[域名实验室]初识域名和DNS系统（上）

刘月龙 · 发表于 2019-6-8 00:21

即日起本技术宅准备分享一些干货，不一定针对新人，有些基础概念可能城里的老人也可以一起交流探讨。
本文原载“域名实验室”微信公众号。

初识域名和DNS系统（上）

其实每个使用互联网的人，不论是使用电脑还是移动设备，您在可能还不熟悉它是什么的时候，就在不知不觉中频繁地使用它了。这就是域名系统（DNS, Domain Name System）。

在互联网上，每一个主机都有一个或多个数字地址（IP地址）。数字地址不容易记忆，就像我们只能记得几个最亲近的人的手机号码一样，其他的人如果我们需要联系，一般要根据人名来查询通讯录。网络上的主机也是一样，为了标识这些主机，需要给互联网上的主机起名字以便区分。为了方便地命名、管理和查询互联网上的主机信息，人们发明了域名系统（DNS）。DNS就是这些主机的通讯录，它是一个分布式的数据库，用来存储这些名字信息。相应地，存储这些信息的主机，就称为名字服务器。

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2019-6-8 00:39 上传

整个DNS数据库用图来表示，就像一棵倒置的树，根在顶端，枝干和叶子在下面。DNS系统以节点划分，最上面的树根就是根节点。根节点下面分布一级一级的子节点。从每一个节点向下看去，连同这个节点，形成了一颗子树。这个节点可以看成是子树的根。每一棵这样的树或者子树，就是DNS系统中的一个域。某棵子树的根节点，就是那个域的根节点。比如，上图中从“CN”向下看，就是CN域。每个域都有唯一的名字，就是域的域名（domain name）。域名标识它在数据库中的位置。在DNS中，域名是从域根所在节点到整棵树的根节点的标号的顺序连接，标号间用“.”来分隔。像 “nslab.com” 这样的一串字符，就是从节点nslab一直向树根读去，每经过一个节点就加上一个“句点”，这个句点是英文字符的句号。根节点的句点一般省略不写。这就是一个域名。像“实验室.中国”这样的一组中文字符，也是一个域名。后续我们会谈及，凡是涉及非英文字符的域名，其实在DNS系统中的内码都是英文域名的格式，配以相应的编码规则（Punycode编码），使得在应用层面可以扩展支持多种语言。这就是“国际化域名（IDN）”。含有中文的国际化域名，即中文域名。中文域名在使用中可以使用中文句号作为分隔符。这需要应用程序支持，应用程序在向名字服务器发起查询的时候，会转换成英文句点。

根节点下面的第一个节点，对应的域叫做顶级域。顶级域的名字，就是顶级域名。目前，顶级域中，最主要的是“通用顶级域（gTLD）”和“国别顶级域(ccTLD)”两大类。比如，“com”是最大的通用顶级域，“CN”和“中国/中國”是我们国家的国别顶级域。除此以外，还有“基础顶级域（infrastructureTLD，即arpa域，用于存储IP地址反向解析数据）”等。除国别顶级域以外的顶级域均归属ICANN（互联网名称和数字地址分配机构）管理，国别顶级域归属各国家（或地区）政府管理。整个域名系统根服务器归属IANA管理（现在的IANA可以理解为是分管核心技术的ICANN分支机构）。ICANN或各国（地区）为自己负责的顶级域认证并授权相应的注册局（Registry）运维。注册局不是一成不变，有可能会由一个机构换为另一个机构。当前，com、net、edu、tv、cc、name等域的注册局是Verisign公司，org域的注册局是PIR（Afilias负责技术运维），info域的注册局是 Afilias 公司。cn域的注册局是CNNIC（中国互联网络信息中心），其中edu.cn子域的注册局角色实际是中国教育和科研计算机网。近些年来，ICANN开放了顶级域的新增和注册，出现了很多新顶级域，顶级域的数目不再是固定不变的，而是随时在增加。所有的顶级域实时信息见IANA网站：
http://www.iana.org/domains/root/db

DNS系统信息的存储载体是名字服务器。DNS分层设置名字服务器，其中根域的名字服务器有13台。根名字服务器对应的IP地址是定期公布的。除了根名字服务器的信息之外，所有域的具体权威信息都需要查询对应于它们自己的名字服务器。名字服务器中存储的某域的信息，不含已授权出去的子域的具体数据，这部分叫做区。名字服务器处理的数据都是区数据。区中的数据以资源记录的形式存储。名字服务器响应对其中存储的区数据的查询。还有一种特殊的名字服务器，它被配置成支持递归查询，提交给它的DNS资源记录查询请求，它会逐级询问（如果没有缓存记录，将从根名字服务器开始）并最终给出查询结果，一般我们称这样的名字服务器为解析器。由它完成的对域名资源记录递归查询的过程，称为域名的解析。我们打开电脑的网络连接配置，就会看到里面填写的“DNS服务器”一项，这就是负责给我们这台电脑所有的域名解析请求提供服务的解析器。它一般是网络接入商（比如中国电信）给我们提供的。也可以自己构建，或者采用第三方提供的公共解析服务器。

在下一篇，我们会具体讨论域名解析的过程，体会DNS分布式数据库是如何巧妙设计的。

自由 · 发表于 2019-6-8 07:59

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刘月龙 · 发表于 2019-6-22 00:14

自由发表于 2019-6-8 07:59
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谢谢

刘月龙 · 发表于 2019-6-22 00:16

倒数第二自然段更新如下：

DNS系统信息的存储载体是名字服务器。DNS分层设置名字服务器，其中根域的名字服务器逻辑上有13台（实际上会存在anycast/shared unicast技术，所以物理上会多于13台）。根名字服务器对应的IP地址是定期公布的。除了根名字服务器的信息之外，所有域的具体权威信息都需要查询对应于它们自己的名字服务器。名字服务器中存储的某域的信息，不含已授权出去的子域的具体数据，这部分叫做区。名字服务器处理的数据都是区数据。区中的数据以资源记录的形式存储。名字服务器响应对其中存储的区数据的查询。访问名字服务器的客户端程序被称为解析器。解析器向名字服务器发起查询请求，查询有两种形式，递归查询和非递归查询（也叫迭代查询）。一般域的权威服务器被配置成仅支持非递归查询，为解析器服务的名字服务器（一般位于网络本地）被配置成支持递归查询，解析器提交给它的递归查询请求，它会逐级询问（如果没有缓存记录，将从根名字服务器开始）并最终给出查询结果，一般这样的查询过程我们称为域名的解析。我们打开电脑的网络连接配置，就会看到里面填写的“DNS服务器”一项，这就是负责给我们这台电脑解析器提供服务的名字服务器。它一般是网络接入商（比如中国电信）给我们提供的。也可以自己构建，或者采用第三方提供的公共解析服务器。

sunnystudy · 发表于 2019-6-22 00:21

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