DNS域名解析

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网络协议

DNS(Domain Name System) 域名系统是一个分布式架构的查询系统，提供根据域名查询IP的服务，但问题是它要维护全球所有的域名，大概有几亿个，并对全球提供查询能力，qps(query per seconde)估计得千亿级别。主要思路就是分而治之，然后配上缓存设计

域名分层

解决办法是对域名URL进行分层，这样就可以将所有域名组织成一个树状结构，然后依据层级结构对域名服务进行拆分，解析过程示意如下

具体操作起来，并不会对每个三级域都搞一台服务器，而是会搭建一组权威域名服务器集群，负责返回该二级域下所有三级域名地址。一般只有大型公司或组织才会建设和管理自己的域名服务，然后这些大型服务商顺便还可以对外提供域名托管服务（一组权威域名服务器完全可以服务成千上万个二级域名），这样一些小公司就不用自己搭建DNS服务器了。

根域名对应的IP地址不需要查询，而是会以配置文件的形式放在每个域名服务器中（DNS的IPv4根域名只有13个），dig +trace www.baidu.com可以看下解析过程：

缓存设计

一般对于读多写少的场景，都会想到使用缓存，尤其适合DNS解析这种需求，如果浏览器访问某个URL，其解析过程可以示意如下：

通过多级缓存，每一层实际接收到的请求都会大大减少，而且一般人经常访问的网站数量非常有限，大部分解析请求都能命中缓存直接返回

任播技术

对于一台路由器，它要访问某个IP地址的机器，可以有多条路径，然后通过跳数、链路带宽、延迟等信息计算每条路径的成本，得到最优的路径。将最优路径汇总成一张表，就是我们常说的路由表。

假设将网络中的两个点的IP地址设为一样，路由器其实并不知道这是两台不同的机器，对它来说，只说两条不同的路径，都通向同一个IP地址，如果发往任意一台服务器都能拿到想要的信息，也就实现了任播。

如果一台服务器在国内，另一台在国外，路由器计算传输成本，生成的最优路线自然是发往国内的机器。基于这样的思路，我们可以在国内对国外的一些服务器搭建镜像服务器，从而实现就近访问，这样就算国外的服务关闭或者挂了，依然能够提供服务，从高可用的角度看也就实现了异地多活的概念。所以尽管只有13个根域，但并不是物理上只有13台根域服务器，是可以根据需要进行扩展的。

DNS协议

  • 报文格式：

Transaction ID表示事物ID，对应一次请求和应答；QR标志，0表示查询，1表示响应；RCode是响应码，0表示正常，其它表示各种错误；

  • 抓包

从抓包结果看到总是成对的记录，通过事务ID关联一个请求和响应


参考：