工作每天都在用的 DNS 协议，你真的了解么？

我们经常访问一些网址的时候，浏览器里输入类似于?www.baidu.com?这样的地址，那么在浏览器里输入这个地址---> 百度服务器给我们返回这个百度的页面，中间的过程是什么样的呢？

带着这个问题，我们一起来解析一下其中的过程。

1、域名和 IP 的关系

首先，类似于‘www.baidu.com’和‘www.sina.com.cn’这样的地址我们统一叫做域名。那么，使用域名访问后，这个请求直接就能到达对应的服务器么？

不是的！

在这个过程中是需要把这个域名转换为 IP 地址的，只有通过 IP 地址去寻找才可以找到这个服务器的位置，服务器才能收到请求。

为什么要在域名和 IP 之间进行这个转化操作呢？我们来回答两个问题：

1. 那么我们为什么不直接用 IP 地址通信？

   因为 IP 地址对于用户来说不方便记忆，域名更加方便于用户记忆和使用，例如?www.baidu.com?这是百度的域名；www.sina.com.cn?就是新浪的域名，非常好理解和记忆；

2. 那为什么不干脆直接用域名来找服务器？

这是因为域名的长度是不固定的，不便于计算机进行处理；而 IP 地址是固定长度的，如果是 IPv4 地址就是 32 位的，IPv6 的地址就是 128 位的，长度固定计算机更方便处理。

所以，总结一点就是 IP 地址是面向主机的，而域名则是面向用户的。所以我们需要将域名和 IP 地址进行相互转化。

2、域名转化为 IP 地址

hosts 文件

在最开始的时候，人们都用电脑的 hosts 文件进行域名和 IP 的转化。

在我们电脑 C:\Windows\System32\drivers\etc 路径下面有一个 host 文件，可以保存域名和 IP 的对应关系，如下图所示：

图中框起来的这行，就是把 120.24.89.47 这个 IP 地址映射为?www.tricy1.com?这个域名。当配置完成之后，就算?www.tricy1.com?这个域名不是一个真实注册的域名，在本台电脑里依然可以访问?www.tricy1.com?这域名就可以访问到这个 IP 地址对应的网站（柠檬班的测试派论坛）。

最初，通过互联网信息中心来管理这个 hosts 文件，如果有一个新的计算机想接入网络，或者某个计算 IP 变更都需要到信息中心申请变更 hosts 文件。其他计算机也需要定期更新，才能上网。但是这样太麻烦了。为了更加简便的操作，就出现了 DNS 协议。

DNS 协议

DNS 协议，全称 Domain Name System，它是一个应用层协议，它建立在 UDP 或 TCP 协议之上，默认使用 53 号端口。

客户端默认通过 UDP 协议进行通讯，但是由于广域网中不适合传输过大的 UDP 数据包，因此规定当报文长度超过了 512 字节时，应转换为使用 TCP 协议进行数据传输。所以，DNS 协议是少有的既可以用 UDP 协议，又可以用 TCP 协议作为底层协议的应用层协议。

该协议的功能就是将人类可读的域名 (如，www.qq.com) 转换为机器可读的 IP 地址 (如，119.147.15.13)。

域名的层级结构：

如上图可见的域名中间是用点分割开的。这个每个点隔开的代表什么呢？

我们就需要了解一下域名是分层结构，域名服务器也是对应的层级结构，分别为根域名，顶级域名系统，二级域名系统，三级域名系统等如下图所示：

全球共有 13 台根服务器，这 13 台根域名服务器中文名字分别为“A”至“M”，其中 10 台设置在美国，另外三台分别设置在英国、瑞典、日本。1 个主根服务器放置在美国，其余 12 个均为辅根服务器。

比如www.baidu.com这个域名的层级结构就如下：

com: 顶级域名。表示这是一个企业域名。

baidu: 二级域名，指公司名。

www: 网络协议（World Wide Web）

域名一般不能超过 5 级，从左到右域的级别变高，高的级域包含低的级域。域名在整个 Internet 中是唯一的，当高级子域名相同时，低级子域名不允许重复。

有了域名结构，还需要有一个东西去解析域名，那就是域名服务器。

域名需要由遍及全世界的域名服务器去解析，域名服务器实际上就是装有域名系统的主机。

DNS 解析过程

如上如所示，我们来解析一下 DNS 解析的过程：

用户希望通过客户端浏览器访问百度服务器-域名为?www.baidu.com：

1. 用户在浏览器里输入?www.baidu.com?域名，默认优先查找浏览器缓存，看缓存中是否含有域名对应的 IP 地址

2. 当浏览器中找不到时，会检测系统中的 Hosts 文件中是否有对应的 IP 地址

3. 如果 hosts 里没有这个域名的映射，则查找本地 DNS 服务器；

4. 若没有，通过 DNS 服务器就向根域名服务器中进行查找；根域名服务返回可供查询的顶级域名服务器 IP 地址；

5. 顶级域名服务器返回 DNS 响应消息；

6. 主机收到响应消息后，可以正常访问该服务器了；并将结果保存，以备下一次使用

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而 DNS 协议的查询方法又分为以下两种：

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递归查询：本机向本地域名服务器发出一次查询请求，就静待最终的结果。如果本地域名服务器无法解析，自己会以 DNS 客户机的身份向其它域名服务器查询，直到得到最终的 IP 地址告诉本机

迭代查询：本地域名服务器向根域名服务器查询，根域名服务器告诉它下一步到哪里去查询，然后它再去查，每次它都是以客户机的身份去各个服务器查询。

通俗地说，递归就是把一件事情交给别人，如果事情没有办完，哪怕已经办了很多，都不要把结果告诉我，我要的是你的最终结果，而不是中间结果；如果你没办完，请你找别人办完。

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