域名系统DNS

1.概述

域名系统DNS是互联网使用的命名系统，用来把便于人们使用的机器名字转化为IP地址

• 许多应用层软件经常直接使用域名系统，但计算机的用户只是间接的使用域名系统。
• 域名系统是一个联机分布式数据库系统，并采用客户服务器模式。（采用分布式，单个计算机出了问题不会影响系统）
• 名字到IP地址的解析是由若干个域名服务器程序完成的。域名服务器程序在专设的结点上运行，运行该程序的机器称为域名服务器（要注意的是在这里客户与服务器交互使用的是UDP，为了减少开销）

2.域名系统的结构

层次树状结构

• 每个域名都由标号序列组成，而各标号之间用点分开
• 域名中的标号都由英文字母和数字组成，每一个标号不超过63个字符，不区分大小写，由多个标号组成的完整域名总共不超过225个字符。
• 域名只是个逻辑概念，并不代表计算机所在的物理地点。
• 域名中的“.”和十进制IP地址中的“.”没有一一对应的关系。十进制的IP地址中一定是三个点，而域名中不确定。

域名分类：

三大顶级域名：

1.国家顶级域名nTLD：
.cn 中国
.us 美国
.uk 英国

2.通用顶级域名gTLD

.com 公司和企业
.net 网络服务机构
.org 非盈利性组织
.edu 美国专用的教育机构
.gov 美国专用的政府部门
.mil 美国专用的军事部门
.int 国际组织
.aero 航空运输企业

3.基础结构域名
.arpa 用于反向域名解析，也称为反向域名。

3.域名服务器和域名解析

域名服务器：
一个域名服务器管辖的范围叫做区，各单位根据具体情况划分自己所管辖的区，每一个区设置一个域名服务器，且区中的节点都必须是连通的。
总之，DNS服务器管辖范围不是以域为单位，而是以去为单位，一个可能比域小，但不可能比域大。
所以区是域的子集

DNS域名服务器的树状结构图：
精确反映出分布式结构

根域名服务器：最高层次的域名服务器；由13套装置构成，以字母 a 到 m 命名。(不能直接把待查询的域名转换成为IP地址，只是告诉本地域名服务器下一步的顶级域名服务器)
顶级域名服务器： 负责管理该顶级域名服务器注册的所用二级域名。(可能是最后的结果，也可能是下一步要找的的域名服务器的IP地址)
权限域名服务器：负责一个区的域名服务器。(若权限域名服务器还不能给出查询结果，则会告诉发出查询请求的DNS客户，下一步应当着哪一个权限域名服务器)
本地域名服务器：当主机发出DNS查询请求时，这个请求报文就发给本地域名服务器。有时也称默认域名服务器。

域名的解析：
第一：主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。
第二：本地域名服务器向根域名服务器通常采用迭代查询。

举个栗子：
假定域名为m.xyz.com的主机想知道另一个主机y.abc.com的IP地址。例如，主机m.xyz.com打算发送邮件给y.abc.com。这时就必须知道主机y.abc.com的IP地址。下面是上图a的几个查询步骤：

    1、主机m.abc.com先向本地服务器dns.xyz.com进行递归查询。2、本地服务器采用迭代查询。它先向一个根域名服务器查询。3、根域名服务器告诉本地服务器，下一次应查询的顶级域名服务器dns.com的IP地址。4、本地域名服务器向顶级域名服务器dns.com进行查询。5、顶级域名服务器dns.com告诉本地域名服务器，下一步应查询的权限服务器dns.abc.com的IP地址。6、本地域名服务器向权限域名服务器dns.abc.com进行查询。7、权限域名服务器dns.abc.com告诉本地域名服务器，所查询的主机的IP地址。8、本地域名服务器最后把查询结果告诉m.xyz.com。

整个查询过程共用到了8个UDP报文
为提高查询效率，减轻负荷。域名服务器广泛使用高速缓存。

例如，在上面的查询过程中，如果在m.xyz.com的主机上不久前已经有用户查询过y.abc.com的IP地址，那么本地域名服务器就不必向根域名服务器重新查询y.abc.com的IP地址，而是直接把告诉缓存中存放的上次查询结果(即y.abc.com的IP地址)告诉用户。

引用一段教材中的话

由于名字到地址的绑定并不经常改变，为保持告诉缓存中的内容正确，域名服务器应为每项内容设置计时器并处理超过合理时间的项(例如每个项目两天)。当域名服务器已从缓存中删去某项信息后又被请求查询该项信息，就必须重新到授权管理该项的域名服务器绑定信息。当权限服务器回答一个查询请求时，在响应中都指明绑定有效存在的时间值。增加此时间值可减少网络开销，而减少此时间值可提高域名解析的正确性。