TCP/IP詳解學習筆記(8)-DNS域名系統

前面已經提到了訪問一臺機器要靠IP地址和MAC地址,其中,MAC地址可以通過ARP協議得到,所以這對用戶是透明的,但是IP地址就不行,無論如何用戶都需要用一個指定的IP來訪問一臺計算機,而IP地址又非常不好記,於是就出現了DNS系統

1.DNS系統介紹

DNS的全稱是Domain Name System。它負責把FQDN(就是以"."分隔結尾的名字)翻譯成一個IP。最初的DNS系統使用的是一個巨大的hosts.txt文件(很吃驚,用 這個就好使了?),可是一段時間以後,開發這就不得不用數據庫來代替hosts.txt文件,最終發展到了現在的分佈式數據庫。

從書中的143頁可以看到,DNS系統是一個巨大的樹,最上方有一個無名樹根,下一層是arpa,com,edu,gov,int,mil,us, cn。等等,其中arpa,是域名反解析樹的頂端;而com,edu,等域名本來只用在美國(這就是技術特權啊),但是現在幾乎全世界通用;而us, cn,等叫做國家域。這個樹裏面的域名並不是統一管理的,網絡信息中心(NIS)負責分配頂級域合委派其他制定地區域的授權機構。

一個獨立管理的DNS子樹叫做zone,最常見的區域就是二級域名,比如說.com.cn。我們還可以把這個二級域名給劃分成更小的區域,比如說sina.com.cn。

DNS系統是一個分佈式的數據庫,當一個數據庫發現自己並沒有某查詢所需要的數據的時候,它將把查詢轉發出去,而轉發的目的地通常是根服務器,根服 務器從上至下層層轉發查詢,直到找到目標爲止。DNS還有一個特點就是使用高速緩存,DNS把查詢過的數據緩存在某處,以便於下次查詢時使用。

2.DNS協議

DNS報文定義了一個既可以查詢也可以響應的報文格式。具體格式可以看P145頁。對各個字段簡單解釋如下

  1. 最前面的16個bit唯一的標示了問題號碼,用於查詢端區別自己的查詢。

  2. 緊接着的16個bit又可以做進一步的細分,標示了報文的性質和一些細節,比如說是查詢報文還是響應報文,需要遞歸查詢與否(一般服務器都支持遞歸查詢,而且不需要任何設置,BIND就是這樣)

  3. 查詢問題後面有查詢類型,包括A,NS,CNAME,PTR,HINFO,MX,如果熟悉BIND的話,就知道在zong的配置文件裏面,每一條記錄都記載了各自的類型,比如A就是IP地址,NS就是名字服務器。

  4. 響應報文可以回覆多個IP,也就是說,域名可以和多個IP地址對應,並且有很多CNAME。

3.反向查詢

正向查詢指的是通過域名得到IP的查詢,而反向查詢就是通過IP得到域名。例如用host命令,host ip就可以得到服務器的域名,host domainName 就得到IP。

稍微知道一點數據結構的人都能意識到,在正向查詢的域裏面做反向查詢,其做法只有遍歷整個數據集合----對於DNS來說,那就是遍歷整個數據庫, 這將帶來巨大的負擔,所以DNS採取了另一種方法,使用另一棵子樹來維護IP-〉域名的對應表。這個子樹的根節點是in-addr.arpa,而一個IP 例如192.168.11.2)所具有的DNS地址就是 2.11.168.192.in-addr.arpa(ip倒置)。在DNS系統裏面,一個反向地址對應一個PTR紀錄(對應A紀錄),所以反向查詢又叫 做指針(PTR)查詢。

4.其他問題的討論

4.1.DNS服務器高速緩存

BIND9默認是作爲一個高速緩存服務器,其將所有的查詢都轉交到根服務器去,然後得到結果並放在本地的緩衝區,以加快查詢速度。如果有興趣可以安裝一個BIND9來嘗試一下。而自己定義的zone則可以規定其在緩存中的時間,一般是1天(就是配置文件中的1D)。

4.2.用UDP還是TCP

DNS服務器支持TCP和UDP兩種協議的查詢方式,而且端口都是53。而大多數的查詢都是UDP查詢的,一般需要TCP查詢的有兩種情況:

  1. 當查詢數據多大以至於產生了數據截斷(TC標誌爲1),這時,需要利用TCP的分片能力來進行數據傳輸(看TCP的相關章節)。

  2. 當主(master)服務器和輔(slave)服務器之間通信,輔服務器要拿到主服務器的zone信息的時候。


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