TCP/IP协议应用层之DNS协议

为什么会有TCP/IP协议？

世界各地有各种各样的计算机，每台计算机装有不同的操作系统，这就会导致他们对同一种信息存在多种不同的表达方式，这就好比世界各地的人们会说不同的语言。我们使用互联网可以把不同地方的计算机连接起来，但是还不能通信，就好比一个中国人和一个日本人可以见面，但是见面时时候谁也听不懂谁说的话。这个时候我们规定了一个规则，大家都用同一种方式来表达信息，于是英语就成了全球通用语言，在计算机的世界，TCP/IP协议就起到这样一个作用，有了它，世界各地的计算机就可以实现实现通信了。

应用层

负责与用户交互，处理用户通过不同的应用发出的请求和接收的回应，TCP/IP协议中预存了各类通用的应用服务，比如FTP（文件传输协议），网络共享文件的传输协议，比如将本地文件上传到远程计算机，这时就使用ftp协议。HTTP（超文本传输协议），使用万维网就是在使用HTTP协议，DNS（域名解析协议）负责域名和IP地址的映射，电子邮件传输使用SMTP协议，远程登陆使用talent协议。

DNS协议

全称是Domain Name System，域名系统，是负责将域名转换为对应的ip地址。如百度的机器域名是www.baidu.com，对应的IP地址是http://119.75.217.109/。

为什么会有DNS协议呢？

在计算机的世界里面，每一台计算由一个IP地址唯一标识，我们需要和目标计算机通信时首先需要获得目标主机的IP地址，但是IP地址不方便记忆，所以我们只需要查询域名，计算机内部会查询DNS服务器，有DNS服务器检查数据库，得到域名对应的目标主机的IP地址，总的来说就是IP地址是面向计算机的，而域名则是面向用户的。

最初的域名和IP地址的映射保存在一个hosts文件，通过互联网信息中心来管理这个文件，如果有一个新的计算想要接入网络，或者某个计算机的IP改变了。都需要到信息中心申请变更hosts文件，其他计算机也要定期更新，才能上网，但是这样太麻烦了，所以就出现了DNS系统，直接将域名和IP的地址映射存储到一个DNS服务器里面，如果有电脑要上网直接去DNS服务器注册接可以了。

DNS协议是怎么将域名转化为IP地址的呢，域名解析过程

当用户在地址栏里输入www.baidu.com是，DNS解析的过程大致如下：

静态映射阶段:

1.浏览器会先检查自身缓存中有没有解析过这个域名所对应的IP地址，如果有就结束。

2.如果没有命中，浏览器会检查操作系缓存中有没有对应的已经解析过的结果，这个时候操作系统就会查看一个叫hosts里面的信息，如果这里指定了一个域名对应的IP地址，那浏览器就会首先使用这个地址。

动态映射阶段

3.如果还没有命中域名，这个时候就会真正的请求本地域名服务器(LDNS)来解析这个域名，这台服务器一般位于所在城市的某个角落，距离不会太远，而且性能良好，大部分的域名解析过程到这里就已经完成了。

4.如果本地域名服务器(LDNS)仍然没有命中，就直接跳到Root Server域名服务器来请求解析。根域名服务器返回给LDNS一个所查询域名的主域名服务器（gTLD Server 国际顶级域名服务器的 .com.cn.org）ip地址。在这个案例中就是返回存储.com域名解析服务器对应的IP地址。

5.此时LDNS再发送请求给顶级域名服务，顶级域名服务查找并返回存储这个baidu这个域名对应的域名服务器地址（Name Server）

6.然后LDNS请求Name Server 找到www.baidu.com 对应的IP地址，NameServer根据映射关系表找到目标IP返回给LDNS。

7.LDNS缓存这个域名和对应IP，并把解析后的结果返回给用户，用根据TTL值缓存到本地系统缓存，域名解析过程到此结束。

域名结构

说完了域名解析过程，或许已经能够大致了解整个流程，但是对于其中的域名服务器的分级，以及域名的层析结构还感到困惑，接下来介绍DNS域名结构。

首先要明确ip和域名需要是唯一的，而且ip地址的与域名的对应关系是多对多的，一个域名可以对应多个ip，一个ip也可对应多个域名。在不同的地方访问www.baidu.com,域名解析后的服务器ip地址是不同的。要想保证域名唯一，因特网命名的时候采用了层次结构的命名方法。域名服务主要值基于UDP实现的，服务器端口号为53.

域名服务器：

有了域名结构，还需要有一个东西去解析域名，域名需要由遍及全世界的域名服务器去解析，域名服务器实际上就是装有域名系统的主机。同样域名服务器也分结构，不同层次的服务器，负责处理不同层次的域名。每个域名服务其存储的是下一域名与ip地址的映射，这种思想就如同索引方式里面的多级索引，根域名服务器存储了 .com .cn .edu 这些顶级域名服务器的ip地址。根服务器主要用来管理互联网的主目录，最早是IPV4，全球只有13台（这13台IPv4根域名服务器名字分别为“A”至“M”），1个为主根服务器在美国。其余12个均为辅根服务器，其中9个在美国，欧洲2个，位于英国和瑞典，亚洲1个位于日本。

在与现有IPv4根服务器体系架构充分兼容基础上，“雪人计划”于2016年在全球16个国家完成25台IPv6根服务器架设，事实上形成了13台原有根加25台IPv6根的新格局，为建立多边、民主、透明的国际互联网治理体系打下坚实基础。中国部署了其中的4台，由1台主根服务器和3台辅根服务器组成，打破了中国过去没有根服务器的困境。