DNS递归和迭代的过程详解
在互联网世界中，域名系统（DNS）扮演着至关重要的角色，它将人类易于记忆的域名转换为计算机能够理解的IP地址，而DNS查询主要有两种模式：递归查询和迭代查询，它们共同协作以确保我们能够顺利访问各种网络资源,理解这两种查询方式的工作原理对于深入掌握网络架构及故障排除具有重要意义。
DNS递归过程
（一）定义与特点
递归查询是一种由客户端向本地DNS服务器发起的请求，要求该服务器代表客户端完全负责查找目标域名对应的IP地址的过程，在这个过程中，如果本地DNS服务器自身没有所需的信息，它会以客户端的身份去询问其他更高级别的DNS服务器，直到获得最终结果并返回给原始客户端，这种模式下，客户端只需发送一次请求，后续的所有交互都由本地DNS服务器代为处理,对客户端来说操作相对简单。
| 步骤 | 描述 | 涉及角色 |
|---|---|---|
| 1 | 用户在浏览器输入网址后，操作系统会生成一个DNS递归请求并发送给配置好的本地DNS服务器（如家庭或办公网络中的路由器内置的DNS服务），客户端处于等待状态，期待得到准确的IP地址回应。 | 客户端、本地DNS服务器 |
| 2 | 本地DNS服务器收到请求后，先检查自己的缓存记录，若缓存中有对应条目且未过期，则直接将结果返回给客户端；若无有效缓存数据，便进入下一步。 | 本地DNS服务器 |
| 3 | 当缓存缺失时，本地DNS服务器会代替客户端向根域服务器发送查询包，根域服务器是整个DNS体系的最高层，它知道所有顶级域的信息，但不存储具体的主机记录，根域服务器会根据域名中的顶级域部分指引本地DNS服务器前往相应的顶级域授权服务器继续查询。 | 本地DNS服务器、根域服务器 |
| 4 | 本地DNS服务器按照根域服务器提供的线索找到负责该顶级域的权威服务器，并向其发出进一步的查询请求，这些权威服务器管理着下属二级域等相关区域的资源记录。 | 本地DNS服务器、顶级域权威服务器 |
| 5 | 重复上述步骤，逐级向下查询，依次经过各级子域的权威服务器，每次获取更接近目标主机的定位信息，在某个具体的权威服务器上找到了目标域名对应的IP地址。 | 本地DNS服务器、各级子域权威服务器 |
| 6 | 一旦得到最终的IP地址，本地DNS服务器将其存入缓存以备后续快速响应类似请求，同时把结果回传给最初的客户端，至此，一次完整的递归查询完成。 | 本地DNS服务器、客户端 |
（二）示例流程
假设我们要访问“www.example.com”,以下是详细的递归查询流程：
- 初始请求：用户的设备（如电脑或手机）作为客户端向本地DNS服务器发出对“www.example.com”的递归查询请求。
- 根域服务器交互：本地DNS服务器发现自身无此信息，于是向根域服务器询问，根域服务器告知负责“.com”顶级域的权威服务器地址。
- 顶级域查询：本地DNS服务器转而向“.com”顶级域的权威服务器查询“example.com”，该权威服务器回复下一级即“example.com”域的NS记录（名称服务器记录）,指向具体的授权DNS服务器。
- 子域解析：本地DNS服务器再向“example.com”域的授权DNS服务器查询“www”主机的A记录（IPv4地址）或其他类型记录（如AAAA记录用于IPv6），此时获得了“www.example.com”的实际IP地址。
- 结果返回：本地DNS服务器将得到的IP地址返回给用户设备，并将此映射关系临时保存在缓存中，之后用户再次访问同一网站时，可直接从缓存读取,加快访问速度。
DNS迭代过程
（一）定义与特点
与递归不同，迭代查询中DNS服务器不会主动代替客户端进行完整的查找流程，相反，它只提供必要的引导信息，让客户端自己根据这些提示逐步向不同的DNS服务器发起新的查询请求，也就是说，每一次迭代都是基于前一次响应的结果来决定下一次应该向哪个服务器发问，这种方式增加了客户端的参与度,但也使得整个过程稍微复杂一些。
