互联网的域名系统（DNS）是怎么回事？

DNS是个啥？简单来说，它是个把网站域名（hostname）转换成IP地址的系统。你知道，互联网上的网站其实是通过IP地址（IPv4或IPv6）来识别的。有了DNS，咱们就不用费劲去记那些烦人的IP地址了。

举个例子，看看两个大家熟的网站：

域名：www.google.com
IPv4地址：216.58.223.228
IPv6地址：2c0f:fb50:4003:802::2004

你随便输这些地址到浏览器，都能打开我们熟悉的谷歌搜索页面。（小提醒：IPv6得有IPv6到IPv6的连接才行。）

我敢打赌，你能随口说出10到15个网站域名，但要是让你说出它们的IPv4地址，估计得抓瞎。

DNS解析就是让你输入google.com而不是一串IP地址的救星。

DNS的核心概念和组件

要搞懂DNS，咱得先聊聊几个关键概念。这些是DNS和DNS查询能正常运转的基础。

DNS记录

DNS记录本质上是域名和IP地址的映射。简单举个例子：

localhost → 127.0.0.1

再来个实际点的（简化版）：

google.com → 216.58.223.228

DNS记录有好几种类型，下面是几个常见的：

• A记录：最基本的记录，存的是域名的IPv4地址。
  以google.com为例，A记录可能长这样：

  • 第一个字段是域名。
  • 第二个字段是记录类型，这里是A记录。
  • 第三个字段是域名解析到的值，这里是IPv4地址。
  • 最后是TTL（缓存时间），单位是秒，表示记录缓存多久。

• AAAA记录：跟A记录差不多，但存的是IPv6地址。

• CNAME记录：CNAME（规范名称）记录简单说就是重定向记录，把一个域名指向另一个域名。主要用来注册子域名。
  比如，www.google.com会重定向到google.com。
  注意，不是所有记录都解析到IP地址，有的会解析到另一个域名，最后再通过DNS解析到IP。

• MX记录：MX（邮件交换）记录指定邮件服务器。多了个“优先级”字段，值越低优先级越高。如果主邮件服务器挂了（比如服务器宕机），就用下一个优先级的服务器。

• NS记录：NS（名称服务器）记录指向域名对应的名称服务器。
  它告诉你哪个DNS服务器是这个域名的“权威服务器”（存着实际的DNS记录）。换句话说，它告诉互联网去哪儿找DNS记录来获取IP地址。
  一个域名通常有多个NS记录，因为大多域名有主名称服务器和一个或多个备用服务器（作为后备）。

名称服务器

得区分清楚“名称服务器记录”和“名称服务器”。

• 名称服务器：一种DNS服务器，存着域名的所有DNS记录，比如A记录、MX记录、CNAME记录等。
• 名称服务器记录：本质上是指向名称服务器的指引。

域名通常用多个名称服务器提高可靠性：如果主服务器挂了，DNS查询可以回落到备用服务器。更新主服务器会触发备用服务器同步更新。

大多数情况下，NS记录会列出多个服务器（比如前面提到的例子）。

名称服务器分两种：

• 权威名称服务器：存着“区域文件”，包含域名的实际DNS记录映射。
• 递归名称服务器：不存区域文件，也不存实际DNS记录，而是存着指向其他服务器的映射，这些服务器要么有区域文件，要么知道去哪儿找区域文件。它们通过NS记录递归查找信息。

DNS区域和区域文件

• DNS区域：DNS命名空间的分块，交给管理员管理。管理员可以创建和编辑区域内的记录。
  一个区域通常包含一个域名及其记录，但区域和域名不一定一对一，一个区域可能包含多个域名及其记录。

• 区域文件：纯文本文件，存在DNS服务器上，记录DNS区域和其中每个域名的实际映射。
  它们是名称服务器存储域名/网站映射信息的地方，回答DNS查询。

DNS解析服务器（递归解析器）

DNS查询的起点。它们的目标是把域名解析成IP地址，充当Web客户端和名称服务器的中间人。

注意：它们不是名称服务器，而是通常由互联网服务提供商（ISP，比如美国的Starlink、AT&T，尼日利亚的MTN-NG）运行的递归服务器。

还有些公共DNS解析器，比如Cloudflare的（1.1.1.1）和谷歌的（8.8.8.8）。

DNS解析过程

好了，域名到IP的转换到底咋实现的？

当你在浏览器输入域名（正常人都输域名吧，谁会去输IP地址😅），系统会先试着在本地找出对应的IP地址，然后才去网上找。

以google.com为例，来看看整个过程：

本地解析

• 浏览器缓存：系统先查浏览器的缓存。如果之前访问过这个网站，IP可能已经缓存好了。
• 操作系统缓存：没找到？那就去操作系统层面查，结合操作系统的stub resolver和/etc/hosts文件，找有没有缓存或配置好的域名解析。

递归解析

本地没找到，就得去外网查，通过递归查询名称服务器，直到把域名转成IP地址。

• DNS解析服务器（递归解析器）：第一站是你的DNS解析服务器，通常由ISP运行。它的任务是通过递归查询找到域名对应的区域文件，拿到IP地址。
• 解析器缓存检查：递归服务器先查自己的缓存。常用网页可能被你或其他电脑请求过，缓存里有快速答案。
• 根名称服务器查询：缓存没找到，就去问根名称服务器。全球有13个根服务器，任何请求都得通过它们。根服务器像个索引，不存记录，但知道顶级域名（TLD）记录在哪儿。
  以google.com为例，根服务器会返回.com域名的查找信息。
• 顶级域名（TLD）服务器查询：顶级域名包括.com、.net、.org、.ng等。解析器拿到TLD服务器的IP后去查询，得到权威名称服务器的地址，里面有实际的区域文件。
• 权威名称服务器查询：最后问权威服务器，它通过区域文件把域名解析成IP地址，返回给递归服务器。

到这一步，我们就拿到了google.com的A记录（IPv4）地址：216.58.223.228。

注意：这时候我们还没正式向谷歌的服务器发请求要网页呢😅。

DNS解析完后，才会发起HTTP请求到对应的服务器，拿到我们熟悉的谷歌搜索页面。