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16.1 DNS域名服务原理

宋涛 收录于 Linux
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DNS域名服务原理

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本章我们开始学习 Linux 上的第一个服务，也是互联网的基础服务 DNS。之所以存在 DNS 服务是因为相对于数字形式的 ip 地址，人们更容易记住字符串，因此就有了将字符串格式的域名转换为数字格式的 ip 的需求。在互联网诞生的早期，计算机尚且属于稀缺资源，域名与 ip 地址的对应关系，保存在本地的 hosts (/etc/hosts) 文件上。随着连入互联网的主机越来越多，每个主机都保存所有域名与ip 对应的的副本已经不现实，于是就有了 DNS 服务。本节我们就来讲解 DNS 服务，内容包括:

  1. DNS 服务的原理
  2. DNS 域名解析的过程
  3. DNS 区域数据库文件
  4. 使用 bind 配置 DNS 服务

DNS 虽然是互联网的基础服务，但是实际上很少人会买域名，配置 DNS 服务器的人很少，所以很多人对 DNS 服务并不熟悉。本节我们就来讲解 DNS 服务的基本原理。

1. DNS 概述

1.1 DNS 相关概念

DNS 全称为 Domain Name Service 属于应用层协议，工作于 udp/tcp 的 53 号端口。DNS 服务工作于 udp 53 号端口，tcp 的 53 端口用于实现主从 DNS 同步。

为了分散 DNS 查询的负载，同时方便域名的管理，DNS 被组织成一个倒置的树结构。如下图所示 /images/linux_mt/dns_level.jpg

根域为 .，其下是顶级域和国家域，每个顶级域由不同的机构进行域名管理。顶级域下是二级域，我们购买的域名不是单个域名而是整个二级域，购买后可根据需要配置子域。比如，我在.com.顶级域下购买了域 tao.com.，可根据需求配置一个域名 web.tao.com.,也可以配置 image.web.tao.com.，对于域名大范围在右边，小范围在左边。

1.2 DNS 服务

上面展示的倒置树是 DNS 的结构示意图，在每个域上，都是有一个个 DNS 服务器。DNS 服务由 bind 程序提供。按照提供的服务类型，可将 DNS 服务器分为

  • 负责解析至少一个域的主名称服务器和辅助名称服务器；
  • 不负责哉解析的缓存名称服务器；

1.3 DNS 查询请求流程

/images/linux_mt/dns_parse1.jpg

/images/linux_mt/dns_parse.jpg

12 章中我们讲解了如何配置 Linux 的网络属性，/etc/resolv.conf 配置文件内配置了我们的 DNS 服务器指向。当我们在浏览器内输入 www.baidu.com 时，将按照如下的顺序查询 百度的 ip 地址:

  1. 首先会访问本地的 hosts文件，如果有记录则直接返回结果
  2. 查询本地的DNS缓存DNS，有则直接返回
  3. 向 /etc/resolv.conf 配置的 DNS 服务器发起查询请求
    • 如果域名是自己负责解析的域，DNS 服务器将直接查询数据库并返回结果；
    • 如果不是自己负责解析域，并且服务器内未缓存，DNS 服务器将向发起迭代查询
  4. 如上图所式，配置文件指向的 DNS 服务器，将帮助我们按照 DNS 的层级结构从顶至下发起迭代查询，直至查询到结果返回给我们。

因此 DNS 的查询可分为:

  • 递归查询：本机向配置的 DNS 服务器发起的即是递归查询，DNS 服务器返回给我们的是结果
  • 迭代查询：DNS 服务向上层 DNS 服务器发起的则是迭代查询，需要根据返回结果继续迭代查询。

DNS 服务器返回给我们的结果有如下几种情况:

  • 肯定答案：域名的解析结果
  • 否定答案：不存在查询的键，因此，不存在与其查询键对应的值；
  • 权威答案：由直接负责的DNS服务器返回的答案；
  • 非权威答案：由非直接负责的DNS服务器的缓存返回，有可能缓存失效

1.4 DNS 反向解析

DNS 除了将域名解析为 ip 外，还能将 ip 解析为主机名

  • 名称 –> IP：正向解析
  • IP –> 名称：反向解析

但是需要注意的是，正向反向解析的的名称空间，不是同一个空间，即正向反向解析不是同一棵树，使用的是不同的解析库文件

1.5 DNS 中的区域与域

域(domain)，FQDN（Full Qualified Domain Name）是一种逻辑概念，包括物理上的

  1. 由 FQDN --> IP 的正向解析区域(zone)
  • 由 IP --> FQDN 的反向解析区域(zone)

2. 主从 DNS 服务器

为了放置 DNS 单节点故障导致整个服务不可用，也为了平衡负载，DNS 服务器通常为主从模式

  • 主DNS服务器：为维护所负责解析的域数据库的那台服务器；读写操作均可进行；
  • 从DNS服务器：从主DNS服务器那里或其它的从DNS服务器那里“复制”一份解析库；但只能进行读操作；

2.1 主从同步方式

DNS 服务器的主从复制有如下特性:

  1. 数据库有序列号(serial),即数据库的版本号；主服务器数据库内容发生变化时，其版本号递增
  2. 从服务器会按照设置的时间间隔从主服务器同步数据
    • refresh: 刷新时间间隔,从服务器每多久到主服务器检查序列号更新状况
    • retry: 重试时间间隔, 从服务器从主服务器请求同步解析库失败时，再次发起尝试请求的时间间隔；
    • expire: 过期时长，从服务器始终联系不到主服务器时，多久之后放弃从主服务器同步数据；停止提供服务；
  3. 处理从服务器定时同步外，主服务器会在每次数据发生变更时，通知从服务器随时更新数据
  4. 数据传送(区域传送)分为如下两种，通常只会进行增量传送
    • 全量传送：axfr, 传送整个数据库；
    • 增量传送：ixfr, 仅传送变量的数据
更新于 2018-03-07
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