基本概念详解之一——域名解析与DNS缓存

注意：本文主要介绍了域名解析流程即DNS缓存相关知识

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一、 DNS是什么？

DNS（Domain Name System，域名系统），万维网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过域名，最终得到该域名对应的IP地址的过程叫做域名解析（或主机名解析）。DNS协议运行在UDP协议之上，使用端口号53。在RFC文档中RFC 2181对DNS有规范说明，RFC 2136对DNS的动态更新进行说明，RFC 2308对DNS查询的反向缓存进行说明。

DNS协议是应用层协议，事实上它是为其他应用层协议工作的，包括不限于HTTP和SMTP以及FTP，用于将用户提供的主机名解析为ip地址。

二、域名是什么？

域名（英语：Domain Name），简称域名、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，用于在数据传输时标识计算机的电子方位（有时也指地理位置）

例如，www.wikipedia.org是一个域名，和IP地址208.80.152.2相对应。DNS就像是一个自动的电话号码簿，我们可以直接拨打wikipedia的名字来代替电话号码（IP地址）。我们直接调用网站的名字以后，DNS就会将便于人类使用的名字（如www.wikipedia.org）转化成便于机器识别的IP地址（如208.80.152.2）。

域名划分

顶级域名又称为根域名、一级域名、裸域名，一级域名中只含有一个“.”，且“.”左边要有内容字段。最后一个点的右边被称为一级域名，左边被称为二级域名，以此类推二级三级域名

顶级域名后缀列表：

.com：表示商业机构
.top：表示顶级、高端、事业突破
.xyz：表示创意创新、三维空间、无极限
.cx：表示创新、诚信
.red：表示吉祥、热情、勤奋
.net：表示网络服务机构
后缀名
后缀名
.org：表示非营利性组织
.gov：表示政府机构
.edu：表示教育机构
.mil：表示军事机构
.biz：表示商业机构
.name:表示个人网站
.info:表示信息提供
.mobi:专用手机域名
.国家缩写(如.cn):表示国家内部企业或个人

三、浏览器发送Http请求时的域名解析过程

1、浏览器检查缓存中有没有该域名对应的IP地址，如果缓存中存在解析值，则直接将该IP返回

2、如果浏览器缓存中没有，则去操作系统的DNS缓存服务中查找，再去hosts文件中查找

3、如果操作系统缓存中没有去local DNS Server（LDNS）本地DNS服务器中去找（比如学校、小区里的互联网服务提供商电信联通的DNS服务器）

4、若LDNS没有命中，去Root Server DNS服务器根域名服务器中找

5、返回给LDNS一个所查询域的主域名服务器地址gTLD Server(国际顶级域名服务器)如com、cn、org

6、LDNS向gTLD发送请求

7、gTLD返回给域名对应的Name Server

8、Name Server（就是你注册的域名服务器）查询域名对应的IP 连同TTL值（缓存的时间由TTL值控制）返回给LDNS

9、LNDS缓存域名与对应IP

10、返给用户根据TTL 缓存在本地系统缓存中

下图为网上的DNS解析流程图，与上面的描述稍微有些区别：

DNS缓存记录会有一个ttl值(time to live)，单位是秒，意思是这个记录最大有效期是多少，经过实验，操作系统缓存DNS时会参考ttl值，但是不完全等于ttl值，而浏览器DNS缓存的时间跟ttl值无关，每种浏览器都使用一个固定值。

修改hosts文件原理

在修改hosts文件后，所有操作系统中DNS缓存会被清空，而浏览器缓存则不发生变化。

为什么修改hosts文件之后，有时会立刻生效，有时却一直不生效呢？

其实原因很简单，这是因为浏览器缓存的过期时间，是从某个域名上次查询DNS记录开始计算的。

例如：我在00秒的时候使用chrome访问过www.google.com.hk，此时浏览器DNS缓存产生，然后我修改了hosts文件，将www.google.com.hk指向本地127.0.0.1，然后在05秒的时候尝试再次访问这个地址，因为浏览器DNS缓存未过期，所以hosts修改无法体现出来。

另一种情况下，很久都没有访问www.baidu.com了，然后我修改了hosts文件，将其指向127.0.0.1，这时因为浏览器没有DNS缓存，所以会查询操作系统中的DNS缓存，结果此时hosts文件生效！

修改hosts之后，等2分钟，一般都会生效。

四、DNS两种查询方式

递归查询

主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。

递归查询是一种DNS server的查询模式，在该模式下DNS server接收到客户机请求，必须使用一个准确的查询结果回复客户机。假设DNS server本地没有存储查询DNS 信息，那么该server会询问其它server。并将返回的查询结果提交给客户机。

如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址，那么本地域名服务器就以DNS客户的身份，向其根域名服务器继续发出查询请求报文(即替主机继续查询)，而不是让主机自己进行下一步查询。因此，递归查询返回的查询结果或者是所要查询的IP地址，或者是返回一个失败的响应，表示无法查询到所需的IP地址。

迭代查询

本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭代查询。

DNS server第二种查询方式为迭代查询，DNS server会向客户机提供其它可以解析查询请求的DNS server地址，当客户机发送查询请求时，DNS server并不直接回复查询结果。而是告诉客户机还有一台DNS server地址，客户机再向这台DNS server提交请求，依次循环直到返回查询的结果。

当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么返回给本地域名服务器所要查询的IP地址，要么返回给本地域名服务器下一步应当查询的域名服务器的IP地址。

参考

【原】老生常谈-从输入url到页面展示到底发生了什么

为什么修改hosts不立即生效？–浏览器DNS缓存机制分析

DNS解析的过程是什么，求详细的？

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