5分钟教你搞懂 DNS

DNS也叫网域名称系统，是互联网的一项服务。它实质上是一个域名和IP相互映射的分布式数据库，有了它，我们就可以通过域名更方便的访问互联网。

DNS特点有分布式的，协议支持TCP和UDP，常用端口是53，每一级域名的长度限制是63，域名总长度限制是253。

最早的时候，DNS的UDP报文上限大小是512字节，所以当某个response大小超过512（返回信息太多），DNS服务就会使用TCP协议来传输。后来DNS协议扩展了自己的UDP协议，DNS client发出查询请求时，可以指定自己能接收超过512字节的UDP包，这种情况下，DNS还是会使用UDP协议。

分层的数据库结构：

DNS的结构跟Linux文件系统很相似，像一棵倒立的树。下面用站长之家的域名举例：最上面的是根域名，接着是顶级域名，再下来是站长之家域名chinaz依次类推。使用域名时，从下而上。stoolchinaz就是一个完整的域名，wwwchinaz也是。

之所以设计这样复杂的树形结构，是为了防止名称冲突。这样一棵树结构，当然可以存储在一台机器上，但现实世界中完整的域名非常多，并且每天都在新增、删除大量的域名，存在一台机器上，对单机器的存储性能就是不小的挑战。

另外，集中管理还有一个缺点就是管理不够灵活。可以想象一下，每次新增、删除域名都需要向中央数据库申请是多么麻烦。所以现实中的DNS都是分布式存储的。

根域名服务器只管理顶级域，同时把每个顶级域的管理委派给各个顶级域，所以当你想要申请下的二级域名时，找域名注册中心就好了。二级域名，再向下的域名就归你管理了。

当你管理http：//chinaz的子域名时，你可以搭建自己的nameserver，在注册中心把//chinaz的管理权委派给自己搭建的nameserver。自建nameserver和不自建的结构图如下：

一般情况下，能不自建就不要自建，因为维护一个高可用的DNS也并非容易。据我所知，有两种情况需要搭建自己的nameserver：

搭建对内的DNS。公司内部机器众多，通过ip相互访问太过凌乱，这时可以搭建对内的nameserver，允许内部服务器通过域名互通。公司对域名厂商提供的nameserver性能不满意。

虽然顶级域名注册商都有自己的nameserver，但注册商提供的nameserver并不专业，在性能和稳定性上无法满足企业需求，这时就需要企业搭建自己的高性能nameserver，比如增加智能解析功能，让不同地域的用户访问最近的IP，以此来提高服务质量。

概括一下DNS的分布式管理，当把一个域委派给一个nameserver后，这个域下的管理权都交由此nameserver处理。这种设计一方面解决了存储压力，另一方面提高了域名管理的灵活性。

顶级域名像这样的顶级域名，由ICANN严格控制，是不允许随便创建的。顶级域名分两类：通用顶级域名，国家顶级域名。

通用顶级域名常见的如、org、edu等，国家顶级域名如我国的cn，美国的us。一般公司申请公网域名时，如果是跨国产品，应该选择通用顶级域名。

如果没有跨国业务，看自己喜好（可以对比各家顶级域的服务、稳定性等再做选择）。这里说一下几个比较热的顶级域，完整的顶级域参见维基百科。

meme顶级域其实是国家域名，是黑山共和国的国家域名，只不过它对个人开发申请，所以很多个人博主就用它作为自己的博客域名。

io很多开源项目常用io做顶级域名，它也是国家域名。因为io与计算机中的input/output缩写相同，和计算机的二机制10也很像，给人一种geek的感觉。相较于域名，io下的资源很多，更多选择。

