DNS是如何工作的？探索域名系统的奥秘

DNS（域名系统）是互联网的基础设施，用于将人类可读的域名转换为机器可读的IP地址。它采用分层结构，包括根域名服务器、顶级域名服务器和权威域名服务器等。DNS解析过程涉及递归查询和迭代查询，确保用户能够快速准确地访问目标网站。

一、基本介绍

DNS（Domain Name System，域名系统）是互联网的一项核心服务，它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网，DNS使用UDP端口53，当前，对于每一级域名长度的限制是63个字符，域名总长度则不能超过253个字符。

二、主要功能

DNS的主要功能是将人类可读的域名转换为机器可以识别的IP地址，当用户在浏览器中输入www.example.com时，DNS会将其解析为相应的IP地址（如192.168.1.1），从而允许用户的浏览器访问该网站。

三、名字空间

名字空间是指定义了所有可能的名字的集合，域名系统的名字空间是层次结构的，类似Windows的文件名，它可看作是一个树状结构，域名系统不区分树内节点和叶子节点，而统称为节点，不同节点可以使用相同的标记，所有节点的标记只能由3类字符组成：26个英文字母（a～z）、10个阿拉伯数字（0～9）和英文连词号（），并且标记的长度不得超过22个字符。

四、域名的分配和管理

域名由因特网域名与地址管理机构（ICANN）管理，这是为承担域名系统管理、IP地址分配、协议参数配置，以及主服务器系统管理等职能而设立的非盈利机构，ICANN为不同的国家或地区设置了相应的顶级域名，这些域名通常都由两个英文字母组成。.uk代表英国、.fr代表法国、.jp代表日本，中国的顶级域名是.cn，.cn下的域名由CNNIC进行管理。

五、DNS组成

DNS由DNS服务器、DNS客户端和DNS中继组成。

1、DNS服务器：DNS服务器是将域名指向对应IP地址的服务器，DNS服务器中保存了一张域名和与之相对应的IP地址的表，以解析消息的域名，由于互联网连通的是全球资源，单一的域名服务器不足以支撑全部的地址转换操作，因此全球有多套域名服务器相互配合使用。

2、DNS客户端：DNS客户端的作用是接收用户程序（User Program）的DNS请求，并对其作出回应，作为DNS客户端的设备上一般具备以下能力：启动DNS解析、指定服务器的IP地址和指定DNS域后缀搜索列表。

3、DNS中继：当DNS服务器的IP地址发生变化时，用户网络中每个DNS客户端上的配置都需要改变，这样工作量极大而且容易出错，可以通过部署DNS中继解决该问题，DNS客户端上配置DNS中继的IP地址，在DNS服务器中配置其IP地址，之后，当DNS客户端有请求报文需要发送给DNS服务器时，可以将请求报文发送给DNS中继，由DNS中继将收到的请求报文转发至DNS服务器。

六、DNS解析过程

DNS解析过程涉及将主机名（例如www.example.com）转换为计算机友好的IP地址（例如192.168.1.1），Internet上的每个设备都被分配了一个IP地址，必须有该地址才能找到相应的Internet设备，当用户想要加载网页时，用户在Web浏览器中键入的内容（example.com）与查找example.com网页所需的机器友好地址之间必须进行转换。

1、客户机向首选DNS服务器发起请求：客户机（PC）向首选DNS服务器（首选DNS服务器是指当前你的PC机连接的DNS服务器，Windows可以使用ipconfig命令查看）发起请求：“你知道www.benet.com的IP吗？”如果首选DNS服务器知道（一般如果首选DNS服务器曾经解析过，那么会进行一段时间内的缓存，默认三天，如果正好在缓存时间内，那么首选服务器就会知道这个域名的IP），那么首选DNS服务器就会直接给客户机返回域名的IP地址。

2、首选DNS服务器去询问根DNS服务器：若首选DNS服务器上没有相关信息，就不能直接返回域名的IP地址，这时候，首选DNS服务器就会去询问根DNS服务器（所有的DNS服务器都知道全球的13台DNS根服务器在哪里），根服务器可能不知道这个具体的www.benet.com的IP地址，但是它知道一级域com的IP（也就是说根服务器只负责维护所有的一级域，所以也就几百条数据在这里，虽然数据量少，但是它接受来自全球的请求，所以负载也很大）。

3、根服务器返回com的IP地址：根服务器将com的IP地址返回给首选DNS服务器。