DNS访问只需9个步骤 _DNS

又到了招聘季了，前两天遇到一个面试的小伙伴，他说面试官和他聊得很投机，无意中谈到了DNS请求的过程。他一时语塞随便应付了两句，虽然对方没有追问的意思，但最后面试结果也并不理想。本着边面试边学习的态度，我们来看看DNS请求的过程中涉及到的定义和原理。
DNS的含义和结构
众所周知，在互联网中是用IP来标识一台服务器的。IP地址虽然能够代表一台设备，但是由于记忆起来比较困难，所以将其替换成一个能够理解和识别的名字，这个名字我们称作为域名。例如：www.51cto.com 就是一个域名，在域名后面会定义一个IP地址用来指向网站服务器。那么问题来了，谁来做这个从域名到IP地址的对应呢？答案是通过DNS来实现。
DNS 是域名系统（Domain Name System ，缩写：DNS）是互联网的一项服务。它将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，在数据库中保存域名与IP的对照关系，从而使人更方便地访问互联网。
DNS解析是分布式存储的，从结构上来说最顶层是，根域名服务器（ROOT DNS Server），存储260个顶级域名服务器的IP地址。对于Ipv4来说全球有13个根域名服务器，它储存了每个域（如.com .net .cn）的解析和域名服务器的地址信息。简单的说，根域名服务器就是存放顶级域名服务器地址的。
在根域名服务器下一级就是，顶级域名服务器。例如.com的域名服务器，存储的是一些一级域名的权威DNS服务器地址(如toutiao.com的DNS) 。
顶级域名又称一级域名，顶级域名可以分为三类，即gTLD、ccTLD和New gTLD：

gTLD：国际顶级域名（generic top-level domains ， gTLD），例如：.com/.net/.org等都属于gTLD；
ccTLD：国家和地区顶级域名（country code top-level domains ，简称ccTLD），例如：中国是.cn域名，日本是.jp域名；
New gTLD：新顶级域名（New gTLD），例如：.xyz/.top/.red/.help等新顶级域名。
顶级域名服务器就是根据上面三类保存域名IP对应数据的。

在顶级域名服务器下面一级就是，本地域名服务器（Local DNS）一般是运营商的DNS ，主要作用就是代理用户进行域名分析的。
如图1 所示， DNS域名服务器分为三级，从上到下分别是根域名服务器（Root DNS Server）、顶级域名服务器（gTLD、ccTLD、New gTLD）、本地域名服务器（Local DNS Server）。

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图1 DNS 分层结构
DNS解析原理
说完DNS的结构，再来谈谈其运行原理。通过用户访问网页的过程，来描述DNS解析以及获取URL到IP映射的整个过程。其中过程比较复杂，会存在信息的来回传递。画图的过程中我们会简化信息来回传递的线段，重点放在信息传递的路径，通过9步来诠释DNS解析过程。

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图2 用户请求以及DNS解析的全过程
①用户请求通过浏览器输入要访问网站的地址，例如：www.51cto.com 。浏览器会在自己的缓存中查找URL对应IP地址。如果之前访问过，保存了这个URL对应IP地址的缓存，那么就直接访问IP地址。如果没有缓存，进入到第2步。
②通过计算机本地的Host文件配置，可以设置URL和IP地址的映射关系。比如windows下是通过C:windwossystem32driveretchosts文件来设置的， linux中则是/etc/named.confg文件。这里查找本地的Host文件，看是有IP地址的缓存。如果在文件中依旧没有找到映射关系，进入第3步。
③请求Local DNS Server ，通过本地运营商获取URL和IP的映射关系。如果在校园网， DNS服务器就在学校，如果是小区网络， DNS服务器是运营商提供的。总之这个服务器在物理位置上离发起请求的计算机比较近。Local DNS Server缓存了大量的DNS解析结果。由于它的性能较好，物理上的距离又比较近，它通常会在很短的时间内返回指定域名的解析结果。80%的DNS解析需求在这一步就满足了。如果在这一步还是没有完成DNS解析，进入第4步