| 步骤 | 描述 | 涉及角色 |
|---|---|---|
| 1 | 同样从客户端开始，当需要解析某个域名时，它首先向配置的本地DNS服务器发送一个迭代查询请求，不过这里的区别在于，本地DNS服务器不会像递归那样全权代理后续的所有操作。 | 客户端、本地DNS服务器 |
| 2 | 本地DNS服务器查看自己的缓存，若有可用数据则立即返回；否则，它会给客户端返回一个参考答案——通常是下一个可能持有所需信息的DNS服务器列表（例如根域服务器或其他相关权威服务器）。 | 本地DNS服务器 |
| 3 | 客户端接收到这个列表后，自行选择合适的服务器（一般是第一个推荐的），然后向其发送新的查询请求，这一步骤之后的每一轮查询都需要由客户端独立完成。 | 客户端、被选中的DNS服务器 |
| 4 | 被选中的DNS服务器收到请求后，也会先检查自身是否有权回答这个问题，如果有，就直接响应；如果没有，就再次提供一个指向其他潜在知情者的列表给客户端。 | 被选中的DNS服务器 |
| 5 | 客户端持续依据收到的建议名单更换目标服务器并重复发送查询，直至某一台服务器能给出明确的答复为止，整个过程类似于一场寻宝游戏，每一步都在缩小搜索范围。 | 客户端、多个DNS服务器 |
（二）示例流程
仍以“www.example.com”为例说明迭代查询的具体实施过程：
- 首次尝试：客户端向本地DNS服务器发起针对“www.example.com”的迭代查询，本地DNS服务器查找缓存失败后,返回根域服务器的地址作为起点。
- 根域指引：客户端拿到根域服务器地址后，直接向其发送查询，根域服务器回答说不知道具体的“www.example.com”，但提供了“.com”顶级域权威服务器的位置。
- 顶级域探索：客户端接着联系“.com”顶级域的权威服务器，对方又告知应去找“example.com”域的授权DNS服务器。
- 最终定位：客户端遵循指示找到“example.com”域的授权DNS服务器，这次终于得到了“www.example.com”的真实IP地址。
- 结束循环：客户端获得所需信息后停止迭代过程，需要注意的是，在整个过程中，每个环节都是由客户端主动驱动的,而不是依靠某单一的中介来完成全部工作。
两者对比小编总结
| 特性 | 递归查询 | 迭代查询 |
|---|---|---|
| 责任承担方 | 本地DNS服务器全程负责查询直至得出结果 | 客户端需自行跟进每一跳的查询过程 |
| 复杂度 | 对客户端而言较简单，只需发起一次请求 | 客户端参与度高，逻辑稍显复杂 |
| 效率影响 | 由于中间环节较多，可能导致延迟累积 | 理论上可以减少不必要的中间传输时间，但实际效果取决于网络状况和服务器响应速度 |
| 适用场景 | 适用于大多数普通用户的日常上网需求，因其简便性而被广泛采用 | 常用于专业工具或高级应用中，以便更好地控制查询细节和优化性能 |
相关问题与解答
问题1：为什么大多数情况下我们使用的是递归查询而不是迭代查询？
答案：主要是因为递归查询对终端用户更加友好，用户通常希望尽可能简单地获取所需内容，而不需要关心背后的技术细节，通过递归方式，用户只需要提交一次请求就可以坐等结果到来，大大简化了操作流程，许多操作系统和应用程序默认配置的就是递归模式,这也促进了它的普及。
问题2：在某些特定情况下是否会优先选择迭代查询？如果是的话，哪些情况？
答案：确实存在一些场景下更适合使用迭代查询，比如在进行大规模的数据分析或者网络研究时，研究人员可能需要精确地追踪每一个DNS跳转步骤来收集统计数据或是诊断问题所在，在一些特殊的安全测试环境中，为了避免暴露过多的内部结构信息，也可能倾向于使用迭代方法来进行有限的探测，在这些情况下，迭代查询提供了更高的灵活性