什么是DNS？

DNS（Domain Name System，域名系统）是互联网的重要组成部分，其主要作用是将人类可读的域名（如 www.example.com）转换为机器可读的IP地址（如 192.0.2.1）。这一过程称为DNS解析。DNS类似于互联网的电话簿，通过查询DNS服务器获取相应的IP地址，从而实现网络通信。

DNS叫做域名系统：由解析器和域名服务器组成，域名服务器保存着该网络中所有主机的域名和对应的IP地址，域名有唯一对应的IP地址，但是IP地址不一定对应一个域名，我们就是根据DNS来上网的。

DNS解析过程

DNS解析的过程通常涉及以下几个步骤：

1. 客户端查询：用户在浏览器中输入域名，浏览器向本地DNS缓存查询是否存在该域名的IP地址。

2. 递归查询：如果本地缓存中没有，浏览器会向递归DNS服务器（通常是由ISP提供的）发起查询请求。

3. 根DNS服务器：递归DNS服务器首先查询根DNS服务器，获取顶级域（如 .com）的权威DNS服务器地址。

4. 顶级域DNS服务器：然后，递归DNS服务器查询顶级域DNS服务器，获取该域名注册商的权威DNS服务器地址。

5. 权威DNS服务器：最后，递归DNS服务器向权威DNS服务器查询，获取目标域名的IP地址。

6. 返回结果：递归DNS服务器将查询结果返回给客户端，客户端通过该IP地址与目标服务器建立连接。

DNS解析的底层逻辑

工作过程

步骤	描述
1. 浏览器解析	当用户在浏览器中输入域名时，浏览器会首先解析域名，提取出主机名和顶级域名。 例如，对于域名 “www.example.com”，主机名是 “www”，顶级域名是 “com”。
2. 本地缓存查询	浏览器会查询本地缓存，看是否存在该域名的解析结果。如果存在，则直接返回 IP 地址，节省了网络查询的时间。
3. 递归查询	如果本地缓存中没有找到结果，浏览器会将域名发送给其配置的 DNS 服务器，通常是用户的 ISP 提供的 DNS 服务器。 这个 DNS 服务器会首先检查自己的缓存。如果缓存中有结果，则直接返回 IP 地址。 如果没有结果，这个 DNS 服务器会将域名发送给更高层的 DNS 服务器，并继续进行递归查询。 每个 DNS 服务器都会检查自己的缓存，并向更高层的 DNS 服务器查询，直到找到授权的 DNS 服务器。
4. 权威查询	授权的 DNS 服务器会查询其包含的域名数据库，并返回该域名的 IP 地址。
5. 返回结果	DNS 服务器会将 IP 地址返回给查询它的 DNS 服务器，并逐级返回给用户。
6. 缓存结果	每个 DNS 服务器都会将查询结果缓存起来，以便以后更快地响应相同的查询。
7. 用户访问	浏览器收到 IP 地址后，就会使用它来连接到相应的网站或服务器。

• 浏览器：用户用来访问互联网的软件
• DNS 服务器：将域名转换为 IP 地址的服务器
• 缓存：存储最近查询结果的临时存储
• 授权的 DNS 服务器：包含要查询的域名的域名数据库的服务器
• IP 地址：用于标识互联网上设备的数字地址

DNS解析是互联网正常运作的关键机制之一，其底层逻辑涉及多个步骤和组件：

1. 域名层级结构：DNS采用层级结构，包括根域、顶级域（TLD）、二级域和子域。每一级都有相应的DNS服务器。

2. DNS服务器类型：

   • 根DNS服务器：位于顶层，维护顶级域（如 .com、.org、.net）的信息。
   • 顶级域DNS服务器（TLD）：维护特定顶级域下的域名信息。
   • 权威DNS服务器：维护特定域名的实际DNS记录（如A记录、CNAME记录）。
   • 递归DNS服务器：由ISP或第三方提供，负责递归查询，帮助客户端找到所需的IP地址。

3. DNS记录类型：

   • A记录：将域名映射到IPv4地址。
   • AAAA记录：将域名映射到IPv6地址。
   • CNAME记录：将一个域名别名映射到另一个域名。
   • MX记录：邮件交换记录，指向邮件服务器。
   • TXT记录：任意文本信息，一般用于域名验证。

4. DNS查询过程：

   • 本地缓存检查：客户端首先检查操作系统的DNS缓存。

   • 主机文件检查：检查系统的hosts文件。

   • 递归查询：如果缓存和主机文件没有匹配项，递归DNS服务器开始递归查询。

     1. 根服务器查询：递归服务器查询根DNS服务器，获取TLD服务器地址。
     2. TLD服务器查询：递归服务器查询TLD服务器，获取权威DNS服务器地址。
     3. 权威服务器查询：递归服务器查询权威DNS服务器，获取最终的IP地址。

   • 返回结果：递归DNS服务器将查询结果返回给客户端，客户端使用该IP地址与目标服务器建立连接。

什么是SSL？

SSL（Secure Sockets Layer，安全套接层）是一种安全协议，旨在为在计算机网络之间进行通信提供安全性。SSL现已被TLS（Transport Layer Security，传输层安全）取代，但仍常用“SSL”这一术语。SSL/TLS通过加密数据、验证服务器身份和确保数据完整性，保护用户与服务器之间的通信。