DNS解析流程：

聊完了DNS的基本概念，我们再来聊一聊DNS的解析流程。当我们通过浏览器或者应用程序访问互联网时，都会先执行一遍DNS解析流程。

标准glibc提供了libresolvso2动态库，我们的应用程序就是用它进行域名解析（也叫resolving）的，它还提供了一个配置文件/etc/nsswitchconf来控制resolving行为，配置文件中最关键的是这行：

hosts：files dns myhostname。

它决定了resolving的顺序，默认是先查找hosts文件，如果没有匹配到，再进行DNS解析。默认的解析流程如下图：

上图主要描述了client端的解析流程，我们可以看到最主要的是第四步请求本地DNS服务器去执行resolving，它会根据本地DNS服务器配置，发送解析请求到递归解析服务器（稍后介绍什么是递归解析服务器），本地DNS服务器在/etc/resolvconf中配置。下面我们再来看看服务端的resolving流程：

我们分析一下解析流程：

客户端向本地DNS服务器（递归解析服务器）发出解析//toolchinaz域名的请求，本地dns服务器查看缓存，是否有缓存过//toolchinaz域名，如果有直接返回给客户端；如果没有执行下一步。

本地dns服务器向根域名服务器发送请求，查询顶级域的nameserver地址，拿到域名的IP后，再向 nameserver发送请求，获取chinaz域名的nameserver地址。

继续请求chinaz的nameserver，获取tool域名的地址，最终得到了//toolchinaz的IP，本地dns服务器把这个结果缓存起来，以供下次查询快速返回。

本地dns服务器把把结果返回给客户端，递归解析服务器vs权威域名服务器，我们在解析流程中发现两类DNS服务器，客户端直接访问的是递归解析服务器，它在整个解析过程中也最忙。它的查询步骤是递归的，从根域名服务器开始，一直询问到目标域名。

递归解析服务器通过请求一级一级的权威域名服务器，获得下一目标的地址，直到找到目标域名的权威域名服务器，简单来说：递归解析服务器是负责解析域名的，权威域名服务器，是负责存储域名记录的。

递归解析服务器一般由ISP提供，除此之外也有一些比较出名的公共递归解析服务器，如谷歌的8888，联通的114，BAT也都有推出公共递归解析服务器，但性能最好的应该还是你的ISP提供的，只是可能会有DNS劫持的问题。

缓存，由于整个解析过程非常复杂，所以DNS通过缓存技术来实现服务的鲁棒性。当递归nameserver解析过//toolchianaz域名后，再次收到//toolchinaz查询时，它不会再走一遍递归解析流程，而是把上一次解析结果的缓存直接返回。

并且它是分级缓存的，也就是说，当下次收到的是//wwwchinaz的查询时，由于这台递归解析服务器已经知道//chinaz的权威nameserver，所以它只需要再向//chinaz nameserver发送一个查询www的请求就可以了。

根域名服务器的地址是固定的，目前全球有13个根域名解析服务器，这13条记录持久化在递归解析服务器中：

为什么只有13个根域名服务器呢，不是应该越多越好来做负载均衡吗？之前说过DNS协议使用了UDP查询，由于UDP查询中能保证性能的最大长度是512字节，要让所有根域名服务器数据能包含在512字节的UDP包中，根服务器只能限制在13个，而且每个服务器要使用字母表中单字母名。

智能解析，就是当一个域名对应多个IP时，当你查询这个域名的IP，会返回离你最近的IP。由于国内不同运营商之间的带宽很低，所以电信用户访问联通的IP就是一个灾难，而智能DNS解析就能解决这个问题。

智能解析依赖EDNS协议，这是google起草的DNS扩展协议，修改比较简单，就是在DNS包里面添加origin client IP，这样nameserver就能根据client IP返回距离client比较近的server IP了。

国内最新支持EDNS的就是DNSPod了，DNSPod是国内比较流行的域名解析厂商，很多公司会把域名利用DNSPod加速。

一般我们要注册域名，都要需要找域名注册商，比如说我想注册//hello，那么我需要找域名注册商注册hello域名。的域名注册商不止一家，这些域名注册商也是从ICANN拿到的注册权，参见如何申请成为域名注册商。

域名注册商都会自建权威域名解析服务器，比如你在狗爹上申请一个下的二级域名，你并不需要搭建nameserver，直接在godaddy控制中心里管理你的域名指向就可以了，原因就是你新域名的权威域名服务器默认由域名注册商提供。

