当我们在浏览器地址栏中输入一个网址,www.example.com”，并按下回车键时，几乎在瞬间，我们期望的网页就会呈现在眼前，这个看似简单的过程背后，隐藏着一个互联网世界中至关重要的基础系统——DNS（域名系统），以及它所管理的核心元素——地址，正是这个系统，架起了人类语言与计算机世界之间的桥梁。
互联网的地址簿：DNS是什么？
DNS的全称是Domain Name System，即域名系统，它的核心功能可以被通俗地理解为“互联网的地址簿”，我们人类习惯于记忆有意义的名称，比如网站域名、电子邮件地址等，计算机和网络设备在通信时，并不认识这些名称，它们只认识一串由数字组成的、独一无二的标识符，即IP地址（Internet Protocol Address）。
DNS的作用就是在这两者之间进行翻译和转换,当您输入一个域名时，DNS系统会迅速查找对应的IP地址，然后将您的请求引导至正确的服务器，没有DNS，我们将不得不记住一长串毫无规律的数字才能访问网站，互联网的易用性将大打折扣。
DNS的解析之旅：从域名到IP地址
DNS的查询和解析过程是一个高效且分层级的分布式协作过程,通常在毫秒级内完成，这个过程大致如下：
- 本地缓存检查：您的计算机首先会检查自身的缓存中是否已有该域名对应的IP地址记录，如果最近访问过，且记录未过期，则会直接使用，这是最快的方式。
- 递归解析器查询：如果本地缓存中没有，请求会被发送到一个称为“递归解析器”的服务器，这个服务器通常由您的互联网服务提供商（ISP）或第三方网络服务（如Google的8.8.8.8）提供，它的工作是代替您，踏上一段寻址之旅，直到找到答案。
- 根服务器查询：递归解析器首先会向全球13组根服务器发起请求，根服务器并不直接知道具体域名的IP，但它知道管理顶级域名（如.com、.org、.net）的服务器在哪里，它会告诉递归解析器：“com的域名，你去问TLD服务器吧。”
- 顶级域名（TLD）服务器查询：递归解析器接着向.com的TLD服务器发起请求，TLD服务器管理着所有以.com结尾的域名，它同样不知道具体的IP地址，但它知道管理“example.com”这个域名的权威域名服务器在哪里。
- 权威域名服务器查询：递归解析器向“example.com”的权威域名服务器发起请求，这台服务器是最终的“知情人”，它存储了该域名所有官方记录，包括其对应的IP地址。
- 返回结果与缓存：权威服务器将IP地址返回给递归解析器，解析器再将此结果返回给您的计算机，为了提高效率，递归解析器和您的计算机都会将这个结果缓存一段时间，以便下次访问时能更快响应。
地址的本质：IPv4与IPv6
DNS所解析的“地址”，即IP地址，是网络设备的唯一标识，目前主要有两个版本：
| 特性 | IPv4 (互联网协议第4版) | IPv6 (互联网协议第6版) |
|---|---|---|
| 地址格式 | 32位二进制，通常表示为四个0-255的十进制数，用点分隔。 | 128位二进制，表示为八组四位十六进制数，用冒号分隔。 |
| 地址数量 | 约43亿个 | 数量极其庞大，理论上可达2^128个，可谓“取之不尽”。 |
| 示例 | 168.1.1 |
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 |
IPv4地址数量有限,随着联网设备的爆炸式增长，地址资源已近枯竭，IPv6的出现正是为了解决这一问题，它提供了近乎无限的地址空间，为物联网、云计算等未来技术的发展奠定了基础，DNS系统同样支持对IPv6地址（AAAA记录）的解析。
DNS的重要性
DNS不仅仅是一个简单的翻译工具,它的存在对现代互联网的稳定、灵活和安全至关重要。
- 用户友好性：它让互联网变得易于记忆和使用，是互联网普及的关键。
- 灵活性与可管理性：网站所有者可以更换服务器（即更换IP地址），而无需更改其域名，只需在DNS记录中更新一下，全球用户的访问就会被无缝引导到新服务器，对用户完全透明。
- 负载均衡与容灾：通过DNS，可以将一个域名解析到多个不同的IP地址，这样，当访问量巨大时，可以将流量分散到多台服务器上，实现负载均衡，当某台服务器宕机时，也可以通过DNS快速切换到备用服务器，保证服务不中断。
DNS及其管理的地址系统是互联网基础设施中沉默的基石,它以一种对用户不可见的方式，默默地将我们与浩瀚的数字世界连接起来，确保了信息流动的顺畅与高效。
相关问答 (FAQs)
问题1：为什么有时候一个网站刚改完服务器，我访问时还是旧的页面？
答： 这种现象通常与DNS缓存有关，当您访问一个网站时，您的计算机、路由器以及ISP的递归解析器都会缓存该域名的IP地址记录，并设置一个“生存时间（TTL）”，当网站服务器更换，IP地址发生变更后，这些缓存中的旧记录不会立即失效，您需要等待缓存过期（TTL时间结束），或者手动清除本地DNS缓存（在Windows命令提示符中输入 ipconfig /flushdns），才能获取到新的IP地址，访问到更新后的网站，这个过程被称为DNS传播。
问题2：什么是DNS over HTTPS (DoH)？它有什么好处？
答： DNS over HTTPS (DoH)是一种将传统的DNS查询封装在加密的HTTPS流量中的新技术，传统的DNS查询是明文传输的，这意味着网络上的中间人（如ISP、黑客）可以轻易地看到您正在访问哪些网站，甚至可以进行劫持或篡改，DoH通过加密DNS请求，使其与正常的网页浏览流量无法区分，从而有效保护了用户的隐私，防止了DNS查询被窃听或操纵，提升了上网的安全性。