dns 是互联网核心协议之一。不管是上网浏览,还是编程开发,都需要了解一点它的知识。
本文详细介绍dns的原理,以及如何运用工具软件观察它的运作。我的目标是,读完此文后,你就能完全理解dns。
一、dns 是什么?
dns (domain name system 的缩写)的作用非常简单,就是根据域名查出ip地址。你可以把它想象成一本巨大的电话本。
举例来说,如果你要访问域名math.stackexchange.com,首先要通过dns查出它的ip地址是151.101.129.69。
如果你不清楚为什么一定要查出ip地址,才能进行网络通信,建议先阅读我写的 《互联网协议入门》 。
二、查询过程
虽然只需要返回一个ip地址,但是dns的查询过程非常复杂,分成多个步骤。
工具软件dig可以显示整个查询过程。
$digmath.stackexchange.com
上面的命令会输出六段信息。
第一段是查询参数和统计。
第二段是查询内容。
上面结果表示,查询域名math.stackexchange.com的a记录,a是address的缩写。
第三段是dns服务器的答复。
上面结果显示,math.stackexchange.com有四个a记录,即四个ip地址。600是ttl值(time to live 的缩写),表示缓存时间,即600秒之内不用重新查询。
第四段显示stackexchange.com的ns记录(name server的缩写),即哪些服务器负责管理stackexchange.com的dns记录。
上面结果显示stackexchange.com共有四条ns记录,即四个域名服务器,向其中任一台查询就能知道math.stackexchange.com的ip地址是什么。
第五段是上面四个域名服务器的ip地址,这是随着前一段一起返回的。
第六段是dns服务器的一些传输信息。
上面结果显示,本机的dns服务器是192.168.1.253,查询端口是53(dns服务器的默认端口),以及回应长度是305字节。
如果不想看到这么多内容,可以使用+short参数。
$dig+short math.stackexchange.com151.101.129.69151.101.65.69151.101.193.69151.101.1.69
上面命令只返回math.stackexchange.com对应的4个ip地址(即a记录)。
三、dns服务器
下面我们根据前面这个例子,一步步还原,本机到底怎么得到域名math.stackexchange.com的ip地址。
首先,本机一定要知道dns服务器的ip地址,否则上不了网。通过dns服务器,才能知道某个域名的ip地址到底是什么。
dns服务器的ip地址,有可能是动态的,每次上网时由网关分配,这叫做dhcp机制;也有可能是事先指定的固定地址。linux系统里面,dns服务器的ip地址保存在/etc/resolv.conf文件。
上例的dns服务器是192.168.1.253,这是一个内网地址。有一些公网的dns服务器,也可以使用,其中最有名的就是google的8.8.8.8和level 3的4.2.2.2。
本机只向自己的dns服务器查询,dig命令有一个@参数,显示向其他dns服务器查询的结果。
$dig@4.2.2.2math.stackexchange.com
上面命令指定向dns服务器4.2.2.2查询。
四、域名的层级
dns服务器怎么会知道每个域名的ip地址呢?答案是分级查询。
请仔细看前面的例子,每个域名的尾部都多了一个点。
比如,域名math.stackexchange.com显示为math.stackexchange.com.。这不是疏忽,而是所有域名的尾部,实际上都有一个根域名。
举例来说,www.example.com真正的域名是www.example.com.root,简写为www.example.com.。因为,根域名.root对于所有域名都是一样的,所以平时是省略的。
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.example.com里面的.example,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.example.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。
总结一下,域名的层级结构如下。
主机名.次级域名.顶级域名.根域名# 即host.sld.tld.root
五、根域名服务器
dns服务器根据域名的层级,进行分级查询。
需要明确的是,每一级域名都有自己的ns记录,ns记录指向该级域名的域名服务器。这些服务器知道下一级域名的各种记录。
所谓”分级查询”,就是从根域名开始,依次查询每一级域名的ns记录,直到查到最终的ip地址,过程大致如下。
从”根域名服务器”查到”顶级域名服务器”的ns记录和a记录(ip地址)
从”顶级域名服务器”查到”次级域名服务器”的ns记录和a记录(ip地址)
从”次级域名服务器”查出”主机名”的ip地址
