当我们在浏览器地址栏输入一个网址并按下回车键时，一场在毫秒间完成的、遍布全球的“地址簿”查询便悄然启动，这个过程，就是实际DNS查询，它如同互联网的神经中枢，将我们易于记忆的域名（如www.example.com）翻译成机器能够理解的IP地址（如93.184.216.34），从而建立起连接，为了深入理解这一过程,我们需要剖析一次完整的实际DNS查询之旅。
DNS查询的层层递进
一次典型的实际DNS查询并非一步到位，而是一个高效、分层、带有缓存机制的递归过程,这个过程通常涉及以下几个关键步骤：
第一步：检查本地缓存 速度是第一要务,查询之旅始于本地。
- 浏览器缓存：现代浏览器会缓存近期访问过的域名的DNS记录，如果记录存在且未过期，查询在此结束,浏览器直接使用缓存的IP地址。
- 操作系统缓存：如果浏览器缓存中没有结果，请求会传递给操作系统（如Windows、macOS），操作系统会检查自身的DNS解析器缓存，它还会检查一个名为“hosts”的本地文件,用户可以手动在此文件中设定域名与IP的对应关系。
- 路由器缓存：在家庭或企业网络环境中，路由器通常也会维护一个DNS缓存，如果前面两步都未命中,路由器会检查自己的缓存。
第二步：向递归DNS服务器发起请求 如果所有本地缓存都未能提供答案，计算机会将查询请求发送给预先配置好的递归DNS服务器，这个服务器通常由你的互联网服务提供商（ISP）提供，或者你也可以手动设置为公共DNS服务，如Google的8.8.8.8或Cloudflare的1.1.1.1，这个递归服务器将代表你完成后续所有复杂的查询工作,并最终将结果返回给你。
第三步：递归服务器的“全球寻址” 递归服务器收到请求后，它会开启自己的查询之旅,这是一个迭代的过程：
- 询问根域名服务器：递归服务器首先向全球13组根域名服务器之一发起请求，根服务器并不直接知道具体域名的IP，但它能管理顶级域名（TLD，如.com、.org、.net）的地址，它会告诉递归服务器：“com的域名，你应该去问这些TLD服务器。”
- 询问顶级域名（TLD）服务器：递归服务器接着向.com的TLD服务器发起请求，TLD服务器同样不知道最终的IP，但它负责管理所有注册在该顶级域名下的二级域名（如example.com），它会告诉递归服务器：“关于example.com的权威信息，你应该去问它的权威域名服务器。”
- 询问权威域名服务器：递归服务器向example.com的权威域名服务器发起请求，这是该域名记录的最终“权威来源”，权威服务器在其记录中查找www.example.com，找到对应的IP地址,并将其返回给递归服务器。
第四步：返回结果与缓存 递归服务器收到IP地址后，会将其缓存起来，以便在下次收到相同域名的查询请求时能快速响应，它将这个IP地址返回给你的计算机，你的计算机收到后，也会在本地缓存中保存该记录，至此，整个实际DNS查询流程完成，浏览器终于获得了目标服务器的IP地址,可以开始建立TCP连接并加载网页内容。
DNS查询的类型对比
在整个过程中，不同角色之间使用的查询方式也有所不同,主要可以分为以下几种类型：
| 查询类型 | 中文名称 | 描述 |
|---|---|---|
| Recursive Query | 递归查询 | 查询者要求服务器必须返回最终结果或报错，不允许返回引用，客户端（你的电脑）对本地递归DNS服务器的查询就是这种类型。 |
| Iterative Query | 迭代查询 | 查询者允许服务器返回其知道的最佳答案，可能是最终结果，也可能是指向其他服务器的“线索”（引用），递归DNS服务器对根、TLD、权威服务器的查询就是迭代查询。 |
| Non-recursive Query | 非递归查询 | 查询者向一台权威服务器或缓存服务器发起请求，并期望对方直接从其记录中给出答案，无需进行任何递归或迭代。 |
实际DNS查询是一个设计精妙的分布式数据库系统，它通过层级结构和广泛的缓存机制，在保证准确性的同时，实现了极高的响应速度，支撑着全球互联网每日数以万亿计的访问请求,是互联网能够顺畅运行的幕后英雄。
相关问答FAQs
问题1：为什么有时候更换DNS服务器（例如从运营商DNS换成公共DNS）可以加快上网速度？ 解答： 这主要取决于几个因素，运营商提供的默认DNS服务器可能因为用户量大、设备性能不足或地理位置较远，导致响应延迟较高，而像Google（8.8.8.8）或Cloudflare（1.1.1.1）这样的公共DNS服务，通常在全球部署了大量高性能服务器，能提供更低的延迟和更高的稳定性，某些运营商DNS可能会对特定网站进行劫持或缓存策略不当，导致访问缓慢或失败，更换为可靠的公共DNS可以避免这些问题,从而提升访问体验。
问题2：DNS查询过程是完全安全的吗？是否存在风险？ 解答： DNS查询过程并非完全安全，存在多种风险，最常见的是DNS欺骗（或称DNS缓存污染），攻击者通过伪造DNS响应，将用户导向一个恶意网站，从而窃取信息或传播恶意软件，DNS查询最初是以明文形式（UDP协议）进行的，这意味着网络中的中间人（如同一Wi-Fi下的攻击者）可以监听你的上网行为，为了应对这些问题，业界推出了DoH（DNS over HTTPS）和DoT（DNS over TLS）等加密技术，它们将DNS查询封装在加密的HTTPS或TLS通道中，有效防止了窃听和篡改,提升了DNS查询的安全性和隐私性。