当然你也可以更换，比如从godaddy申请的境外域名，把权威域名服务器改成DNSPod，一方面加快国内解析速度，另一方面还能享受DNSPod提供的智能解析功能。

用bind搭建域名解析服务器，由于网上介绍bind搭建的文章实在太多了，我就不再赘述了，喜欢动手的朋友可以网上搜一搜搭建教程，一步步搭建一个本地的nameserver玩一玩。这里主要介绍一下bind的配置文件吧。

bind的配置文件分两部分，bind配置文件和zone配置文件，bind配置文件位于/etc/namedconf，它主要负责bind功能配置，如zone路径、日志、安全、主从等配置其中最主要的是添加zone的配置以及指定zone配置文件。

开启递归解析功能，这个如果是no，那么此bind服务只能做权威解析服务，当你的bind服务对外时，打开它会有安全风险，如何防御不当，会让你的nameserver被hacker用来做肉鸡zone的配置文件在bind配置文件中指定，下图是一份简单的zone配置：

zone的配置是nameserver的核心配置，它指定了DNS资源记录，如SOA、A、CNAME、AAAA等记录，各种记录的概念网上资料太多，我这里就不重复了。其中主要讲一下SOA和CNAME的作用。

SOA记录表示此域名的权威解析服务器地址。上文讲了权威解析服务器和递归解析服务器的差别，当所有递归解析服务器中有没你域名解析的缓存时，它们就会回源来请求此域名的SOA记录，也叫权威解析记录。

CNAME的概念很像别名，它的处理逻辑也如此。一个server执行resloving时，发现name是一个CNAME，它会转而查询这个CNAME的A记录。一般来说，能使用CNAME的地方都可以用A记录代替，它是让多个域名指向同一个IP的一种快捷手段。

这样当最低层的CNAME对应的IP换了之后，上层的CNAME不用做任何改动。就像我们代码中的硬编码，我们总会去掉这些硬编码，用一个变量来表示，这样当这个变量变化时，我们只需要修改一处。

配置完之后可以用named-checkconf和named-checkzone。两个命令来check我们的配置文件有没有问题，之后就可以启动bind服务了：$>service named start，Redirecting to/bin/systemctl restart namedservice。

我们用netstat-ntlp，来检查一下服务是否启动，53端口已启动，那么我们测试一下效果，用dig解析一下域名，使用127001作为递归解析服务器。

我们看到dig的结果跟我们配置文件中配置的一样是1234，DNS完成了它的使命，根据域名获取到IP。用DNS实现负载均衡，一个域名添加多条A记录，解析时使用轮询的方式返回随机一条，流量将会均匀分类到多个A记录。www IN A1234，www IN A1235。

其实每次DNS解析请求时，nameserver都会返回全部IP，如上面配置，它会把1234和1235都返回给client端。那么它是怎么实现RR的呢？nameserver只是每次返回的IP排序不同，客户端会把response里的第一个IP用来发请求。DNS负载均衡vs LVS专业负载均衡。

和LVS这种专业负载均衡工具相比，在DNS层做负载均衡有以下特点：实现非常简单，默认只能通过RR方式调度，DNS对后端服务不具备健康检查。

DNS故障恢复时间比较长（DNS服务之间有缓存），可负载的rs数量有限（受DNS response包大小限制），真实场景中，还需要根据需求选择相应的负载均衡策略子域授权。

我们从域下申请一个二级域名http：//hello后，发展到某一天我们的公司扩大了，需要拆分两个事业部A和B，并且公司给他们都分配了三级域名ahello和bhello，域名结构如下图：

再发展一段时间，A部门和B部门内部业务太多，需要频繁的为新产品申请域名，这个时候他们就想搭建自己的namserver，并且需要上一级把相应的域名管理权交给自己，他们期望的结构如下：

注意第一阶段和第二阶段的区别：第一阶段，A部门想申请//ahello下的子域名，需要向上级申请，整个//ahello域的管理都在总公司；第二阶段，A部门先自己搭建nameserver，然后总公司把http：//ahello域管理权转交给自建的nameserver。

