DNS是什么?DNS有什么用?为什么要用DNS解析域名

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所谓域名系统(Domain Name System缩写DNS,Domain Name被译为域名)是因特网的一项核心服务,它作为可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库,可以balabala..省略一万字不表,因为这都不是重点!
重点只有一个,大厂经常问!
没错,正是因为DNS包含着很多大厂常考面试知识点!因此,烟哥认为很有必要再开一文说明。

正文

概念

DNS 的全称是 Domain Name System 或者 Domain Name Service,它主要的作用就是将人们所熟悉的网址 (域名) “翻译”成电脑可以理解的 IP 地址,这个过程叫做 DNS 域名解析。
打个比方,我们登百度的地址的时候,都是敲www.baidu.com,进行登陆,难道你会去敲IP地址登百度?明显,域名容易记忆。
而且,一个域名往往对应多个DNS地址,如下图所示

如果要全部都记住,嗯,我相信兄台记忆力一定十分惊人!

流程

接下来,就不得不说一道经典面试题了

其实回答很简单(俗称天龙八步)

  • 1.根据域名,进行DNS域名解析;
  • 2.拿到解析的IP地址,建立TCP连接;
  • 3.向IP地址,发送HTTP请求;
  • 4.服务器处理请求;
  • 5.返回响应结果;
  • 6.关闭TCP连接;
  • 7.浏览器解析HTML;
  • 8.浏览器布局渲染;

ps:由于本文不是讲HTTP请求,我提几个思考题,读者自己去思考(没错,我就是故意不说,咬我啊!)

  • 1、一个 TCP 连接可以对应几个 HTTP 请求?(提示,这在问你HTTP1.0和1.1的区别)
  • 2、一个 TCP 连接中 HTTP 请求发送可以一起发送么(比如一起发三个请求,再三个响应一起接收)?(提示,这就是在问你HTTP2.0和HTTP1.1协议的区别)
  • 3、浏览器对同一Host建立TCP连接到数量有没有限制?(拜托,一个网站那么多图片,开一个TCP连接,按顺序下载?那不是等到死?)

好了,不扯了,本文不是在讲Http协议。
下面我们着重来说DNS解析这块

解析

OK,着重说DNS解析这块,流程图如下

如图所示,大致就是:浏览器输入地址,然后浏览器这个进程去调操作系统某个库里的gethostbyname函数(例如,Linux GNU glibc标准库的gethostbyname函数),然后呢这个函数通过网卡给DNS服务器发UDP请求,接收结果,然后将结果给返回给浏览器。

这张图其实已经讲明白大致的流程,但是细节上可能有些差异。
例如

  • (1)我们在用chrome浏览器的时候,其实会先去浏览器的dns缓存里头查询,dns缓存中没有,再去调用gethostbyname函数
  • (2)gethostbyname函数在试图进行DNS解析之前首先检查域名是否在本地 Hosts 里,如果没找到再去DNS服务器上查

不过,看到这里!请回忆下这两道面试题?

现在,会回答了么?

什么,你还不懂怎么答?把文章拉到开头。从头看过。
不过呢,需要补充说明一下,DNS中也有一个地方用到了TCP协议。那就是区域传送

DNS的规范规定了2种类型的DNS服务器,一个叫主DNS服务器,一个叫辅助DNS服务器。在一个区中主DNS服务器从自己本机的数据文件中读取该区的DNS数据信息,而辅助DNS服务器则从区的主DNS服务器中读取该区的DNS数据信息。当一个辅助DNS服务器启动时,它需要与主DNS服务器通信,并加载数据信息,这就叫做区传送(zone transfer)。 这种情况下,使用TCP协议。

讲到这里。其实面试官是可以深入追问的,如下所示

针对第一问,为什么域名解析用UDP协议?
因为UDP快啊!UDP的DNS协议只要一个请求、一个应答就好了。而使用基于TCP的DNS协议要三次握手、发送数据以及应答、四次挥手。但是UDP协议传输内容不能超过512字节。不过客户端向DNS服务器查询域名,一般返回的内容都不超过512字节,用UDP传输即可。

针对第二问,为什么区域传送用TCP协议?
因为TCP协议可靠性好啊!你要从主DNS上复制内容啊,你用不可靠的UDP?
因为TCP协议传输的内容大啊,你用最大只能传512字节的UDP协议?万一同步的数据大于512字节,你怎么办?

