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DNS的英文原型是Domain Name System

DNS的基本概念

DNS，全称为Domain Name System，即域名系统，它是互联网的一项核心服务，用于将人类易于记忆的域名（如www.example.com）转换为计算机能够理解的IP地址（如192.0.2.1），这种转换过程类似于电话簿，将人们熟悉的名字（域名）与背后的数字信息（IP地址）相对应,使得用户在访问网站时无需记住复杂的数字串。

（一）域名与IP地址的关系

• 域名：是由一系列点分隔的名称组成，用于标识互联网上的计算机或计算机组，它遵循一定的命名规则，通常包含顶级域名（如.com、.org、.net等）、二级域名（如example）以及可能的子域名（如www），域名具有层次结构，从右到左级别逐渐降低，最右边的部分通常表示顶级域,决定了域名的类别或所属国家等。
• IP地址：是互联网协议地址，是分配给网络中每个设备的数字标签，用于设备之间的通信，IP地址有两种主要版本，即IPv4和IPv6，IPv4地址由四个十进制数组成，每个数范围在0 255之间，用点号分隔，例如192.168.1.1，IPv6地址则更长，由八组十六进制数组成，以冒号分隔，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。

（二）DNS的重要性

• 便于记忆：对于普通用户来说，记住一串毫无意义的数字（IP地址）是非常困难的，而域名可以是与网站内容或组织相关的有意义名称，方便用户访问互联网资源，用户更容易记住“google.com”而不是对应的IP地址。
• 灵活性：当网站的服务器IP地址发生变化时，只需要在DNS服务器上更新域名与新IP地址的映射关系，用户仍然可以通过相同的域名访问该网站，无需更改任何设置，这为网站的维护和管理提供了极大的便利,也保证了互联网服务的连续性。

DNS的工作原理

DNS的工作过程涉及到多个组件之间的交互，包括域名解析器（Resolver）、DNS服务器（包括本地DNS服务器、权威DNS服务器等）以及域名数据库。

（一）域名解析过程

1. 用户发起请求

   当用户在浏览器中输入一个域名（如www.example.com）并按下回车键时，浏览器会向本地DNS解析器发送一个查询请求,询问该域名对应的IP地址。

2. 本地DNS服务器查询
   • 本地DNS服务器首先检查自己的缓存中是否有该域名的记录，如果有，就直接将缓存中的IP地址返回给域名解析器，从而快速完成解析过程，这是因为缓存可以大大提高查询效率,减少对上级DNS服务器的依赖。
   • 如果本地DNS服务器缓存中没有该记录，它会代表客户端向更高级别的DNS服务器（通常是根DNS服务器）发起查询。
3. 根DNS服务器指引

   根DNS服务器不直接存储域名与IP地址的映射关系，但它知道顶级域名服务器的位置，当收到本地DNS服务器的查询请求时，根DNS服务器会根据域名中的顶级域名部分（如.com），将查询请求转发给负责该顶级域名的顶级DNS服务器,并告知本地DNS服务器如何联系顶级DNS服务器。

4. 顶级DNS服务器处理

   顶级DNS服务器接收到查询请求后，会查找与二级域名（如example）相关的权威DNS服务器的信息，它将这个信息返回给本地DNS服务器,告诉本地DNS服务器应该向哪个权威DNS服务器查询。

   

5. 权威DNS服务器响应

   本地DNS服务器按照顶级DNS服务器提供的线索，向权威DNS服务器发送查询请求，权威DNS服务器存储着特定域名（如www.example.com）的准确IP地址信息,它会将这个IP地址返回给本地DNS服务器。

6. 返回结果给用户

   本地DNS服务器在获取到权威DNS服务器返回的IP地址后，会将这个结果缓存起来，以便下次查询时可以快速响应，它将IP地址返回给域名解析器，域名解析器再将IP地址提供给应用程序（如浏览器），这样浏览器就可以与目标服务器建立连接,获取网页内容。

