深入分析Java Web技術內幕讀書筆記（二）淺析DNS域名解析過程

上一篇文章《淺析Web請求過程》講述的是如何發起HTTP請求，對於請求發起過程中很重要的一個步驟——DNS解析過程的描述是一帶而過，本篇文章將跟着DNS解析過程來分析域名是如何解析的。

一、DNS域名解析步驟

下圖是DNS域名解析的一個示例圖，它涵蓋了基本解析步驟和原理。

下面DNS解析步驟進行講解，後面將採用命令行的形式來跟蹤DNS解析過程。當用戶在地址欄鍵入www.baidu.com並敲下回車鍵之後，域名解析就開始了。

第一步：檢查瀏覽器緩存中是否緩存過該域名對應的IP地址

用戶通過瀏覽器瀏覽過某網站之後，瀏覽器就會自動緩存該網站域名對應的IP地址，當用戶再次訪問的時候，瀏覽器就會從緩存中查找該域名對應的IP地址，因爲緩存不僅是有大小限制，而且還有時間限制（域名被緩存的時間通過TTL屬性來設置），所以存在域名對應的IP找不到的情況。當瀏覽器從緩存中找到了該網站域名對應的IP地址，那麼整個DNS解析過程結束，如果沒有找到，將進行下一步驟。對於IP的緩存時間問題，不宜設置太長的緩存時間，時間太長，如果域名對應的IP發生變化，那麼用戶將在一段時間內無法正常訪問到網站，如果太短，那麼又造成頻繁解析域名。

第二步：如果在瀏覽器緩存中沒有找到IP，那麼將繼續查找本機系統是否緩存過IP

如果第一個步驟沒有完成對域名的解析過程，那麼瀏覽器會去系統緩存中查找系統是否緩存過這個域名對應的IP地址，也可以理解爲系統自己也具備域名解析的基本能力。在Windows系統中，可以通過設置hosts文件來將域名手動綁定到某IP上，hosts文件位置在C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts。對於普通用戶，並不推薦自己手動綁定域名和IP，對於開發者來說，通過綁定域名和IP，可以輕鬆切換環境，可以從測試環境切換到開發環境，方便開發和測試。在XP系統中，黑客常常修改他的電腦的hosts文件，將用戶常常訪問的域名綁定到他指定的IP上，從而實現了本地DNS解析，導致這些域名被劫持。在Linux或者Mac系統中，hosts文件在/etc/hosts，修改該文件也可以實現同樣的目的。

前兩步都是在本機上完成的，所以沒有在上面示例圖上展示出來，從第三步開始，才正在地向遠程DNS服務器發起解析域名的請求。

第三步：向本地域名解析服務系統發起域名解析的請求

如果在本機上無法完成域名的解析，那麼系統只能請求本地域名解析服務系統進行解析，本地域名系統LDNS一般都是本地區的域名服務器，比如你連接的校園網，那麼域名解析系統就在你的校園機房裏，如果你連接的是電信、移動或者聯通的網絡，那麼本地域名解析服務器就在本地區，由各自的運營商來提供服務。對於本地DNS服務器地址，Windows系統使用命令ipconfig就可以查看，在Linux和Mac系統下，直接使用命令cat /etc/resolv.conf來查看LDNS服務地址。LDNS一般都緩存了大部分的域名解析的結果，當然緩存時間也受域名失效時間控制，大部分的解析工作到這裏就差不多已經結束了，LDNS負責了大部分的解析工作。

第四步：向根域名解析服務器發起域名解析請求

本地DNS域名解析器還沒有完成解析的話，那麼本地域名解析服務器將向根域名服務器發起解析請求。

第五步：根域名服務器返回gTLD域名解析服務器地址

本地DNS域名解析向根域名服務器發起解析請求，根域名服務器返回的是所查域的通用頂級域（Generic top-level domain，gTLD）地址，常見的通用頂級域有.com、.cn、.org、.edu等。

第六步：向gTLD服務器發起解析請求

本地域名解析服務器向gTLD服務器發起請求。

第七步：gTLD服務器接收請求並返回Name Server服務器

gTLD服務器接收本地域名服務器發起的請求，並根據需要解析的域名，找到該域名對應的Name Server域名服務器，通常情況下，這個Name Server服務器就是你註冊的域名服務器，那麼你註冊的域名的服務商的服務器將承擔起域名解析的任務。