讲到这里,我突然想到一个段子(没办法,头脑中知识太多)!

这个问题,我们这里当段子来讲,改天写一篇《TCP/IP面试指南》!
三次握手:

两次握手:

四次握手:

所以啊。三次握手资源最省(当段子看看就好)!扯回我们的DNS话题!

原理

现在,讲最后一块DNS解析域名的原理!这块是重中之重!
先介绍linux下一个dig命令,以显示解析域名的过程。
为了便于说明,我们来dig一下天猫的过程

dig www.tmall.com

结果如下图所示

莫方,看不懂没事。
现在我们来读重点的两段。第一段代表请求参数如下图所示

这段为查询内容。
DNS的查询参数一般有三个

  • (1)域名:服务器、邮件服务器(邮件地址中 @ 后面的部分)的名称
  • (2)Class:在设置DNS方案时,互联网之外的网络也考虑到了,而Class就是用来识别网络的,不过现在只有互联网,所以它的值永远都是代表互联网的IN
  • (3)记录类型:标识域名对应何种类型的记录。类型为A,表示域名对应的IP地址。类型为MX时,表示域名对应的是邮件服务器。类型为PTR,表示根据IP地址反查域名。类型为CNAME,表示查询域名相关别名。

当然,你这个时候要问我一个问题啦(注意上图红框)
烟哥,我输入的明明是www.tmall.com可是命令里解析的地址是www.tmall.com.啊,多了一个.的符号啊?这个.符号是什么意思呢?

于是乎,又扯了一道经典面试题

OK,好,要讲明白这个问题。我们要先把域名的结构讲清楚!
www.tmall.com对应的真正的域名为www.tmall.com.。末尾的.称为根域名,因为每个域名都有根域名,因此我们通常省略。

根域名的下一级,叫做”顶级域名”(top-level domain,缩写为TLD),比如.com、.net

再下一级叫做”次级域名”(second-level domain,缩写为SLD),比如www.tmall.com里面的.tmall,这一级域名是用户可以注册的;

再下一级是主机名(host),比如www.tmall.com里面的www,又称为”三级域名”,这是用户在自己的域里面为服务器分配的名称,是用户可以任意分配的。

那么解析流程就是分级查询
(1)先在本机的DNS里头查,如果有就直接返回了。本机DNS就是下面这个东东

(2)本机DNS里头发现没有,就去根服务器里查。根服务器发现这个域名是属于com域,,因此根域DNS服务器会返回它所管理的com域中的DNS 服务器的IP地址,意思是“虽然我不知道你要查的那个域名的地址,但你可以去com域问问看”
(3)本机的DNS接到又会向com域的DNS服务器发送查询消息。com 域中也没有www.tmall.com这个域名的信息,和刚才一样,com域服务器会返回它下面的tmall.com域的DNS服务器的IP地址。
以此类推,只要重复前面的步骤,就可以顺藤摸瓜找到目标DNS服务器

ps:温馨提醒,dig +trace www.tmall.com 可以看到解析过程。有兴趣的读者,自己实验一下。

扯了那么多东西,我们来看第二段内容,也就是响应体的部分!
如下所示

很明显,第一行就是说www.tmall.com有一个别名是www.tmall.com.danuoyi.tbcache.com。后面几行就是这个www.tmall.com.danuoyi.tbcache.com地址的真实IP。

为什么天猫要设一个别名到www.tmall.com.danuoyi.tbcache.com地址呢?
于是乎,又一道经典面试题出现

说句实在话,我当初第一眼,见到这题的时候,我觉得应该是方便cdn配置。
回到我们的例子,如果烟哥的猜测正确,www.tmall.com.danuoyi.tbcache.com这个地址,应该是淘宝的一个cdn地址。
因此,我特意去查了域名备案记录。如下图所示

果然,就是一个淘宝的cdn环境。
那么这么配有什么好处呢?

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