本文详细介绍了 DNS 相关知识，包括 DNS 工作原理、如何提升域名解析速度、以及 DNS 记录与报文等内容.

1. 域名与域名服务器

在日常上网过程中，出于好记的原因，人们更喜欢在浏览器中输入网站的 域名 ，而不是 IP 地址。比如想要访问百度，则会输入 www.baidu.com ，而不是 202.108.22.5 （或者百度网站的其他 IP）.

然而计算机网络通信中所识别的标识并不是 域名 ，而是 IP 地址，因为其可以提供主机在互联网中的位置信息，而且是定长的，路由器等设备更容易处理.

为了折中人类和计算机不同的偏好，就出现了 DNS（ D omain N ame S ystem，域名系统），其主要任务是根据域名查出对应的 IP 地址.

下面先介绍一下域名和域名服务器，之后再介绍 DNS 的工作原理.

域名 由若干个英文字符串组成（不区分大小写），各字符串之间用点号『.』分隔连接，其中越靠右的表示域名级别越高.

举个例子，百度的域名为 www.baidu.com ， 其中 com 是顶级域名（一级域名）， baidu 是二级域名， www 是三级域名.

域名服务器 （也称为 DNS 服务器）负责存储域名和 IP 地址的映射关系，当我们需要获取某个域名对应的 IP 地址时，只需要从域名服务器中查询即可.

由于域名非常非常多，如果都存放在一台域名服务器中，那么不仅查询速度慢，服务器压力大，而且难以保证服务的可靠性。因此， DNS 采用了分布式的设计方案，大量的域名服务器之间通过 层次 方式组织，分布在全世界范围内.

一般而言，域名服务器可以分为以下四类:

• 根域名服务器 ：最高层级的域名服务器，因特网上一共有 13 个根域名服务器（以英文字母 A 到 M 依序命名，格式为[a~m].root-servers.net）， 每个根域名服务器都知道所有顶级域名服务器的 IP 地址 ，比如知道负责 com 域的顶级域名服务器的 IP 地址.

• 顶级域名服务器 ：对于每个顶级域名，如 com、org、edu 等，都有对应的顶级域名服务器。 顶级域名服务器知道其所管理的所有权威域名服务器的 IP 地址 ，比如负责 com 域的顶级域名服务器知道负责 baidu.com 域的权威域名服务器的 IP 地址.

• 权威域名服务器 ：一个网站需要将其域名和 IP 地址注册到相应的权威域名服务器中，比如网站 www.baidu.com 的域名和 IP 地址就存储在负责 baidu.com 域的权威域名服务器中.

• 本地域名服务器 ：本地域名服务器不属于上述域名服务器的层次结构，但是它对域名系统非常重要。每个 ISP（如一个大学、一个公司）都有一个本地域名服务器（也叫默认域名服务器）。 具体在下一节中介绍 .

2. 域名解析流程

知道了域名和域名服务器的基础知识后，我们来了解一下 域名解析 的具体流程，以输入百度域名为例，看看我们的主机是如何得到 www.baidu.com 的 IP 地址的.

1. 请求主机向本地域名服务器发送 DNS 查询报文，询问 www.baidu.com 的 IP 地址是什么；
2. 本地域名服务器转发此查询报文到 根域名服务器 ；
3. 根域名服务器 发现要查询的顶级域名为 com ，于是向本地域名服务器发送响应报文，报文中封装了负责 com 域的顶级域名服务器的 IP 地址列表；
4. 本地域名服务器收到根域名服务器响应的报文后，选择其中一个 顶级域名服务器 的 IP 地址，并向其发送查询报文；
5. 顶级域名服务器 发现要查询的二级域名为 baidu ，于是向本地域名服务器发送响应报文，报文中封装了负责 baidu.com 域的权威域名服务器的 IP 地址列表；
6. 本地域名服务器收到顶级域名服务器响应的报文后，选择其中一个 权威域名服务器 的 IP 地址，并向其发送查询报文；
7. 权威域名服务器 通过查询数据库，找到 www.baidau.com 的 IP 地址，并将此信息封装为一个响应报文，发送给本地域名服务器；
8. 本地域名服务器将响应报文发送给原请求主机。我们的主机就知道了百度的 IP 地址，DNS 查询过程结束。

在此过程中，请求主机与本地域名服务器之间的交互称为 递归查询 ，而本地域名服务器与域名服务器层次结构中相关服务器的交互称为 迭代查询 .