SSL证书

SSL证书是由受信任的证书颁发机构（CA）签发的数字证书，用于验证网站的身份并加密与该网站之间的通信。SSL证书包含以下信息：

• 域名
• 证书所有者的信息
• 证书颁发机构
• 公钥
• 有效期

SSL握手过程

SSL握手是客户端和服务器之间建立安全连接的过程，主要包括以下步骤：

1. 客户端问候：客户端发送支持的SSL/TLS版本、加密套件和其他信息给服务器。
2. 服务器回应：服务器选择SSL/TLS版本和加密套件，并发送服务器证书（包含公钥）给客户端。
3. 证书验证：客户端验证服务器证书的有效性和真实性，确保服务器的身份。
4. 密钥交换：客户端生成一个会话密钥，并使用服务器的公钥加密会话密钥，然后发送给服务器。
5. 建立安全连接：服务器使用私钥解密会话密钥，双方使用会话密钥加密后续通信。

SSL的底层逻辑

工作过程

阶段	描述
1. 客户端发起连接	客户端向服务器发送 HTTPS 请求，其中包含客户端支持的加密套件和一个随机数（ClientHello）。
2. 服务器响应	服务器会选择一个客户端支持的加密套件，并向客户端发送其数字证书、服务器的随机数和一个包含握手消息的 ServerHello 消息。
3. 客户端验证证书	客户端会验证服务器的数字证书，以确保其真实性和有效性。这包括检查证书是否由受信任的证书颁发机构 (CA) 签发，以及证书是否已过期或被撤销。
4. 客户端生成预主密钥	客户端会生成一个随机预主密钥，并使用服务器的公钥对其进行加密。然后，客户端会将加密后的预主密钥和一个包含握手消息的 ClientHello 消息发送给服务器。
5. 服务器生成主密钥	服务器会使用自己的私钥解密客户端发送的预主密钥。然后，服务器会生成一个主密钥，并使用它来加密和解密后续的通信。
6. 完成握手	客户端和服务器会交换一些额外的消息来完成握手过程，例如验证消息的完整性。
7. 应用层通信	一旦握手完成，客户端和服务器就可以使用对称加密来保护他们的通信。这通常使用 TLS 协议来实现。

• 客户端：用于访问网站或服务器的用户设备
• 服务器：托管网站或服务的计算机
• 数字证书：用于验证服务器身份的电子文件
• 加密套件：用于加密和解密通信的算法和协议
• 随机数：用于确保通信安全的一次性值
• 预主密钥：用于生成主密钥的随机值
• 主密钥：用于加密和解密通信的加密密钥
• TLS 协议：用于在客户端和服务器之间建立安全连接的协议

SSL/TLS协议是为了保护互联网通信而设计的，主要通过加密、认证和完整性检查来确保数据的安全性。其底层逻辑包括以下步骤：

1. 对称加密和非对称加密：
   • 对称加密：加密和解密使用相同的密钥，适合大量数据的快速加密。
   • 非对称加密：使用公钥加密，私钥解密，适合安全密钥交换。
2. SSL握手过程：
   1. 客户端问候（Client Hello）：客户端发送支持的SSL/TLS版本、加密套件、压缩方法和随机数。
   2. 服务器回应（Server Hello）：服务器选择SSL/TLS版本、加密套件，并发送服务器证书和随机数。
   3. 证书验证：客户端验证服务器证书的有效性和真实性，确保服务器身份。
   4. 密钥交换：客户端生成一个会话密钥（对称密钥），并使用服务器公钥加密会话密钥后发送给服务器。
   5. 服务器解密：服务器使用私钥解密会话密钥，并发送一个加密的完成握手消息给客户端。
   6. 握手完成：客户端和服务器使用会话密钥加密后续通信。
3. 数据传输：
   • 加密数据：使用会话密钥对数据进行加密。
   • 完整性校验：通过消息认证码（MAC）确保数据未被篡改。
   • 加密传输：加密后的数据通过网络传输到对端，对端使用会话密钥解密数据。

DNS与SSL的协同工作过程

DNS和SSL在建立安全的互联网通信中扮演着不同但互补的角色：

1. DNS解析：DNS负责将用户输入的域名转换为IP地址，确保用户连接到正确的服务器。
2. SSL证书验证：SSL证书验证确保用户连接的服务器身份真实，并对通信内容进行加密。

结合DNS和SSL，可以实现安全、可靠的网络通信。例如，当用户访问一个使用SSL证书的网站时：

1. 用户输入域名并发起DNS查询，获取目标服务器的IP地址。
2. 浏览器与目标服务器建立连接，并通过SSL握手过程验证服务器身份，建立安全连接。

DNS和SSL的协同工作过程确保了用户能够安全地访问目标网站：

1. 域名解析：
   • 用户在浏览器中输入域名，浏览器通过本地DNS缓存、主机文件、递归DNS服务器查询，最终获取目标服务器的IP地址。
   • 浏览器使用该IP地址与目标服务器建立连接。
2. SSL握手：
   • 浏览器与目标服务器建立TCP连接后，开始SSL握手过程。
   • 客户端发送Client Hello消息，服务器响应Server Hello消息，并发送服务器证书。
   • 客户端验证证书，并生成会话密钥，通过加密方式与服务器交换会话密钥。
   • 双方使用会话密钥加密后续通信。
3. 安全通信：
   • 所有传输的数据都经过加密，确保数据的机密性和完整性。
   • 双方通过加密通道进行安全的数据交换。

DNS解析和SSL/TLS协议是互联网安全和正常运作的基石。

• DNS负责将域名解析为IP地址，确保用户能够连接到正确的服务器；
• SSL/TLS通过加密和认证机制，保护用户数据在传输过程中的安全。