向DNS服务器查询域名对应IP，DNS服务器返回结果，主机据此访问目标服务器，完成
基础概念
- 主机：指在网络上提供资源或服务的计算机设备，可以是服务器（如Web服务器、邮件服务器等）或普通用户计算机。
- DNS（Domain Name System）：域名系统，是一种用于将易于记忆的域名（如www.example.com）转换为计算机能够理解的IP地址（如192.0.2.1）的分布式数据库系统，它采用分层结构，包括根域名服务器、顶级域名服务器（如.com、.cn等）和权威域名服务器（存储具体域名的解析记录）。
交互过程详解
（一）配置网络环境
在主机与DNS进行交互之前，需要先配置好网络环境，包括安装合适的网卡驱动程序、插入网络接口设备（如网线、无线网卡等），并正确设置网络适配器的参数，如IP地址、子网掩码、默认网关等，如果是动态获取IP地址,主机还需要向网络中的DHCP服务器发送请求以获取可用的IP地址。
（二）发起域名解析请求
当主机需要访问一个通过域名指定的网络资源时，首先会在本地缓存中查找该域名对应的IP地址，如果本地缓存中没有找到相应的记录，主机就会向DNS服务器发起域名解析请求，这个请求通常以UDP协议的形式发送给本地配置的DNS服务器（也称为首选DNS服务器）。
| 步骤 | 操作 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | 检查本地缓存 | 主机首先在本地缓存中查找域名对应的IP地址，若找到则直接使用，无需向外部DNS服务器发送请求。 |
| 2 | 发送请求至首选DNS服务器 | 如果本地缓存未命中，主机将封装好的DNS查询请求报文以UDP协议发送给本地配置的首选DNS服务器。 |
（三）DNS服务器的查询处理
- 本地DNS服务器的初步处理
首选DNS服务器收到主机的查询请求后，会先检查自己的缓存中是否有该域名的解析记录，如果有，就直接将缓存中的IP地址返回给主机；如果没有,它会代替主机向更高层级的DNS服务器进行查询。
- 递归查询过程
- 本地DNS服务器首先会向根域名服务器发送查询请求，根域名服务器不包含具体的域名解析记录，它会根据查询的域名后缀（如.com、.org等）指示本地DNS服务器到相应的顶级域名服务器进行查询。
- 本地DNS服务器接着向顶级域名服务器发送查询请求，顶级域名服务器同样不会直接返回具体的IP地址，而是根据域名的前缀信息,将查询请求转发给负责该域名的权威域名服务器。
- 本地DNS服务器从权威域名服务器那里获取到域名对应的IP地址,并将这个结果返回给发起查询的主机。
| 步骤 | 参与方 | 操作 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 3 | 首选DNS服务器检查自身缓存 | 首选DNS服务器收到主机请求后，先查看自身缓存是否有该域名记录。 | 若有则直接返回结果给主机，无需后续步骤。 |
| 4 | 首选DNS服务器向根域名服务器查询 | 若首选DNS服务器缓存未命中，它将向根域名服务器发送查询请求。 | 根域名服务器只告知下一步查询方向，不返回具体IP地址。 |
| 5 | 首选DNS服务器向顶级域名服务器查询 | 根据根域名服务器的指引，首选DNS服务器向顶级域名服务器发送查询请求。 | 顶级域名服务器进一步指引到权威域名服务器。 |
| 6 | 首选DNS服务器从权威域名服务器获取结果 | 首选DNS服务器向权威域名服务器发送查询请求，并获取到域名对应的IP地址。 | 这是最终获取到准确解析结果的关键步骤。 |
（四）返回解析结果
- DNS服务器返回结果给主机
一旦本地DNS服务器从权威域名服务器那里获得了域名对应的IP地址，它就会将这个结果返回给发起查询的主机，为了提高后续查询的效率,本地DNS服务器还会将这个解析结果存入自己的缓存中。
- 主机使用解析得到的IP地址
主机收到DNS服务器返回的IP地址后，就可以使用这个IP地址与目标服务器建立连接，进行数据传输了，如果是访问一个Web网站，主机就会根据获取到的IP地址与Web服务器建立TCP连接,然后发送HTTP请求获取网页内容。
| 步骤 | 操作 | 说明 |
|---|---|---|
| 7 | DNS服务器返回IP地址给主机 | 本地DNS服务器将获取到的域名对应的IP地址返回给主机，并存入自身缓存。 |
| 8 | 主机使用IP地址建立连接 | 主机根据获取到的IP地址与目标服务器建立连接（如TCP连接），进行数据传输。 |
相关问题与解答
问题1：为什么DNS采用分层结构？
答：DNS采用分层结构主要有以下几个优点：
- 分布式管理：将整个域名空间划分为不同的层级，每个层级由不同的管理机构负责，便于管理和维护，根域名服务器由少数几个组织管理，顶级域名服务器由相应的注册机构管理,而权威域名服务器则由各个域名所有者自行管理。
- 提高查询效率：通过分层结构，可以将查询请求逐步导向最有可能包含目标域名解析记录的服务器，减少了不必要的查询开销,提高了查询效率。
- 增强系统的可靠性和稳定性：分层结构使得即使某个层级的服务器出现故障，也不会影响到整个DNS系统的正常运行，根域名服务器通常有多个备份节点,确保了全球范围内DNS查询的稳定性。
问题2：为什么有时候修改了DNS服务器地址后能加快上网速度？
答：原因主要有以下几点：
- 地理位置更近：不同的DNS服务器在物理位置上可能距离用户有远有近，当选择一个距离用户较近的DNS服务器时，查询请求和响应的传输时间会更短，从而加快了域名解析的速度，进而提高了上网速度，如果用户在北京,选择北京当地的DNS服务器可能会比选择上海或其他地区的DNS服务器更快地完成域名解析。
- 缓存命中率更高：一些公共DNS服务器（如谷歌的DNS服务器）由于服务的用户数量众多，其缓存中可能已经存储了大量常用域名的解析记录，当用户向这些DNS服务器发起查询时，如果查询的域名已经在缓存中，就可以直接获取到解析结果，无需再进行递归查询,大大提高了查询速度。
- 性能优化更好：专业的DNS服务提供商通常会对DNS服务器进行性能优化，包括硬件设备的升级、软件算法的改进等。