请求主机是如何知道本地域名服务器的 IP 地址的?

当用户插上网线或者连上 WIFI 后，电脑会通过 DHCP 协议分配一个 IP 地址，与此同时，也会获取到本地域名服务器的 IP 地址！ 。

本地域名服务器是如何知道根域名服务器的 IP 地址的?

因特网上一共有 13 个根域名服务器，它们的 IP 地址是固定不变的，因此被集成在了操作系统中，每台电脑都知道！ 。

为了解析出百度域名的 IP 地址，一共发送了 8 份 DNS 报文。用户本来只是想和百度的服务器进行交互，却耗费了大量的时间进行域名解析， 如果每次都这样搞，岂不是得慢死？因此就需要有一些提升域名解析速度的方式.

3.  提升域名解析速度

（1）TCP or UDP

我们都知道， TCP 相较于 UDP 更可靠，但是速度更慢 .

DNS 应该采用哪个传输层协议呢?

• 如果采用 TCP 协议，不仅需要三次握手建立连接，而且需要进行拥塞控制等，那么域名解析速度将慢成龟速，不利于用户体验。
• 如果采用 UDP 协议，万一丢包了怎么办？如果解析不出来 IP，怎么访问目标网站？不利于用户体验。

实际上， DNS 主要使用 UDP，在特殊情况下，也会使用 TCP，端口号都是 53 .

一般情况下，DNS 报文都比较小， 只需要一个包就能承载所有信息 。既然只有一个包，就无需考虑哪个包未送达，直接重发一个包即可，因此无需使用 TCP 那样复杂的协议，直接使用 UDP 协议，DNS 协议自己处理超时和重传问题，以提供可靠性服务.

当然有的时候 DNS 报文比较大，比如响应报文中可能一个域名包含有很多 IP 记录。当服务器响应时，会将报文中的 TC 标志位设置为 1，表示响应长度超过了 512 字节，此报文仅仅返回前 512 字节。当我们的主机收到响应后，就会使用 TCP 协议重发原来的查询请求，以获取完整报文.

此外，为了防止本地域名服务器（主域名服务器）宕机而导致无法对域名进行解析，本机还需要设置一个辅助域名服务器。 当主域名服务器宕机后，由辅助域名服务器继续提供域名解析的服务。 辅助域名服务器会定时（通常是每隔 3小时）向主服务器发送查询请求以实现同步，此时传输数据较多，因而使用 TCP 协议.

（2）DNS 缓存

即使采用 UDP 协议，但是如果每次都需要从根服务器开始一层一层的查询，仍然很慢，且处于层级结构中的域名服务器将会接收到大量的请求，处理速度进一步降低！ 。

为了提升域名解析速度并减轻域名服务器的压力，DNS 广泛使用了 缓存 技术.

当用户访问了某个网站后，本地域名服务器会将解析出的域名和 IP 地址的映射关系缓存一定时间。 在缓存过期前，用户再访问相同网站时，本地域名服务器就可以直接返回查询结果 ，而无需再去询问根域名服务器、顶级域名服务器等，这样就能大大减少传输的 DNS 报文数量！ 。

实际上，不仅在本地域名服务器中设置了高度缓存，用户主机也有缓存。对于 Windows 电脑，可以通过命令 ipconfig/displaydns 查询当前 DNS 缓存，比如当我访问了百度后，本机就会缓存以下信息:

缓存虽然提升了 DNS 解析速度，但并不能保证一致性，因为一个网站的域名和 IP 地址的映射关系并不是永久不变的，可能缓存的解析结果已失效，因而 DNS 缓存时间不能设置太大！ 。

Windows 电脑也可以通过命令 ipconfig/flushdns 清空本机缓存.

