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DNS 及其工作原理

来源:dev.to 2024-10-19 09:15:54 0浏览 收藏

“纵有疾风来,人生不言弃”,这句话送给正在学习文章的朋友们,也希望在阅读本文《DNS 及其工作原理》后,能够真的帮助到大家。我也会在后续的文章中,陆续更新文章相关的技术文章,有好的建议欢迎大家在评论留言,非常感谢!

DNS 及其工作原理

DNS 及其工作原理

如果您是后端开发人员,了解 DNS(域名系统)至关重要。 DNS 是一项基础技术,直接影响用户访问您构建的服务和应用程序的方式。

了解 DNS 的工作原理使您能够解决连接问题、设计可扩展系统并增强应用程序的可靠性。

域名系统 (DNS) 通常被称为“互联网电话簿”。它是现代互联网基础设施的重要组成部分,有助于将人类可读的域名连接到机器可理解的 IP 地址。如果没有 DNS,用户将必须记住数字 IP 地址(如“192.0.2.1”)才能访问网站,而不是简单地键入“example.com”等域名。

在本文中,我们将探讨 DNS 的基础知识、它的工作原理以及它在我们与互联网交互中的重要作用。

什么是 DNS?

DNS 代表域名系统。它是一种分层命名系统,允许通过域名来识别计算机、服务或任何连接到互联网的资源,域名比数字 IP 地址更容易被人们记住。每个域名都映射到一个特定的 IP 地址,该地址对应于托管网站或服务的服务器。 DNS 负责将这些域名翻译(或解析)为 IP 地址。

DNS 的关键组件

  1. 域名: 这些是人类可读的名称,例如 google.com。它们采用分层结构,由不同部分(例如 www、example 和 .com)组成,对应于不同级别的 DNS 结构。

  2. IP 地址: 这是分配给连接到网络的每个设备或服务的唯一标识符。 DNS 将域名映射到各自的 IP 地址。

  3. DNS 服务器: 这些是存储有关域名和 IP 地址信息的专用服务器。不同类型的 DNS 服务器协同工作,将域名解析为 IP 地址。

DNS 的工作原理

DNS 解析是将域名转换为 IP 地址的过程,涉及多个步骤以及不同 DNS 服务器之间的交互。以下是 DNS 工作原理的简化分步分析:

1. 用户输入域名

当您在网络浏览器中输入域名(例如 example.com)时,您的计算机开始将该名称解析为其相应的 IP 地址。

2. 本地 DNS 缓存

在联系外部服务器之前,您的计算机会检查其本地 DNS 缓存。该缓存存储最近访问的域名翻译以加快该过程。如果 example.com 的 IP 地址已存储在缓存中,则进程在此停止,并立即加载网站。

3. 查询递归DNS服务器

如果在本地缓存中找不到该地址,请求将转发到递归 DNS 服务器(通常由您的 ISP 或第三方 DNS 提供商(例如 Google DNS 或 Cloudflare DNS)运营)。递归服务器检查自己的缓存,如果未找到域,则继续下一步。

4. 根 DNS 服务器

递归 DNS 服务器然后查询 根 DNS 服务器 之一,它们是 DNS 层次结构中的顶级服务器。这些服务器不直接存储域名信息,但它们根据顶级域 (TLD) 知道接下来将查询定向到哪里,例如 .com、.org 或 .net。

5. 顶级域名 (TLD) DNS 服务器

根 DNS 服务器将递归服务器定向到负责域的顶级域(例如 .com TLD)的 TLD DNS 服务器。该服务器提供特定域的权威名称服务器的地址。

6. 权威名称服务器

权威名称服务器是DNS查询过程的最后一站。它包含域名(例如 example.com)和托管网站的服务器的 IP 地址之间的实际映射。权威服务器用 IP 地址响应递归服务器。

7. 将 IP 地址返回给浏览器

然后,递归 DNS 服务器将 IP 地址发送回用户的浏览器,使其能够与正确的 Web 服务器建立连接并检索网站内容。

8. 加载网站

现在浏览器有了 IP 地址,它可以发起与 Web 服务器的连接,并加载请求的网站。

DNS缓存

在此过程中的各个点(在您的计算机、递归 DNS 服务器等)上缓存 DNS 查询,以提高速度并减少 DNS 服务器的负载。当您重新访问某个站点时,DNS 缓存通常意味着您无需重复整个过程。

DNS 服务器的类型

为了更全面地了解 DNS,了解参与此过程的不同类型的 DNS 服务器非常重要:

  • 递归 DNS 服务器: 这些是用户和权威名称服务器之间的中介。它们执行上述查询过程并缓存响应。

  • 权威 DNS 服务器: 这些服务器存储域的实际 DNS 记录(例如 A 记录),并使用正确的 IP 地址响应查询。

  • 根 DNS 服务器: 这些服务器管理 DNS 层次结构根部的查询,将查询定向到适当的 TLD 服务器。

  • TLD 服务器: 这些服务器处理与特定顶级域(如 .com、.org)或特定于国家/地区的域(如 .uk 或 .jp)相关的查询。

DNS 记录

DNS 记录有多种类型,每种都有不同的用途。一些常见的类型包括:

  • A 记录(地址记录): 将域名映射到 IPv4 地址。
  • AAAA 记录: 将域名映射到 IPv6 地址。
  • CNAME(规范名称记录): 将一个域名映射到另一个域名(对于子域有用)。
  • MX 记录(邮件交换): 指定负责代表域接收电子邮件的邮件服务器。
  • NS 记录(名称服务器): 指定域的权威 DNS 服务器。
  • TXT 记录: 保存用于各种用途的任意文本信息,包括域所有权验证。

DNS安全

虽然 DNS 是一个重要且高效的系统,但它也容易受到某些安全问题的影响,包括:

  • DNS 欺骗(缓存中毒):攻击者破坏 DNS 缓存的攻击,导致流量重定向到恶意网站。

  • 对 DNS 服务器的 DDoS 攻击: DNS 服务器可能成为分布式拒绝服务 (DDoS) 攻击的目标,这些攻击会通过虚假流量压垮服务器,从而中断服务。

  • DNSSEC(DNS 安全扩展): 一种旨在通过提供身份验证和确保数据完整性来保护 DNS 安全的协议。

结论

DNS 在互联网的平稳运行中发挥着至关重要的作用,它将易于记忆的域名转换为计算机可以理解的 IP 地址。该系统被设计为分层和分布式,即使随着互联网的发展也能确保可扩展性和效率。尽管很复杂,但 DNS 在很大程度上对用户来说仍然是不可见的,这使得浏览网页就像输入 URL 一样简单。

理论要掌握,实操不能落!以上关于《DNS 及其工作原理》的详细介绍,大家都掌握了吧!如果想要继续提升自己的能力,那么就来关注golang学习网公众号吧!

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