第八步：Name Server服務器返回IP地址給本地服務器

Name Server服務器查找域名對應的IP地址，將IP地址連同TTL值返回給本地域名服務器。

第九步：本地域名服務器緩存解析結果

本地域名服務器緩存解析後的結果，緩存時間由TTL時間來控制。

第十步：返回解析結果給用戶

解析結果將直接返回給用戶，用戶系統將緩存該IP地址，緩存時間由TTL來控制，至此，解析過程結束。

這裏對DNS解析的步驟進行了一個簡單的介紹分析，後面將通過命令行的形式來解析一個域名的具體解析過程。

二、DNS域名解析過程分析

在正式開始分析解析過程之前，先來介紹幾個基本的域名解析方式的概念。域名解析記錄主要分爲A記錄、MX記錄、CNAME記錄、NS記錄以及TXT記錄。

A記錄：A代表的是Address，用來指定域名對應的IP地址，比如將map.baidu.com指定到180.97.34.157，將zhidao.baidu.com指定到180.149.131.245，A記錄允許將多個域名解析到一個IP地址，但不允許將一個域名解析到多個IP地址上。
MX記錄：MX代表的是Mail Exchage，就是可以將某個域名下的郵件服務器指向自己的Mail Server，如baidu.com域名的A記錄IP地址是180.97.34.157，如果將MX記錄設置爲180.97.34.154，即[email protected]的郵件路由，那麼DNS會將郵件發送到180.97.34.154所在的服務器，而正常web請求仍然會解析到A記錄的IP地址180.97.34.157。
CNAME記錄：CNAME指的就是Canonical Name，也就是別名解析，可以將指定的域名解析到其他域名上，而其他域名就是指定域名的別名，整個解析過程稱爲別名解析。比如將baidu.com解析到itlemon.cn，將csdn.net解析到itlemon.cn，那麼itlemon.cn就是baidu.com和CSDN.net的別名。
NS記錄：就是爲某個域名指定了特定的DNS服務器去解析。
TXT記錄：爲某個主機名或者域名設置特定的說明，比如爲itlemon.cn設置的的TXT記錄爲“Lemon的技術筆記”，這個TXT記錄爲itlemon.cn的說明。

上面概念中的IP地址都是假定的，幫助理解。下面將通過解析域名baidu.com爲例，進一步說明域名解析流程。

直接查看域名結果，可以通過命令nslookup加上域名來查看：

上圖中Non-authoritative answer表示解析結果來自非權威服務器，也就是說這個結果來自緩存，並沒有完全經歷全部的解析過程，從某個緩存中讀取的結果，這個結果存在一定的隱患，比如域名對應的IP地址已經更變。
這只是一個快捷的解析結果，如果需要瀏覽全部的解析過程，那麼可以使用dig命令來查看解析過程。

分析上圖DNS解析過程，我們可以看出：
第一步：從本地DNS域名解析服務器獲取到13個根DNS域名服務器(.)對應的主機名。

第二步：從13個根域名服務器中的其中一個（這裏是h.root-servers.net）獲取到頂級com.的服務器IP（未顯示）和名稱。

第三步：向com.域的一臺服務器192.43.172.30(i.gtld-servers.net)請求解析，它返回了baidu.com域的服務器IP（未顯示）和名稱，百度有四臺頂級域的服務器。

第四步：向百度的頂級域服務器220.181.37.10(ns3.baidu.com)請求www.baidu.com，它發現這個www有個別名，而不是一臺主機，別名是www.a.shifen.com。

一般情況下，DNS解析到別名就停止了，返回了具體的IP地址，如果想看到具體的IP地址，可以進一步對別名進行解析，解析結果如下：

這時候看到最後的解析結果是180.97.33.107和180.97.33.108。在解析別名的過程中，可以發現shifen.com和baidu.com都是指定了相同的域名解析服務器。以上是一個域名的解析過程，最後的解析結果和一開始的使用nslookup的結果一致。