网络应用层协议DNS详解

域名系统（Domain Name System,DNS）是把主机域名解析成IP地址的系统，解决了IP地址难记的问题。该系统由解析器和域名服务器组成。DNS主要基于UDP协议，较少情况下使用TCP协议，端口号均为53。域名系统由三部分组成：DNS域名空间、域名服务器、DNS客户机（名字解析器）。

1、DNS域名空间

DNS系统属于分层式命名系统，即采用的命名方法是层次树状结构。连接在Internet上的主机或路由器都有一个唯一的层次结构名，即域名。域名可以由若干个部分组成，每个部分代表不同级别的域名并使用“.”分开。完整的结构为“主机…..三级域名.二级域名.顶级域名.”。域名的每个部分不超过63个字节，整个域名不超过255个字节。顶级域名后的“.”号表示根域，通常可以不用写。

Internet上域名空间的结构如下图所示：

域名

（1）根域：根域处于Internet上域名空间结构树的最高端，是树的根，提供根域名服务。根域名用“.”表示；

（2）顶级域：（Top Level Dimain，TLD）：顶级域在根域之下。顶级域分为三大类：国家顶级域名、通用顶级域名和国际顶级域名。具体如下所示：

（3）主机：属于最低层域，处于域名树的叶子端，代表各类主机提供的服务。

2、域名服务器

域名服务器的运行模式为客户机/服务器模式（C/S模式）。

（1）按域名空间层次。服务器可以分为根域名服务器、顶级域名服务器、权限域名服务器、本地域名服务器。具体功能如下表所示：

（2）按域名服务器的作用，服务器可以分为主域名服务器、辅域名服务器、缓存域名服务器、转发域名服务器。具体功能如下表所示：

3、资源记录

DNS数据库包括DNS服务器所使用的一个或多个区域文件，每个区域都拥有一组结构化的资源记录。资源记录的格式为[Domain][TTL][class] record-type record-specific-data。

• Domain：资源记录引用的域对象名。可以是单台主机，也可以是整个域。Domain子串用“.”分隔，如果没有用“.”标识结束，就与当前域有关系。
• TTL：生存时间记录字段。以秒为单位定义该资源记录中的信息存放在高速缓存中的时间长度。通常该字段为空，表示生存周期在授权资源记录开始时指定。
• class：指定网络的地址类。
• record-type：记录类型。标识这是哪一类资源记录，常见的记录类型如下表所示。
• record-specific-data：指定与这个资源记录有关的数据。这个值是必要的。数据字段的格式取决于类型字段的内容。

常见资源记录如下：

4、域名解析

域名解析就是将域名解析为IP地址。域名解析的方法有递归查询和迭代查询。

4.1 递归查询

递归查询是最主要的域名查询方式。主机向本地域名服务器的查询一般采用递归查询。

主机有域名解析的需求时，首先查询本地域名服务器，如果成功，则由本地域名服务器反馈结果；如果失败，则查询上一级域名服务器，然后由上一级域名服务器完成查询。下图是递归查询的过程：

递归查询

4.2 迭代查询

本地域名服务器向根域名服务器的查询通常采用迭代查询。根域名服务器通常不采用递归查询的原因是：大量的递归查询会导致根服务器过载而影响域名服务。

当主机有域名解析的需求时，首先查询本地域名服务器，如果成功，则由本地域名服务器反馈结果；如果失败，本地域名服务器则直接向根域名服务器发起查询，由其给出一个顶级域名服务器的IP地址A.A.A.A。然后，本地域名服务器直接向A.A.A.A顶级域名服务器发起查询请求，由其给出一个本地域名服务器地址B.B.B.B。如此迭代下去，直到得到结果IP地址。下图是迭代查询过程：

迭代查询

5、DNS通知

DNS通知的作用是：权威域名服务器向管理区域内发出公告，辅助域名服务器及时更新信息。DNS通知是一种安全机制，只有被通知的辅助服务器才能进行区域复制，以防止未授权的服务器非法区复制。