DNS，这篇给你讲明白了( 二 ) _DNS

DNS 最早的设计是只有一台 DNS 服务器。这台服务器会包含所有的 DNS 映射。这是一种集中式单点设计，这种设计并不适用于当今的互联网，因为互联网有着数量巨大并且持续增长的主机，这种集中式的设计会存在以下几个问题

单点故障(a single point of failure)，单点通常上只有一台 DNS 服务器，如果 DNS 服务器崩溃，那么整个网络随之瘫痪。
通信容量(traaffic volume)，单个 DNS 服务器不得不处理所有的 DNS 查询，这种查询级别可能是上百万上千万级。
远距离集中式数据库(distant centralized database)，单个 DNS 服务器不可能靠近所有的用户，假设在美国的 DNS 服务器不可能临近让澳大利亚的查询使用，其中查询请求势必会经过低速和拥堵的链路，造成严重的时延。
维护(maintenance)，维护成本巨大，而且还需要频繁更新。

所以 DNS 不可能集中式设计，因为集中式设计完全没有可扩展能力，因此采用分布式设计，这种设计的特点如下。
分布式、层次数据库
分布式设计首先解决的问题就是 DNS 服务器的扩展性问题。因此 DNS 使用了大量的 DNS 服务器，它们的组织模式一般是层次方式，并且分布在全世界范围内。没有一台 DNS 服务器能够拥有因特网上所有主机的映射。相反，这些映射分布在所有的 DNS 服务器上。
大致来说有三种 DNS 服务器：根 DNS 服务器、顶级域(Top-Level Domain, TLD) DNS 服务器和权威 DNS 服务器。这些服务器的层次模型如下图所示。

文章插图

图 7-2
假设现在一个 DNS 客户端想要知道 www.amazon.com 的 IP 地址，那么上面的域名服务器是如何解析的呢？
首先，客户端会先根服务器之一进行关联，它将返回顶级域名 com 的 TLD 服务器的 IP 地址。然后客户端与这些 TLD 服务器之一联系，它将为 amazon.com 返回权威服务器的 IP 地址。最后，该客户与 amazom.com 权威服务器之一联系，它为 www.amazom.com 返回其 IP 地址。
DNS 层次结构
我们现在来讨论一下上面域名服务器的层次系统。

根 DNS 服务器，有 400 多个根域名服务器遍及全世界，这些根域名服务器由 13 个不同的组织管理。根域名服务器的清单和组织机构可以在 https://root-servers.org/ 中找到，根域名服务器提供 TLD 服务器的 IP 地址。
顶级域 DNS 服务器，对于每个顶级域名比如 com、org?.NET、edu 和 gov 和所有的国家级域名 uk、fr、ca 和 jp 都有 TLD 服务器或服务器集群。所有的顶级域列表参见 https://tld-list.com/。TDL 服务器提供了权威 DNS 服务器的 IP 地址。
权威 DNS 服务器，在因特网上具有公共可访问的主机，如 Web 服务器和邮件服务器，这些主机的组织机构必须提供可供访问的 DNS 记录，这些记录将这些主机的名字映射为 IP 地址。一个组织机构的权威 DNS 服务器收藏了这些 DNS 记录。

DNS 查询步骤
下面我们来描述一下 DNS 的查询步骤，从 DNS 解析 IP 再到 DNS 报文返回的一系列流程。