可以把 DNS 想象成互联网的“电话簿”或者“导航系统”。

• 你：想访问一个网站，www.google.com。
• 电话簿/导航系统：你不能直接通过“www.google.com”这个名字找到网站，因为计算机只认识 IP 地址（250.191.78），DNS 的作用就是帮你把“名字”翻译成“地址”。

DNS 的核心概念

在了解工作流程之前,先要认识几个关键角色：

1. 域名：就是我们平时输入的网址，如 www.google.com，它是一个层次化的结构，从右到左越来越具体：

   • .com：顶级域名
   • google：二级域名
   • www：子域名

2. IP 地址：计算机在网络中的唯一地址，就像每家每户的门牌号。250.191.78。

3. 域名服务器：这是整个系统的核心，是存储域名和对应 IP 地址记录的专用服务器，它们有不同的分工，就像一个分布式的、层级化的数据库。

   
   （图片来源网络，侵删）

4. 解析器：通常在你本地的电脑或网络服务提供商那里，当你在浏览器输入网址时，是解析器负责向 DNS 服务器发起查询请求。

DNS 服务器层级结构

DNS 服务器不是集中在一台超级计算机上，而是分布在全球，形成一个层级结构，这保证了系统的效率和鲁棒性。

• 根域名服务器：

  • 作用：最高级别的服务器，全球只有 13 组（实际有上千台镜像服务器），它们不存储具体的域名和 IP 映射关系，只存储顶级域（如 .com, .org, .cn）的 NS 记录。
  • 比喻：就像电话簿的“总目录”，告诉你查“姓张”的去“张”姓那一页，但它不知道“张三”的具体电话号码。

• 顶级域服务器：

  
  （图片来源网络，侵删）
  • 作用：负责管理特定顶级域的服务器。.com 的 TLD 服务器知道所有 .com 域名应该去哪个权威服务器查询。
  • 比喻：电话簿的“张姓”那一页，它告诉你“张三”的详细信息在“北京市黄页”里。

• 权威域名服务器：

  • 作用：这是最终负责某个特定域名的服务器，它存储了该域名下的所有权威记录，包括 www.google.com 的 IP 地址、邮件服务器地址等。
  • 比喻：北京市黄页”本身，直接记录了“张三”的电话号码和住址。

DNS 查询的完整流程（递归查询示例）

我们把所有概念串联起来,看看当你输入 www.google.com 并按下回车后，到底发生了什么，这个过程通常被称为递归查询。

假设你的电脑上没有缓存,且本地 DNS 服务器也不知道答案。

步骤分解：

1. 用户输入与本地检查

   • 你在浏览器输入 www.google.com。
   • 你的电脑首先会检查本地缓存和 hosts 文件（一个可以手动配置域名和 IP 对应关系的文件），如果这里有记录，就直接访问，无需查询 DNS。

2. 联系本地 DNS 服务器

   • 如果本地没有,你的计算机会向你的网络服务提供商（如电信、联通）分配的本地 DNS 服务器（也叫递归解析器）发送查询请求：“请问 www.google.com 的 IP 地址是什么？”

3. 本地 DNS 服务器开始递归查询

   • 本地 DNS 服务器接收到请求后，它会代替你的电脑，开始向全球的 DNS 体系发起查询。

   • 查询 1：询问根服务器

     • 本地 DNS 服务器向根域名服务器发送请求：“请告诉我 www.google.com 的权威服务器是哪个？”
     • 根服务器看到 .com，会回答：“我不知道 www.google.com 的具体地址，但我知道负责 .com 的顶级域服务器的地址是 xxx.com。”
     • 本地 DNS 服务器记下这个地址，然后向顶级域服务器发起下一个查询。

   • 查询 2：询问顶级域服务器

     • 本地 DNS 服务器向 .com 的顶级域服务器发送请求：“请告诉我 www.google.com 的权威服务器是哪个？”
     • TLD 服务器检查自己的记录，回答：“我不知道 www.google.com 的具体 IP，但我知道 google.com 这个域名的权威服务器地址是 xxx.google.com。”
     • 本地 DNS 服务器记下这个地址，然后向权威服务器发起最后一个查询。

   • 查询 3：询问权威服务器

     • 本地 DNS 服务器向 google.com 的权威域名服务器发送请求：“请告诉我 www.google.com 的 IP 地址是什么？”
     • 权威服务器查看自己的记录,找到了 www 这条记录，并给出精确的答案：“www.google.com 的 IP 地址是 250.191.78。”

4. 返回结果并缓存

   • 本地 DNS 服务器收到最终答案 250.191.78 后，会将这个结果缓存起来（缓存时间由 TTL 值决定），然后将这个 IP 地址返回给你的电脑。

5. 建立连接

   • 你的电脑收到 IP 地址 250.191.78 后，浏览器就可以使用这个 IP 地址向 Google 的服务器发起 HTTP 请求，最终将网页内容显示给你。

DNS 记录类型

除了最常见的 A 记录（域名 -> IPv4 地址），DNS 还支持多种记录类型，以实现不同功能：

• A 记录：将域名指向一个 IPv4 地址。
• AAAA 记录：将域名指向一个 IPv6 地址。
• CNAME 记录：将一个域名指向另一个域名（别名），将 blog.google.com 指向 www.google.com。
• MX 记录：指定负责处理该域名下电子邮件的邮件服务器。
• NS 记录：指定该域名的权威域名服务器是哪些。
• TXT 记录：存储任意的文本信息，常用于验证域名所有权、SPF 邮件验证等。

DNS 是互联网不可或缺的基础设施，它的工作原理可以概括为：

1. 分层查询：从根服务器开始，逐级向下查询，直到找到最终的权威服务器。
2. 缓存机制：各级服务器（包括本地 DNS 服务器和浏览器）都会缓存查询结果，以减少后续查询次数，提高访问速度。
3. 分布式设计：将数据和查询压力分散到全球成千上万台服务器上，确保了系统的稳定和高效。

没有 DNS，我们就必须记住成百上千个枯燥的数字 IP 地址来访问网站，互联网的易用性将大打折扣，它就像一个默默无闻的翻译官，将人类友好的“名字”翻译成机器能懂的“地址”，让我们能够轻松地畅游网络。