仔细看上面的过程,你可能发现了,没有提到dns服务器怎么知道”根域名服务器”的ip地址。回答是”根域名服务器”的ns记录和ip地址一般是不会变化的,所以内置在dns服务器里面。
下面是内置的根域名服务器ip地址的一个例子。
上面列表中,列出了根域名(.root)的三条ns记录a.root-servers.net、b.root-servers.net和c.root-servers.net,以及它们的ip地址(即a记录)198.41.0.4、192.228.79.201、192.33.4.12。
另外,可以看到所有记录的ttl值是3600000秒,相当于1000小时。也就是说,每1000小时才查询一次根域名服务器的列表。
目前,世界上一共有十三组根域名服务器,从a.root-servers.net一直到m.root-servers.net。
六、分级查询的实例
dig命令的+trace参数可以显示dns的整个分级查询过程。
$dig+trace math.stackexchange.com
上面命令的第一段列出根域名.的所有ns记录,即所有根域名服务器。
根据内置的根域名服务器ip地址,dns服务器向所有这些ip地址发出查询请求,询问math.stackexchange.com的顶级域名服务器com.的ns记录。最先回复的根域名服务器将被缓存,以后只向这台服务器发请求。
接着是第二段。
上面结果显示.com域名的13条ns记录,同时返回的还有每一条记录对应的ip地址。
然后,dns服务器向这些顶级域名服务器发出查询请求,询问math.stackexchange.com的次级域名stackexchange.com的ns记录。
上面结果显示stackexchange.com有四条ns记录,同时返回的还有每一条ns记录对应的ip地址。
然后,dns服务器向上面这四台ns服务器查询math.stackexchange.com的主机名。
上面结果显示,math.stackexchange.com有4条a记录,即这四个ip地址都可以访问到网站。并且还显示,最先返回结果的ns服务器是ns-463.awsdns-57.com,ip地址为205.251.193.207。
七、ns 记录的查询
dig命令可以单独查看每一级域名的ns记录。
$dignscom$digns stackexchange.com
+short参数可以显示简化的结果。
$dig+short nscom$dig+short ns stackexchange.com
八、dns的记录类型
域名与ip之间的对应关系,称为”记录”(record)。根据使用场景,”记录”可以分成不同的类型(type),前面已经看到了有a记录和ns记录。
常见的dns记录类型如下。
(1)a:地址记录(address),返回域名指向的ip地址。
(2)ns:域名服务器记录(name server),返回保存下一级域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域名,不能设置为ip地址。
(3)mx:邮件记录(mail exchange),返回接收电子邮件的服务器地址。
(4)cname:规范名称记录(canonical name),返回另一个域名,即当前查询的域名是另一个域名的跳转,详见下文。
(5)ptr:逆向查询记录(pointer record),只用于从ip地址查询域名,详见下文。
一般来说,为了服务的安全可靠,至少应该有两条ns记录,而a记录和mx记录也可以有多条,这样就提供了服务的冗余性,防止出现单点失败。
cname记录主要用于域名的内部跳转,为服务器配置提供灵活性,用户感知不到。举例来说,facebook.github.io这个域名就是一个cname记录。
$ dig facebook.github.io...;; answer section:facebook.github.io.3370 in cname github.map.fastly.net.github.map.fastly.net. 600in a 103.245.222.133
上面结果显示,facebook.github.io的cname记录指向github.map.fastly.net。也就是说,用户查询facebook.github.io的时候,实际上返回的是github.map.fastly.net的ip地址。这样的好处是,变更服务器ip地址的时候,只要修改github.map.fastly.net这个域名就可以了,用户的facebook.github.io域名不用修改。
由于cname记录就是一个替换,所以域名一旦设置cname记录以后,就不能再设置其他记录了(比如a记录和mx记录),这是为了防止产生冲突。举例来说,foo.com指向bar.com,而两个域名各有自己的mx记录,如果两者不一致,就会产生问题。由于顶级域名通常要设置mx记录,所以一般不允许用户对顶级域名设置cname记录。
ptr记录用于从ip地址反查域名。dig命令的-x参数用于查询ptr记录。
$dig -x 192.30.252.153...;; answer section:153.252.30.192.in-addr.arpa. 3600 in ptr pages.github.com.