A部门自建nameserver，并且在zone配置文件中指定//ahello的权威解析服务器为自己的nameserver地址，总公司在nameserver上增加一条NS记录，把//ahello域授权给A部门的nameserver。

我们在用bind搭建域名解析服务器里讲过，只要在zone配置文件里指定SOA记录就好：@IN SOA nsahello adminahello（……）。

在http：//hello域的nameserver上添加一条NS记录：ahello IN NS nsahellonsahello IN A xxxxxxxx（自建nameserver的IP）。

这样当解析http：//xxahello域名时，//hello nameserver发现配置中有NS记录，就会继续递归向下解析，DNS调试工具，OPS常用的DNS调试工具有：host，nslookup，dig。

这三个命令都属于bind-utils包，也就是bind工具集，它们的使用复杂度、功能依次递增。关于它们的使用，man手册和网上有太多教程。DNS放大攻击属于DoS攻击的一种，是通过大量流量占满目标机带宽，使得目标机对正常用户的请求拒绝连接从而挂掉。

思路正常的流量攻击，hack机向目标机建立大量request-response，但这样存在的问题是需要大量的hack机器。因为服务器一般的带宽远大于家用网络，如果我们自己的家用机用来做hack机器，还没等目标机的带宽占满，我们的带宽早超载了。

原理DNS递归解析的流程比较特殊，我们可以通过几个字节的query请求，换来几百甚至几千字节的resolving应答（流量放大），并且大部分服务器不会对DNS服务器做防御。

