【网络基础】DNS协议详解：从背景到解析过程及`dig`工具的使用

news2024/9/25 13:25:34

文章目录

DNS 协议
- ① 前言 - 背景
- ② 域名
- ③ DNS解析过程
- ④ Linux下用dig工具分析DNS过程
- ⑤ 浏览器中输入URL后，会有哪些过程

DNS 协议

DNS（域名系统，Domain Name System）是互联网的一个核心协议，用于将域名转换为 IP 地址，使得用户可以通过易记的域名访问网站，而不需要记住数字形式的 IP 地址。DNS 协议使得用户在浏览网页、发送电子邮件等网络活动时变得更加便利。

① 前言 - 背景

我们知道：TCP/IP中使用IP地址和端口号来确定网络上的一台主机的一个程序，但是IP地址不方便记忆。
于是人们发明了名为主机名的东西，本身是字符串，使用hosts文件来描述主机名和IP地址的关系。

起初是通过互连网信息中心(SRI-NIC)管理该hosts文件

当一个新计算机要接入网络，或某个计算机IP发生变更，都需要到信息中心申请变更hosts文件。
其他计算机也需要定期更新新版本的hosts文件才能正确上网。

显然这种方法并不便捷，于是就有了DNS（域名系统，Domain Name System）

一个组织的系统管理机构, 维护系统内的每个主机的IP和主机名的对应关系.
如果新计算机接入网络, 将这个信息注册到数据库中;
用户输入域名的时候, 会自动查询DNS服务器, 由DNS服务器检索数据库, 得到对应的IP地址.

② 域名

主域名 是用来识别主机名称和主机所属的组织机构的一种分层结构的名称。

域名是互联网上的一种地址命名系统，用于标识和定位网络上的资源，如网站、服务器等。

一个典型的域名由以下几部分组成：

www.example.com

顶级域名（Top-Level Domain, TLD）：“com”：顶级域名位于最右侧，是域名层级结构的最高级别，用于指示域名的类别或国家/地区代码。
二级域名（Second-Level Domain）：“example”：二级域名位于顶级域名之前，是主要的域名标识部分，通常用于表示组织、企业、品牌。
子域名（Subdomain）：“www.”：子域名位于二级域名之前，用于进一步细分域名的层级结构。

③ DNS解析过程

这里简单用文字解释：

用户请求：用户在浏览器输入网址，发起 DNS 查询。
本地缓存检查：浏览器和操作系统检查本地缓存是否已有对应 IP 地址。
递归查询：如果缓存中没有，递归 DNS 服务器开始查询。它首先联系根 DNS 服务器，获取顶级域名服务器的地址。
TLD 服务器查询：递归 DNS 服务器向顶级域名服务器询问，然后获得权威 DNS 服务器的地址。
权威服务器查询：递归 DNS 服务器向权威 DNS 服务器请求，最终获得域名对应的 IP 地址。
结果返回：IP 地址被返回给用户的计算机，并缓存以备后续使用。

④ Linux下用dig工具分析DNS过程

首先通过下面的命令安装dig：

ubuntu：

sudo apt update
sudo apt install dnsutils

centos:

sudo yum install bind-utils

安装完毕就可以通过dig命令进行分析：

root@wqy-virtual-machine:/home# dig csdn.com

; <<>> DiG 9.18.28-0ubuntu0.22.04.1-Ubuntu <<>> csdn.com
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 37240
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 65494
;; QUESTION SECTION:
;csdn.com.			IN	A

;; ANSWER SECTION:
csdn.com.		5	IN	A	203.107.45.167

;; Query time: 88 msec
;; SERVER: 127.0.0.53#53(127.0.0.53) (UDP)
;; WHEN: Mon Aug 26 11:35:09 CST 2024
;; MSG SIZE  rcvd: 53

执行结果分析：

查询信息：

; <<>> DiG 9.18.28-0ubuntu0.22.04.1-Ubuntu <<>> csdn.com
- DiG 是 DNS 查询工具的名称及其版本。
- 查询的域名是 csdn.com。

响应头部

;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 37240
- opcode: QUERY：查询操作。
- status: NOERROR：表示没有错误，查询成功。
- id: 37240：查询的唯一标识符。
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
- qr：查询响应标志，表示这是一个响应。
- rd：递归查询标志，表示客户端要求递归解析。
- ra：递归可用标志，表示服务器支持递归查询。
- QUERY: 1：查询的数量。
- ANSWER: 1：响应的答案数量。
- AUTHORITY: 0：权威回答的数量（即提供权威解析的 DNS 服务器）。
- ADDITIONAL: 1：附加信息的数量（如附加的记录）。

OPT PSEUDOSECTION

;; OPT PSEUDOSECTION:
- EDNS: version: 0, flags:; udp: 65494
  - EDNS: version: 0：扩展 DNS 的版本。
  - flags:：扩展 DNS 选项标志（此处为空）。
  - udp: 65494：服务器支持的最大 UDP 数据包大小（以字节为单位）。

查询部分

;; QUESTION SECTION:
- ;csdn.com. IN A
  - csdn.com.：查询的域名。
  - IN：互联网类。
  - A：查询的记录类型（A 记录，用于解析域名到 IPv4 地址）。

响应部分

;; ANSWER SECTION:
- csdn.com. 5 IN A 203.107.45.167
  - csdn.com.：查询的域名。
  - 5：记录的生存时间（TTL，单位是秒），表示此记录在 DNS 缓存中有效的时间。
  - IN：互联网类。
  - A：记录类型（A 记录）。
  - 203.107.45.167：域名 csdn.com 对应的 IPv4 地址。

其他信息

;; Query time: 88 msec
- 查询的响应时间，单位是毫秒。
;; SERVER: 127.0.0.53#53(127.0.0.53) (UDP)
- 使用的 DNS 服务器地址和端口号（127.0.0.53 是本地 DNS 解析器，端口号为 53）。
;; WHEN: Mon Aug 26 11:35:09 CST 2024
- 查询的时间和日期。
;; MSG SIZE rcvd: 53
- 响应消息的大小，单位是字节。