上面结果显示,192.30.252.153这台服务器的域名是pages.github.com。
逆向查询的一个应用,是可以防止垃圾邮件,即验证发送邮件的ip地址,是否真的有它所声称的域名。
dig命令可以查看指定的记录类型。
$digagithub.com$digns github.com$digmx github.com
九、其他dns工具
除了dig,还有一些其他小工具也可以使用。
(1)host 命令
host命令可以看作dig命令的简化版本,返回当前请求域名的各种记录。
$ host github.comgithub.comhasaddress192.30.252.121github.commailishandled by5alt2.aspmx.l.google.com.github.commailishandled by10alt4.aspmx.l.google.com.github.commailishandled by10alt3.aspmx.l.google.com.github.commailishandled by5alt1.aspmx.l.google.com.github.commailishandled by1aspmx.l.google.com.$ host facebook.github.comfacebook.github.comisanaliasforgithub.map.fastly.net.github.map.fastly.nethasaddress103.245.222.133
host命令也可以用于逆向查询,即从ip地址查询域名,等同于dig -x。
$host 192.30.252.153153.252.30.192.in-addr.arpa domain name pointer pages.github.com.
(2)nslookup 命令
nslookup命令用于互动式地查询域名记录。
$nslookup>facebook.github.ioserver: 192.168.1.253address: 192.168.1.253#53non-authoritative answer:facebook.github.io canonical name = github.map.fastly.net.name: github.map.fastly.netaddress: 103.245.222.133>
(3)whois 命令
whois命令用来查看域名的注册情况。
$whois github.com
十、参考链接
dns: the good parts, by pete keen
dns 101, by mark mcdonnell
…………………………end…………………………
附,dns百科,可过滤
dns(domain name system,域名系统),因特网上作为域名和ip地址相互映射的一个分布式数据库,能够使用户更方便的访问互联网,而不用去记住能够被机器直接读取的ip数串。通过主机名,最终得到该主机名对应的ip地址的过程叫做域名解析(或主机名解析)。dns协议运行在udp协议之上,使用端口号53。在rfc文档中rfc 2181对dns有规范说明,rfc 2136对dns的动态更新进行说明,rfc 2308对dns查询的反向缓存进行说明。
dns功能
每个ip地址都可以有一个主机名,主机名由一个或多个字符串组成,字符串之间用小数点隔开。有了主机名,就不要死记硬背每台ip设备的ip地址,只要记住相对直观有意义的主机名就行了。这就是dns协议所要完成的功能。
主机名到ip地址的映射有两种方式:
1)静态映射,每台设备上都配置主机到ip地址的映射,各设备独立维护自己的映射表,而且只供本设备使用;
2)动态映射,建立一套域名解析系统(dns),只在专门的dns服务器上配置主机到ip地址的映射,网络上需要使用主机名通信的设备,首先需要到dns服务器查询主机所对应的ip地址。
通过主机名,最终得到该主机名对应的ip地址的过程叫做域名解析(或主机名解析)。在解析域名时,可以首先采用静态域名解析的方法,如果静态域名解析不成功,再采用动态域名解析的方法。可以将一些常用的域名放入静态域名解析表中,这样可以大大提高域名解析效率。
dns服务器
提供dns服务的是安装了dns服务器端软件的计算机。服务器端软件既可以是基于类linux操作系统,也可以是基于windows操作系统的。装好dns服务器软件后,您就可以在您指定的位置创建区域文件了,所谓区域文件就是包含了此域中名字到ip地址解析记录的一个文件,如文件的内容可能是这样的:primary name server = dns2(主服务器的主机名是 )
serial = 2913 (序列号=2913、这个序列号的作用是当辅域名服务器来复制这个文件的时候,如果号码增加了就复制)
refresh = 10800 (3 hours) (刷新=10800秒、辅域名服务器每隔3小时查询一个主服务器)
retry = 3600 (1 hour) (重试=3600秒、当辅域名服务试图在主服务器上查询更新时,而连接失败了,辅域名服务器每隔1小时访问主域名服务器)
expire = 604800 (7 days) (到期=604800秒、辅域名服务器在向主服务更新失败后,7天后删除中的记录。)
default ttl = 3600 (1 hour) (默认生存时间=3600秒、缓存服务器保存记录的时间是1小时。也就是告诉缓存服务器保存域的解析记录为1小时)
dns安全问题
1.针对域名系统的恶意攻击:ddos攻击造成域名解析瘫痪。
2.域名劫持:修改注册信息、劫持解析结果。
3.国家性质的域名系统安全事件:“.ly”域名瘫痪、“.af”域名的域名管理权变更。
4.系统上运行的dns服务存在漏洞,导致被黑客获取权限,从而篡改dns信息。
5.dns设置不当,导致泄漏一些敏感信息。提供给黑客进一步攻击提供有力信息。
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