DNS协议是如何将域名转换为IP地址的？

DNS协议是用于将域名转换为IP地址的互联网基础服务协议。

1、域名结构：

域名系统采用层次结构的命名方法，每一个域名（本文只讨论英文域名）都是一个标号序列（labels），用字母（AZ，az，大小写等价）、数字（09）和连接符（）组成，标号序列总长度不能超过255个字符，它由点号分割成一个个的标号（label），每个标号应该在63个字符之内，每个标号都可以看成一个层次的域名。

级别最低的域名写在左边，级别最高的域名写在右边，www.baidu.com”，com”是顶级域名（TLD，TopLevel Domain），“baidu”是二级域名（SLD，Second Level Domain）。

2、域名服务器：

根域名服务器：最高层次的域名服务器，也是最重要的域名服务器，本地域名服务器如果解析不了域名就会向根域名服务器求助，全球共有13个不同IP地址的根域名服务器，它们的名称用一个英文字母命名，从a一直到m，这些服务器由各种组织控制，并由ICANN（互联网名称与数字地址分配机构）授权。

顶级域名服务器：负责管理在该顶级域名服务器下注册的二级域名，当根域名服务器告诉查询者顶级域名服务器地址时，查询者紧接着就会到顶级域名服务器进行查询。

权限域名服务器：负责一个区的域名解析工作。

本地域名服务器：当一个主机发出DNS查询请求的时候，这个查询请求首先就是发给本地域名服务器的。

3、域名解析过程：

总体可分为两大步骤，第一个步骤是本机向本地域名服务器发出一个DNS请求报文，报文里携带需要查询的域名；第二个步骤是本地域名服务器向本机回应一个DNS响应报文，里面包含域名对应的IP地址。

具体的流程可描述如下：主机先向本地域名服务器进行递归查询，本地域名服务器采用迭代查询，向一个根域名服务器进行查询，根域名服务器告诉本地域名服务器，下一次应该查询的顶级域名服务器的IP地址，本地域名服务器再向顶级域名服务器进行查询，顶级域名服务器告诉本地域名服务器，下一步查询权限服务器的IP地址，本地域名服务器再向权限服务器进行查询，权限服务器最后把查询结果告诉本地域名服务器，本地域名服务器再把这个查询结果告诉主机。

4、DNS协议报文格式：

头部：会话标识（2字节）是DNS报文的ID标识，对于请求报文和其对应的应答报文，这个字段是相同的，通过它可以区分DNS应答报文是哪个请求的响应；标志（2字节），包含了QR（1bit，查询/响应标志，0为查询，1为响应）、opcode（4bit，操作码，0表示标准查询，1表示反向查询，2表示服务器状态请求）、AA（1bit，表示授权回答）、TC（1bit，表示可截断的）、RD（1bit，表示期望递归）、RA（1bit，表示可用递归）、rcode（4bit，表示返回码，0表示没有差错，3表示名字差错，2表示服务器错误）等字段。

问题区域：包含着正在进行的查询信息，该区域包括名字字段（表示正在被查询的主机名字）、类型字段（表示有关改名字的正被询问的问题类型，例如类型A表示主机地址是与一个名字相关联，类型MX表示主机地址域邮箱服务器相关联）、类字段（指定了被查询名字的类别）。

回答区域：包含了对最初请求的名字的资源记录。

权威区域：包含了其他权威服务器的记录。

附加区域：包含了其他有帮助的记录。

5、DNS缓存：

DNS的缓存是为了改善DNS解析的延迟性问题，同时减少因特网上的DNS报文数量，有了缓存之后，DNS服务器可以记住通过自己所解析的域名地址，并将他们缓存起来（缓存不是永久有效的，缓存时会有一个缓存时间设置TTL），本地服务器也可以缓存TLD服务器的ip地址，从而在查询解析时绕过根DNS服务器，直接访问TLD服务器。

6、DNS记录类型：

A记录：将主机名映射到一个IP地址。

NS记录：将一个域映射到一个或多个DNS服务器。

CNAME记录：规范名称记录，允许一个别名指向另一个主机名。

MX记录：将一个域映射到一个或多个邮件服务器。