1 問題來源
今天同事因爲連接不上網絡，疫情期間，公司IT又不方便聯繫，所以請我幫看看原因。問題排查倒是挺簡單，用同事電腦在命令行出窗口輸入ping 220.181.38.149（該IP訪問的是百度首頁網址），可以收到正常響應。但是ping www.baidu.com的時候就返回timeout，明明是同一個網址，ping的結果卻大不相同。並且在地址欄輸入220.181.38.149可以正常訪問百度首頁，但是www.baidu.com卻提示無法連接。到這裏，問題已經很顯然了，IP訪問毫無問題，域名一敲就涼涼，這顯然是域名到IP這一步出了問題，也就是DNS域名解析出錯。
在這個排查的過程，腦海中回想了用戶通過域名請求到拿到請求地址的內容的整個流程，發現了對於DNS域名解析尚有模糊的地方，於是決定寫下博客以作記錄。
2 DNS基本概念
DNS是Domain Name System的縮寫，就是域名系統。DNS協議則是用來實現域名和IP地址的相互轉換。IP地址是面向主機的，而域名則是面向用戶的。
實際上在電腦操作系統中的hosts文件就有記錄域名和IP的一一對應關係。在早期的域名解析中，如果有一個新的計算機想接入網絡，或者某個計算IP變更都需要到信息中心申請變更hosts文件。其他計算機也需要定期更新，才能上網。
但是這樣太麻煩了，所以就出現了DNS系統。
2.1 域的劃分
以www.baidu.com爲例，實際上com後面還有“.”，只是習慣問題給省略了，這個“.”就是根域。根域服務器只是具有13個IP地址，但機器數量卻不是13臺，因爲這些IP地址藉助了任播的技術，所以我們可以在全球設立這些IP的鏡像站點，你訪問到的這個IP並不是唯一的那臺主機。這裏的com就是頂級域名，baidu是二級域名。
2.2 域名服務器的分類
域名是分層結構，域名服務器也是對應的層級結構。如下表所示。
表2-1 域名服務器的分類
| 名稱 | 作用 |
|---|---|
| 根域名服務器 | 最高層次的域名服務器，本地域名服務器解析不了的域名就會向其求助 |
| 頂級域名服務器 | 負責管理在該頂級域名服務器下注冊的二級域名 |
| 權限域名服務器 | 負責一個區的域名解析工作 |
| 本地域名服務器 | 當一個主機發出DNS查詢請求時，這個查詢請求首先發給本地域名服務器 |
3 DNS域名解析全過程
例如，當用戶在地址欄請求www.baidu.com時，實際上經歷了以下過程：
1、瀏覽器先檢查自身緩存中有沒有被解析過的這個域名對應的IP地址，如果有，解析結束。同時域名被緩存的時間也可通過TTL（Time To Live）屬性來設置。
2、如果在瀏覽器緩存中沒有命中，瀏覽器會檢查操作系統緩存中有沒有對應的已解析過的結果。而操作系統也有一個域名解析的過程。在Windows中可通過C盤裏的hosts文件來設置，如果你在這裏指定了一個域名對應的ip地址，那瀏覽器會首先使用這個ip地址。但是這種操作系統級別的域名解析規程也被很多黑客利用，通過修改你的hosts文件裏的內容把特定的域名解析到他指定的IP地址上，造成所謂的域名劫持。所以在windows7中將hosts文件設置成了readonly，防止被惡意篡改。
3、如果至此還沒有命中域名，纔會真正的請求本地域名服務器（LDNS）來解析這個域名，這臺服務器一般在你所在的城市，並且這臺服務器一般都會緩存域名解析結果，大約80%的域名解析到這裏就完成了。
4、 如果LDNS仍然沒有命中，就直接跳到**根域名服務器（Root Server）**請求解析。
5、根域名服務器返回給LDNS一個所查詢域的頂級域名服務器（gTLD Server，Generic top-level domain Server，如.com .cn .org等）地址。
6、此時LDNS再發送請求給上一步返回的gTLD。
7、接受請求的gTLD查找並返回這個域名對應的Name Server的地址，這個Name Server就是網站註冊的域名服務器。
8、 Name Server根據映射關係表找到目標IP，返回給LDNS。
9、LDNS緩存這個域名和對應的IP。
10、LDNS把解析的結果返回給用戶，用戶根據TTL值緩存到本地系統緩存中，域名解析過程至此結束。
小結
在域名解析過程中涉及到了遞歸查詢和迭代查詢；
（1）遞歸查詢：本機向本地域名服務器發出一次查詢請求，就靜待最終的結果。如果本地域名服務器無法解析，自己會以DNS客戶機的身份向其它域名服務器查詢，直到得到最終的IP地址告訴本機。
（2）迭代查詢：本地域名服務器向根域名服務器查詢，根域名服務器告訴它下一步到哪裏去查詢，然後它再去查，每次它都是以客戶機的身份去各個服務器查詢。
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