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在因特网上主机和人类都一样可以用很多种方式进行标识主机的一种标识方法是它的主机名。
但是主机名一般是用IP来表示IP是由四个字节组成并且有严格的层次结构不利于人类的记忆为此一种新式的、允许人类以喜欢的方式、创建标识的方式诞生域名和DNS。
DNS提供的服务
DNS是
1.一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库。
2.一个使得主机能够查询分布式数据库的应用层协议。
DNS协议运行在UDP之上使用53号端口。 DNS通常是由其它应用层协议所使用的包括HTTP、SMTP、FTP等将用户提供的主机名解析为IP地址。
DNS的其它服务
主机别名
有着复杂的主机名的主机能拥有一个或者多个别名。
例如
一台名为relay1.west-coast.enterprise.com的主机可能还有两个别名为enterpraise.com和www.enterprise.com两个别名。
在这种情况下relay1.west-coast.enterprise.com称为规范主机名。
主机别名比规范主机名更容易记忆应用程序可以调用DNS来获得主机别名对应的规范主机名以及对应的主机IP地址。
邮件服务器别名
显而易见人们也希望电子邮件地址也好记忆。
为此电子邮件应用程序也可以调用DNS来对主机名别名进行解析。
例如xxx.163.com中的163.com就是一个别名。
负载分配
DNS也用在亢余的服务器如亢余的Web服务器等之间进行负载分配。
繁忙的站带你被亢余分配在多台服务器上每台服务器均运行在不同的端系统上每个都有着不同的IP地址。
由于这些亢余的Web服务器一个IP地址集合因此与一个规范主机名相联系。
DNS数据库中存储着这些IP地址集合。
当客户映射到某地址集合的名字发出一个DNS请求时该服务器用整个IP地址集合进行相应并且对该集合进行遍历循环。
DNS工作机理概述 分布式、层次数据库DNS数据库
为了处理扩展性问题DNS使用了大量的DNS服务器它们以层次方式组织并且分布在全世界范围内。
没有一台DNS服务器拥有因特网上所有主机的映射相反这些映射分布在所有的DNS服务器上。
大致来说共有三种类型的DNS服务器
根DNS服务器、顶级域DNS服务器Top-Level Domain/TLD和权威DNS服务器。
三种服务器的结构如下所示。 现在我们假定有一个DNS客户要决定主机名www.amazon.com的IP地址它的经过路径如下
客户首先与根服务器之一联系它将返回顶级域名com的TLD服务器的IP地址。
客户则与这些TLD服务器之一联系它将返回amazon.com权威服务器的IP地址。
最后客户与amazon.com的全威威服务器之一联系它为主机名www.amazon.com返回IP地址。
根DNS服务器
有400多个根服务器遍及全世界。
根服务器中提供TLD服务器的IP地址。
顶级域服务器TLD服务器
对于每个顶级域(com、org、net、edu、gov)和所有国家的顶级域uk、fr等等都有TLD服务器。
权威DNS服务器
在因特网上具有公共可访问主机如Web服务器和邮件服务器的每个组织机构必须提供公共可访问的DNS记录这些记录将这些主机的名字映射为IP地址。
本地DNS服务器
一般来说每个ISP都有一台本地DNS服务器也叫默认名字服务器
当主机与某个ISP连接时该ISP提供一台主机的IP地址该主机具有一台或多台本地DNS服务器的IP地址。
下图是一个简单的本地DNS作用图。 现在是一个简单的例子。
假设主机cse.nyu.edu现在查询主机gaia.cs.umass.edu的IP地址。
则cse,nyu.edu先向本地DNS服务器dns.nyu.edu发送一个DNS查询报文。
随后本地DNS服务器将该报文转发到根DNS服务器该根DNS服务器注意到其edu前缀并向本地DNS服务器返回负责edu的TLD的IP地址列表。
该本地DNS服务器则再次向这些TLD服务器之一发送查询报文该TLD服务器注意到umass.edu前缀并用权威DNS服务器IP地址dns.umass.edu进行响应。
最后本地DNS服务器向dns.umass.edu权威服务器发送查询报文dns.umass.edu用gaia.umass.edu的IP地址返回最后经由本地DNS服务器返回给请求主机cse.nyu.edu。
在该例子中一共发送了四份查询报文四份回答报文共计八份报文。
递归查询和迭代查询
上面例子中图2.18同时利用了递归查询和迭代查询。
从cse.nyu.edu到dns.nyu.edu发出的查询是递归查询。
后继的3个查询都是迭代查询。
下面的图是一条全部为递归查询的查询链但是实际应用并不是这种方式而是上面所讲的递归查询和跌打查询一起使用。 DNS缓存
DNS缓存是为了改善时延并减少在因特网上到处传播DNS报文数量而诞生的。
在一个请求链中当某DNS服务器接受一个DNS回答后会保存该回答的记录并且缓存在本地存储器中。
例如在上面的例子中本地DNS服务器dns.nyu.edu接收到一个DNS服务器的回答后后面另一个对相同主机查询到达该DNS服务器后本地DNS就可以直接返回对应的IP地址而不再需要查询其它DNS服务器。
值得注意的是缓存并不是永久的DNS服务器在一段时间后就会丢弃缓存的信息。 DNS记录和报文
DNS记录
共同实现DNS分布式数据库的所有DNS服务器都存储了资源记录Resource Record/RR
RR提供了主机名到IP地址的映射。
一个DNS回答报文一般包含了多个RR。
资源记录是一个包含了下列字段的4元组。 TTL是该记录的生存时间它决定了资源记录应当在缓存中删除的时间。
其中Name和Value的值取决于Type。
若Type A。
则Name是主机名Value是该主机名对应的IP地址例如relay1.bar.foo.com145.37.93.126A就是一条A记录。
若Type NS。
则Name是一个域如foo.com而Value是个知道如何获得该域中IP地址的权威DNS服务器的主机名foo.comdns.foo.comNS就是一个NS记录。
若Type CNAME。
则Value是别名为Name的主机对应的规范主机名foo.comrelay1.bar.foo.comCNAME就是一个CNAME记录。
如果Type MX。
则Value是一个别名为Name的邮件服务器的规范主机名foo.commail.bar.foo.comMX就是一条MX记录。值得注意的是为了获得邮件服务器的规范主机名DNS客户应当请求一条MX记录而为了获得其它服务器的规范主机名DNS客户应当请求CNAME记录。 DNS报文
DNS只有查询报文和回答报文。
查询报文和回答报文是一样的格式。 前12个字节是首部区域
其中标识符是一个16bit的数用于标识唯一的一组报文查询/回答。
标志中有着若干标志例如是“查询/回答”中的什么查询的是权威NDS服务器还是TLD服务器等等。
剩下的四个数量字段问题数、回答RR数、权威RR数、附加RR数指出了在首部后的四类数据区域出现的数量。
问题区域包含着正在查询的信息包含
1.名字字段正在被查询的主机名字。
2.类型字段指出有关该名字正在被查询的问题类型是A还是MX等等。
回答区域包含了对最初请求的名字的资源记录
A、NS、CNAME、MX等等都在这里。在回答报文的回答区域中可以有很多条RR因为一个主机名可以有很多个IP地址。例如亢余Web服务器
权威区域包含了其它权威服务器的记录。
附加区域包含了其它有帮助的记录
例如对于一个MX回答可能该附加区域包含了一个关于MX回答中Value规范主机名的IP地址的A记录。
更多可以使用nslookup程序来直接发送查询DNS报文。
在DNS中插入记录
