DNS

关于域名系统(Domain Name System)的笔记

DNS的定义

DNS是Domain Name System的缩写，其本质上是一组分布式服务器，提供将域名和IP地址转换的服务

一般DNS使用UDP协议，但同时也支持TCP，有时域名会发送大于512KB的响应，此时会用到TCP连接；在进行Zone Transfer时也会用到TCP，这属于DNS服务器管理的问题，与一般用户无关。

值得注意的是，DNS属于应用层的服务，DNS查询的调用(getaddrinfo(3))位于libc中，不是系统调用，内核中实现的TCP/IP协议栈完全不关心域名，只关心IP地址和端口等

DNS的一般查询

一般的主机DNS查询将example.com转换为IP地址的过程如下：

• 先检查本地的DNS缓存有没有需要的结果，没有则请求resolver（解析服务器），一般是主机配置的DNS服务器，例如1.1.1.1
• resolver检查自己的缓存有没有该域名的记录，若有则返回，此时若返回为非权威记录，因为是在缓存里找到的（缓存有过期风险），而不是权威服务器返回的（递归请求）
• 如果resolver缓存没有该记录，则会像根服务器（Root Server）请求，根服务器IP的数量是固定的，目前为13个（2024年2月），它会将resolver请求重定向到顶级域服务器。

一个普遍的误解是，世界上只有 13 台根服务器。实际上根服务器有许多，但只有 13 个 IP 地址用于查询不同的根服务器网络。DNS 原始架构的限制要求根区域中最多只能有 13 个服务器地址。在 Internet 面世之初，这 13 个 IP 地址的每一个都只有一台服务器，其中大多数位于美国。

如今，这 13 个 IP 地址中的每一个都有多个服务器，这些服务器使用 Anycast 路由基于负荷和距离分发请求。目前，地球上每座有人生活的大陆上都分布着 600 多台 DNS 根服务器。

• 根服务器将resolver的请求重定向到顶级域服务器(TLD Server)，这个例子是.com，顶级域服务器管理该顶级域下的所有内容，它再将resolver的请求重定向到权威服务器。
• 权威服务器中包含该域所有的域名的记录，这里获取的记录为权威记录，在这里可以获得该域名的IP地址（A记录）
• resolver将获取到的IP地址返回给主机

域名层级

域名层级可以看成是反向的Unix文件目录，例如www.example.com可以看成/com/example/www：

以.结尾的域名称为FQDN(fully qualified domain name)，也称为绝对域名（absolute domain name）。绝对域名可以在树状图中指示唯一的位置，一般在DNS服务器中使用，日常使用不会碰到；没有以.结尾的域名会自动补全。例如，www.example.com补全后是www.example.com.，可以分成几部分：

分别是子域名(www)，二级域名(example)，顶级域名(.com)和根域名(.)

域名记录类型

上面提到域名可以分为多个层级，有时我们会碰到www.example.com和example.com都可以进去同一个网站的情况，这是为什么呢？ 前文提到DNS查询返回的是A记录，DNS服务器中的类型有很多种，最常见的是A记录（还有AAAA记录用于查询IPv6的结果），包含了域名和IP地址：

还有CNAME记录（canonical name），用于给域名取别名，www.example.com和example.com指向同一个记录就是使用了CNAME记录：

NS记录（name server记录） 表示哪个服务器对该域名具有权威性，用于指示权威服务器或辅助服务器。

SRV记录（service记录） 类似A记录，但是它还包含了端口的内容，用于给特定服务指定域名 SRV 记录必须指向一个 A 记录或一个 AAAA 记录。它们列出的服务器名称不能是CNAME

PTR记录（pointer记录） 指针记录用于反向DNS查找，即提供IP地址，查询是否存在对应的域名。 查询邮件发送方IP对应的域名是否为邮件发送方声称的域名，可以用于邮箱的垃圾邮件检测

MX记录（main exchange记录） 用于获取邮箱子域名