网络协议打怪升级-应用层：DNS

0.前言

【网络协议打怪升级】是一个系列，我打算以TCP/IP的四层架构作为四个模块， 按模块整理每一层的常用协议所涉及到的知识点。作为一个笔记型的系列， 该系列会由浅入深中梳理协议的核心概念、运行原理、使用场景等，帮助读者从入门到熟悉。

DNS

1.概念

DNS(Domain Name System)，域名解析系统，核心作用：

将人类可读的域名转换为计算机网络可识别的ip地址

每次网络访问、发邮件、服务器连接其实都使用了DNS协议。

2.解析流程

以我的博客地址https://www.zhangzihe.blog/为例，当客户通过浏览器想要访问这个地址时

• 1-查询本地缓存：首先会从本地缓存查询
  • 浏览器缓存
  • 本机缓存 如果没有查到对应DNS，本机会递归查询默认DNS服务器(要么最终查到，要么失败)
• 2-查询默认DNS服务器：默认DNS服务器由运营商或权威机构提供，macos查询本机配置的默认DNS服务器命令如下： 默认DNS服务器默认会迭代查询其他DNS服务器，直到查到DNS数据，返回给本机

# 查看当前 DNS 服务器地址（Linux/macOS）
cat /etc/resolv.conf

# 输出示例：
nameserver 223.5.5.5
nameserver 223.6.6.6

# 223.5.5.5是阿里巴巴的公共DNS服务的主服务器地址，223.6.6.6是它的备份地址

• 3-默认DNS服务器递归查询其他服务器
  • 根域名服务器：顶层入口，全球有13组，不会告诉你ip，但会告诉你根域名的服务器的地址(.blog的顶级域名服务器在哪)
  • 顶级域名服务器：告诉你域名对应的权威DNS服务器地址
  • 权威DNS服务器：告诉你域名对应的ip地址
  • 其他默认域名服务器

3.依赖的传输层协议

DNS协议默认依赖UDP协议，原因在于DNS请求的服务包小，也不需要建立连接，很适用于快速且广播的UDP协议。

然而，在某些特殊情况下，DNS也会使用TCP协议:

• DNS相应数据超过512字节(超过了UDP的限制)，当UDP容纳不下时，客户端会重新发一次TCP查询请求
• 区域传输：域名服务器之间传输完整记录(主从同步)，数据量较大，必须使用TCP
• 一些其他现代协议：比如DoT(DNS over TLS)也基于TCP，它更安全

项目	UDP	TCP
是否默认	是	否
使用场景	小数据量	响应内容大/区域传输/安全DNS
端口	53 ｜ 53
优点	快、轻量	可靠、传输数据量大
缺点	不保证可靠	开销大

4.DNS记录类型

当DNS在进行查询时，可能查询到多种类型如下

类型	作用描述
A	映射到ipv4
AAAA	映射到ipv6
CNAME	将一个域名别名指向另一个域名
MX	指定负责接受邮件的服务器地址
NS	指定哪个DNS服务器负责解析该域名
TXT	存储任意文本信息
SRV	为某服务指定主机和端口
SOA	域名的权威信息

# A
example.com.      IN   A     93.184.216.34
# AAAA
example.com.      IN   AAAA  2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946
# CNAME
www.example.com.   IN   CNAME   example.com.

注意，CNAME是该域名跳转到另一个域名，不能和A记录同时存在，因此，当你配置你的域名到你的服务器时，不能同时配置A记录和CNAME记录

5.DNS报文结构

DNS报文结构分为Header、Question Section、Answer Section、Authority Section、Additional Section五个模块， 这里只展开需要重点关注的模块和字段

5.1.Header

• ID： 查询唯一标识，客户端生成，服务端原样返回，匹配请求响应
• Flags： 十六位标识位，包含是否响应、是否递归等标识
• 其他：问题数量、回答数量等

5.2.Question Section 查询问题

• QNAME：查询域名
• QTYPE：查询的记录类型
• QCLASS：查询的类

5.3.Answer Section 回答问题

• NAME：域名
• TYPE：记录类型
• RDATA：实际的资源数据
• 其他

5.4 Authority Section 授权部分

告诉你【我不是权威解析者，你可以去问这几个权威DNS】

5.5 Additional Section 附加部分

提供附加信息，如权威DNS的IP地址，或MX邮件服务器的A记录等

6.总结

总的来说，DNS就是在网络世界中寻找通讯地址的协议，而DNS服务器就是网络世界中的电话簿，他们存储了号码(IP)，类型，以及你可以去哪里找到真正的号码的信息。

由于DNS报文数据量小、无需点对点等特性，DNS协议默认使用UDP来进行连接建立与报文传播，在某些特殊情况下(数据量大、安全性等)，也会建立TCP连接。

DNS记录有9种类型，分别标识了不同的记录类型，DNS服务器和客户端会对不同的记录类型进行不同的特定处理。

DNS报文被分为五个模块，其中header模块标识了标识位(唯一标识、是否响应等)，Question Section模块包括需要查询的内容，Answer Section模块则为查询的结果模块，
其他(授权模块与附加模块)则包括了其他附加信息(如权威DNS地址，指示默认DNS服务器向权威服务器发送请求)。