那么hacker们只要可以伪装DNS query包的source IP，从而让DNS服务器发送大量的response到目标机，就可以实现DoS攻击。

但一般常用的DNS服务器都会对攻击请求做过滤，所以找DNS服务器漏洞也是一个问题。详细的放大攻击方法自行google。

是的

全球共有13台根域名服务器。这13台根域名服务器中名字分别为“A”至“M”，其中10台设置在美国，另外各有一台设置于英国、瑞典和日本。

1个为主根服务器，放置在美国。其余12个均为辅根服务器，其中9个放置在美国，欧洲2个，位于英国和瑞典，亚洲1个，位于日本。

所有根服务器均由美国政府授权的互联网域名与号码分配机构ICANN统一管理，负责全球互联网域名根服务器、域名体系和IP地址等的管理。

这13台根服务器可以指挥Firefox或Internet Explorer这样的Web浏览器和电子邮件程序控制互联网通信。

DNS根服务器主要用来管理互联网的主目录，全世界只有13台。

1个为主根服务器，放置在美国。其余12个均为辅根服务器，其中9个放置在美国，欧洲2个，位于英国和瑞典，亚洲1个，位于日本。

1、 INTERNICNET（美国，弗吉尼亚州） 1984104

2、 美国信息科学研究所（美国，加利弗尼亚州） 12890107 

3、 PSINet公司（美国，弗吉尼亚州） 19233412 

4、 马里兰大学（美国马里兰州） 12881090 

5、 美国航空航天管理局[NASA]（美国加利弗尼亚州） 19220323010 

6、 因特网软件联盟（美国加利弗尼亚州） 19255241 

7、 美国国防部网络信息中心（美国弗吉尼亚州） 192112364 

8、 美国陆军研究所（美国马里兰州） 12863253 

9、 Autonomica公司（瑞典，斯德哥尔摩） 1923614817 

10、 VeriSign公司（美国，弗吉尼亚州） 1925812830 

11、 RIPE NCC（英国，伦敦） 193014129 

12、 IANA （美国，弗吉尼亚州） 198326412 

13、 WIDE Project（日本，东京） 202122733

根服务器主要用来管理互联网的主目录，全世界只有13台。1个为 根服务器架构 主根服务器，放置在美国。其余12个均为辅根服务器，其中9个放置在美国，欧洲2个，位于英国和瑞典，亚洲1个，位于日本。所有根服务器均由美国政府授权的互联网域名与号码分配机构ICANN统一管理，负责全球互联网域名根服务器、域名体系和IP地址等的管理。 这13台根服务器可以指挥Firefox或InternetExplorer这样的Web浏览器和电子邮件程序控制互联网通信。由于根服务器中有经美国政府批准的260个左右的互联网后缀（如．com、．net等）和一些国家的指定符（如法国的．fr、挪威的．no等），自成立以来，美国政府每年花费近50多亿美元用于根服务器的维护和运行，承担了世界上最繁重的网络任务和最巨大的网络风险。因此可以实事求是地说：没有美国，互联网将是死灰一片。世界对美国互联网的依赖性非常大，当然这也主要是由其技术的先进性和管理的科学性所决定的。所谓依赖性，从国际互联网的工作机理来体现的，就在于“根服务器”的问题。从理论上说，任何形式的标准域名要想被实现解析，按照技术流程，都必须经过全球“层级式”域名解析体系的工作，才能完成。 “层级式”域名解析体系第一层就是根服务器，负责管理世界各国的域名信息，在根服务器下面是顶级域名服务器，即相关国家域名管理机构的数据库，如中国的CNNIC，然后是在下一级的域名数据库和ISP的缓存服务器。一个域名必须首先经过根数据库的解析后，才能转到顶级域名服务器进行解析。 编辑本段只有13台的原因这要从DNS协议（域名解析协议）说起。DNS协议使用了端口上的UDP和TCP协议，UDP通常用于查询和响应，TCP用于主服务器和从服务器之间的传送。由于在所有UDP查询和响应中能保证正常工作的最大长度是512字节，512字节限制了根服务器的数量和名字。 要让所有的根服务器数据能包含在一个512字节的UDP包中，根服务器只能限制在13个，而且每个服务器要使用字母表中的单个字母命名，这也是根服务器是从A~M命名的原因。 编辑本段分布地点下表是这些机器的管理单位、设置地点及最新的IP地址： 字母 IPv4地址 IPv6地址 自治系统编号（AS-number） 旧名称 运作单位 设置地点 #数量（全球性/地区性） 软件 A 1984104 2001:503:ba3e::2:30 AS19836 nsinternicnet VeriSign 以任播技术分散设置于多处 6/0 BIND B 19222879201 （2004年1月起生效，旧IP地址为12890107） 2001:478:65::53 (not in root zone yet) none ns1isiedu 南加州大学信息科学研究所 （Information Sciences Institute, University of Southern California） 美国加州马里纳戴尔雷伊 （Marina del Rey） 0/1 BIND C 19233412 AS2149 cpsinet Cogent Communications 以任播技术分散设置于多处 6/0 BIND D 12881090 AS27 terpumdedu 马里兰大学学院市分校 （University of Maryland, College Park） 美国马里兰州大学公园市 （College Park） 1/0 BIND E 19220323010 AS297 nsnasagov NASA 美国加州山景城 （Mountain View） 1/0 BIND F 19255241 2001:500:2f::f AS3557 nsiscorg 互联网系统协会 （Internet Systems Consortium） 以任播技术分散设置于多处 2/47 BIND G 192112364 AS5927 nsnicddnmil 美国国防部国防信息系统局 （Defense Information Systems Agency） 以任播技术分散设置于多处 6/0 BIND H 12863253 2001:500:1::803f:235 AS13 aosarlarmymil 美国国防部陆军研究所 （US Army Research Lab） 美国马里兰州阿伯丁（Aberdeen） 1/0 NSD I 1923614817 2001:7fe::53 AS29216 nicnordunet 瑞典奥托诺米嘉公司（Autonomica） 以任播技术分散设置于多处 36 BIND J 1925812830 （2002年11月起生效，旧IP地址为19841010） 2001:503:c27::2:30 AS26415 VeriSign 以任播技术分散设置于多处 63/7 BIND K 193014129 2001:7fd::1 AS25152 荷兰RIPE NCC 以任播技术分散设置于多处 5/13 NSD L 19978342 （2007年11月起生效，旧IP地址为198326412） 2001:500:3::42 AS20144 ICANN 以任播技术分散设置于多处 37/1 NSD M 202122733 2001:dc3::35 AS7500 日本WIDE Project 以任播技术分散设置于多处 5/1 BIND