868-超详细 DNS 协议解析

0. 前言

为了保证网址的正常访问，域名解析协议（DNS）其实在背后做出了很多努力，本文将透彻讲解 DNS 协议的原理，了解我们每天都在接触的网址到底是怎么工作的。

1. 什么是 DNS 协议

在学习 DNS 协议之前，我们先区分一下域名和 IP 地址这个两个概念：

「IP 地址」：一长串能够唯一地标记网络上的计算机的数字
「域名」：又称网域，是由一串用点分隔的名字组成的 Internet 上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时对计算机的定位标识（有时也指地理位置）比如 www.baidu.com

不知道有没有同学会混淆域名和「网址」的概念，可以这样理解，网址里面含有域名。举个例子：www.gitee.com/veal98 就是一个网址，而 www.gitee.com 就是域名

由于 IP 地址具有不方便记忆并且不能显示地址组织的名称和性质等缺点，人们设计出了域名，并「通过域名解析协议（DNS，Domain Name System）来将域名和 IP 地址相互映射」，使人更方便地访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的 IP 地址数串。将域名映射成 IP 地址称为正向解析，将 IP 地址映射成域名称为反向解析。

DNS 协议可以使用 UDP 或者 TCP 进行传输，使用的端口号都为 53。但「大多数情况下 DNS 都使用 UDP 进行传输」。

2. 域名详解

❓ 那么域名由谁来规定和管理呢？不能是随便写吧？

全世界域名的最高管理机构，是一个叫做 ICANN （Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）的组织，总部在美国加州。「ICANN 负责管理全世界域名系统的运作」。

域名其实是具有一定的层次结构的，从上到下依次为：「根域名」、「顶级域名」（top level domain，TLD）、「二级域名」、（三级域名）

① 顶级域名
先来讲讲「顶级域名」（TLD），即最高层级的域名。简单说，就是网址的最后一个部分。比如，网址www.baidu.com 的顶级域名就是 .com。ICANN 的一项主要工作，就是规定哪些字符串可以当作顶级域名。截至 2015 年 7 月，顶级域名共有 1058 个，它们大致可以分成两类：
一类是「通用顶级域名」（gTLD），比如.com、.net、.edu、.org、.xxx等等，共有 700 多个。
另一类是「国家顶级域名」（ccTLD），代表不同的国家和地区，比如.cn（中国）、.io（英属印度洋领地）、.cc（科科斯群岛）、.tv（图瓦卢）等，共有 300 多个。

当然，ICANN 自己不会去管理这些顶级域名，因为根本管不过来。想想看，顶级域名有1000多个，每个顶级域名下面都有许多批发商，如果每个都要管，就太麻烦了。ICANN 的政策是，每个顶级域名都找一个「托管商」，该域名的所有事项都由托管商负责。ICANN 只与托管商联系，这样管理起来就容易多了。举例来说，.cn 国家顶级域名的托管商就是中国互联网络信息中心（CNNIC），它决定了 .cn 域名的各种政策。

② 二级域名
而「二级域名」(Second Level Domain,SLD) 在通用顶级域名或国家顶级域名之下具有不同的意义：

通用顶级域名下的二级域名：一般是指域名注册人选择使用的网上名称，如 yahoo.com（商业组织通常使用自己的商标、商号或其他商业标志作为自己的网上名称，如 baidu.com）
国家顶级域名下的二级域名：一般是指类似于通用顶级域名的表示注册人类别和功能的标志。例如，在 .com.cn 域名结构中，.com 此时是置于国家顶级域名 .cn 下的二级域名，表示中国的商业性组织，以此类推。

「三级域名」是形如 www.baidu.com 的域名，可以当做是二级域名的子域名，特征为域名包含两个 .。对于域名所有者/使用者而言，三级域名都是二级域名的附属物而无需单独费用。「三级域名甚至不能称为域名，一般称之为域名下的 “二级目录”」。

③ 根域名
❓ 那么「根域名」在哪里呢？在层次结构中根域名不是最顶级的吗？域名中怎么没有看见它？

由于 ICANN 管理着所有的顶级域名，所以它是最高一级的域名节点，被称为根域名（root domain）。在有些场合，www.xxx.com 被写成 www.xxx.com.，即最后还会多出一个点。这个点就是根域名。

理论上，「所有域名的查询都必须先查询根域名」，因为只有根域名才能告诉你，某个顶级域名由哪台服务器管理。事实上也确实如此，「ICANN 维护着一张列表（根域名列表），里面记载着顶级域名和对应的托管商」。

比如，我要访问abc.xyz，也必须先去询问根域名列表，它会告诉我 .xyz 域名由 CentralNic 公司托管。根域名列表还记载，.google由谷歌公司托管，.apple由苹果公司托管等等。

由于根域名列表很少变化，大多数 DNS 服务商都会提供它的缓存，所以根域名的查询事实上不是那么频繁。

3. 域名服务器详解

域名服务器是指管理域名的主机和相应的软件，它可以管理所在分层的域的相关信息。一个域名服务器所负责管里的分层叫作「区 (ZONE)」。域名的每层都设有一个域名服务器：

根域名服务器
顶级域名服务器
权限域名服务器
下面这幅图就很直观了：

除了上面三种 DNS 服务器，还有一种不在 DNS 层次结构之中，但是很重要的 DNS 服务器，即「本地域名服务器」。下面我们分别讲解这四种服务器都是用来干什么的