（二）DNS查询类型

• 递归查询：这是最常见的查询方式，在递归查询中，域名解析器要求DNS服务器一次性完成整个查询过程，要么返回域名对应的IP地址，要么返回错误信息，当用户第一次访问一个从未访问过的网站时,通常会进行递归查询。
• 迭代查询：在迭代查询中，DNS服务器返回的是能够解答查询的下一个DNS服务器的地址，而不是直接返回域名对应的IP地址，域名解析器需要向这个新的DNS服务器再次发起查询请求，直到获取到最终的IP地址，这种方式通常用于DNS服务器之间的查询,以减轻单个服务器的负担。

DNS的组成部分

（一）域名空间

域名空间是一个层次化的命名结构，类似于一个倒置的树，树的根部是根域名（用一个空字符串表示），下面是顶级域名（如.com、.org、.net等），每个顶级域名下又可以有多个二级域名，二级域名下还可以有子域名，依此类推，这种层次结构使得域名的组织和管理更加有序,并且可以通过分层的方式将管理责任分配给不同的机构。

（二）DNS服务器

1. 根DNS服务器

   根DNS服务器是DNS系统的核心，全球共有13个逻辑上的根DNS服务器（用字母A M表示），但实际通过多个物理服务器冗余备份来实现高可用性，它们不包含具体的域名与IP地址映射，主要用于引导查询到相应的顶级域名服务器，根DNS服务器的分布广泛,以确保全球范围内的可靠性和稳定性。

   

2. 顶级域名服务器

   顶级域名服务器负责管理顶级域名（如.com、.org等）下的域名空间，每个顶级域名通常由一个专门的组织或机构负责运营和维护，VeriSign公司负责管理.com和.net顶级域名服务器，顶级域名服务器存储着二级域名服务器的信息,以便在收到查询请求时能够将查询引导到正确的二级域名服务器。

3. 权威DNS服务器

   权威DNS服务器是存储特定域名（如www.example.com）的IP地址等相关信息的服务器，这些服务器通常由域名所有者或其委托的托管服务提供商管理，当权威DNS服务器收到关于自己负责的域名的查询请求时,会直接返回该域名对应的准确信息。

4. 本地DNS服务器

   本地DNS服务器通常由用户的ISP（互联网服务提供商）或组织内部网络管理员设置，它靠近用户端，主要作用是缓存经常访问的域名信息，以提高查询速度，并作为用户与外部DNS服务器之间的代理,帮助用户完成域名解析过程。

（三）域名解析器

域名解析器是安装在用户设备（如计算机、手机等）上的软件，它负责向DNS服务器发送查询请求，并将获取到的IP地址返回给应用程序，域名解析器可以配置为使用特定的本地DNS服务器,也可以设置为自动获取本地网络中的DNS服务器地址。

DNS的相关记录类型

DNS数据库中存储了多种类型的记录,用于描述域名的各种属性和相关信息。

相关问题与解答

（一）问题1：为什么有时候访问某些网站会很慢，可能是DNS问题吗？

答：有可能是DNS问题，如果本地DNS服务器缓存过期或没有及时更新，可能会导致每次访问网站都需要进行完整的DNS查询过程，这会增加访问延迟，如果DNS服务器本身负载过高或者网络连接出现问题，也会影响域名解析的速度，从而导致网站访问缓慢，还有一些恶意软件可能会篡改本地DNS设置，将用户引导到恶意的DNS服务器，不仅会影响访问速度,还可能存在安全风险。

（二）问题2：如何检查自己计算机的DNS设置？

答：在Windows系统中，可以通过以下步骤检查DNS设置：打开“控制面板”，选择“网络和共享中心”，然后点击“更改适配器设置”，在网络连接图标上右键单击，选择“属性”，在弹出的窗口中，找到“Internet协议版本4（TCP/IPv4）”或“Internet协议版本6（TCP/IPv6）”，再次点击“属性”，在弹出的属性窗口中，就可以查看和修改DNS服务器地址，在Mac系统中，打开“系统偏好设置”，选择“网络”，然后选择正在使用的网络连接，点击“高级”，在“DNS”选项卡中可以查看和修改DNS设置