都转交到根服务器去,然后得到结果并放在本地的缓冲区,以加快查询速度。如果有兴趣可以安装一个BIND9来尝试一下。而自己定义的zone则可以规定其在缓存中的时间,一般是1天(就是配置文件中的1D)。

用UDP还是TCP

DNS服务器支持TCP和UDP两种协议的查询方式,而且端口都是53。而大多数的查询都是UDP查询的,一般需要TCP查询的有两种情况:
1.当查询数据多大以至于产生了数据截断(TC标志为1),这时,需要利用TCP的分片能力来进行数据传输(看TCP的相关章节)。
2.当主(master)服务器和辅(slave)服务器之间通信,辅服务器要拿到主服务器的zone信息的时候。

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