6.4 域名系统DNS

1. DNS介绍

1. 域名系统DNS是因特网使用的命名系统，用来把便于人们记忆的具有特定含义的主机名（例如www.hust.cn),转换为便于机器处理的IP地址。
2. 因特网是否可以只使用1台DNS服务器？
   1. 这种做法并不可取。因为因特网的规摸很大，这样的域名服务器肯定会因为超负荷而无法正常工作，而且一旦域名服务器出现故障，整个因特网就会瘫痪。
   2. 早在1983年，因特网就开始采用层次结构的命名树作为主机的名字(即域名)，并使用分布式的域名系统DNS
   3. DNS使大多数域名都在本地解析，仅少量解折需要在因特网上通信，因此系统效率很高。
   4. 由于DNS是分布式系统，即使单个计算机出了故障，也不会妨碍整个系统的正常运行
3. 域名和IP地址的映射关系必须保存在域名服务器中，供所有其他应用查询。显然不能将所有信息都储存在一台域名服务器中。DNS使用分布在各地的域名服务器来实现域名到IP地址的转换。
4. DNS报文使用运输层的UDP协议进行封装，运输层端口号为53

2. 层次树状域名结构

1. 因特网采用层次树状结构的域名结构 …三级域名.二级域名.顶级域名
   1. 每一级的域名都由英文字母和数字组成，不超过63个字符，不区分大小写字母。
   2. 级别最低的域名写在最左边，而级别最高的顶级域名写在最右边。
   3. 完整的域名不超过255个字符。
2. 域名系统既不规定一个域名需要包含多少个下级域名，也不规定每一级的域名代表什么意思。
3. 各级域名由其上一级的域名管理机构管理，而最高的顶级域名则由因特网名称与数字地址分配机构CANN进行管理。

2.1 域名层次划分

1. 顶级域名TLD（Top Level Domain）
   1. 国家顶级域名nTLD
      1. 采用IS03166的规定。如cn表示中国，us表示美国，uk表示英国、等等。
   2. 通用顶级域名
      1. 最常见的通用顶级域名有七个，即：com(公司企业)、net(网络服务机构)、org(非营利性组织)、int(国际组织)、edu(美国教育结构)、gov(美国政府部门)、mil(美国军事部门)。
   3. 反向域（arpa）
      1. 用于反向域名解析，即IP地址反向解析为域名。
2. 在国家顶级域名下注册的二级域名均由该国家自行确定。例如，顶级域名为j的日本，将其教育和企业机构的二级域名定为ac和co,而不用edu和com。
3. 我国则将二级域名划分为以下两类：
   1. 类别域名
      1. 共七个：ac(科研机构)、com(工、商、金融等企业)、edu(教育机构)、gov(政府部门)、net(提供网络服务的机构)、mil(军事机构)和org(非营利性组织)。
   2. 行政区域名
      1. 共34个，适用于我国的各省、自治区、直辖市。例如：b为北京市、sh为上海市、js为江苏省，等等。
4. 顶级域名由ICANN管理，顶级域名以下的二级域名，三级域名等，都由其上一级域名管理机构自行管理。

2.2 域名服务器类型

• 域名和IP地址的映射关系必须保存在域名服务器中，供所有其他应用查询。显然不能将所有信息都储存在一台域名服务器中。DNS使用分布在各地的域名服务器来实现域名到IP地址的转换。

1. 根域名服务器
   1. 根域名服务器是最高层次的域名服务器。 每个根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名及其IP地址。 因特网上共有13个不同IP地址的根域名服务器。
   2. 尽管我们将这13个根域名服务器中的每一个都视为单个的服务器，但“每台服务器”实际上是由许多分布在世界各地的计算机构成的服务器群集。当本地域名服务器向根域名服务器发出查询请求时，路由器就把查询请求报文转发到离这个DNS客户最近的一个根域名服务器。 这就加快了DNS的查询过程，同时也更合理地利用了因特网的资源。
   3. 根域名服务器通常并不直接对域名进行解析，而是返回该域名所属顶级域名的顶级域名服务器的IP地址。
2. 顶级域名服务器
   1. 这些域名服务器负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名。 当收到DNS查询请求时就给出相应的回答（可能是最后的结果，也可能是下一级权限域名服务器的P地址)。
3. 权限域名服务器
   1. 这些域名服务器负责管理某个区的域名。 每一个主机的域名都必须在某个权限域名服务器处注册登记。 因此权限域名服务器知道其管辖的域名与IP地址的映射关系。
   2. 另外，权限域名服务器还知道其下级域名服务器的地址
4. 本地域名服务器
   1. 本地域名服务器不属于上述的域名服务器的等级结构。 当一个主机发出DNS请求报文时，这个报文就首先被送往该主机的本地域名服务器。
   2. 本地域名服务器起着代理的作用，会将该报文转发到上述的域名服务器的等级结构中。
   3. 每一个因特网服务提供者ISP，一个大学一个大学里的学院，都可以拥有一个本地域名服务器，它有时也称为默认域名服务器。本地域名服务器离用户较近，一般不超过几个路由器 的距离，也有可能就在同一个局域网中。
   4. 本地域名服务器的IP地址需要直接配置在需要域名解析的主机中，

3. DNS域名解析两种方式

• 递归解析和迭代解析

1. 为了提高DNS的查询效率，并减轻根域名服务器的负荷和减少因特网上的DNS查询报文数量，在域名服务器和主机中广泛地使用了高速缓存。
2. DNS报文使用运输层的UDP协议进行封装，运输层端口号为53