（3）切换本地域名服务器

前面提到，在进行域名解析时，主机会向本地域名服务器发起 递归查询 ，如果本地域名服务器的性能较差，或者未正确配置缓存，那么我们上网的速度将会变得非常慢，因此 选择一个好的本地域名服务器将有助于提升冲浪速度 ！ 。

默认情况下，本机在联网时会通过 DHCP 协议自动获得一个 DNS 服务器地址，那么如果此服务器性能不好，该如何更换呢?

以 Windows 为例，可以通过 控制面板 —> 网络和 Internet —> 网络连接 —> Internet 协议版本4(TCP/IPv4) 修改本地域名服务器的 IP 地址.

互联网上常见的 公共 DNS 服务器 的 IP 地址如下:

	首选 DNS 服务器地址	备用 DNS 服务器地址
阿里	223.5.5.5	223.6.6.6
腾讯	119.29.29.29	182.254.116.116
百度	180.76.76.76	114.114.114.114
谷歌	8.8.8.8	8.8.4.4
114DNS	114.114.114.114	114.114.115.115

一般情况下，自动获取的本地域名服务器与主机位于同一个子网中，速度都挺快的。但是如果在上网过程中，发现打开网页的速度很慢，也可以尝试使用上面的公共 DNS 服务器，说不定速度会有所改善.

4. DNS 记录和报文

实际上，域名服务器中保存并不仅仅是域名和 IP 地址，而是保存了一个资源记录（Resource Record，RR）.

一个资源记录包含四部分内容，分别是 Name ， Value ， Type ， TTL .

TTL 指的是记录的生存时间，以秒为单位，它决定了缓存此记录的过期时间.

Name 和 Value 的含义随着 Type 的不同而不同，举几个常见例子:

• 当 Type = A 时（A 是 Address 缩写，也可用编号 1 表示），Name 表示域名，Value 表示对应的 IP 地址 ，如（ www.example.com，93.184.216.34，A，86400 ）。
• 当 Type = NS 时（NS 是 Name Server 缩写，也可用编号 2 表示），Name 表示一个域，Value 为负责该域解析的域名服务器的域名 ，如（ baidu.com，ns1.baidu.com，NS，172800 ），此记录用于沿着层级结构查询链来路由 DNS 查询。

如果一台域名服务器是用于某特定域名的权威域名服务器，那么其将会有一条包含该域名的 A 记录.

如果一台域名服务器不是用于某特定域名的权威域名服务器，那么其将包含一条 NS 记录，该记录用来指定该域名由哪个域名服务器来进行解析；除此之外，它还将包含一条 A 记录，该记录提供了在 NS 记录中 Value 字段中的域名服务器的 IP 地址.

接下来介绍一下 DNS 报文的具体内容。DNS 报文分为两类： 查询报文 和 回答报文 ，二者有着相同的格式，如下图所示:

• 事务 ID ：用于标识 DNS 查询的标识符。查询报文和其对应的回答报文有着相同的事务 ID，因此通过它可以区分 DNS 回答报文是对哪个请求进行响应的。
• 标志 ：此字段中含有若干标志，比如有一个『QR』标志位用于指出此报文是查询报文（0）还是回答报文（1），再比如有一个『TC』标志位用于指出此报文长度是否大于 512 字节。
• 问题数 ：对应于下面查询问题的数量（支持同时查询多个域名，通常为一个）。
• 回答资源记录数 ：对应于下面回答问题相关资源记录的数量（一个域名可能有多个 IP 对应，那么将会有多个回答记录）。
• 权威资源记录数 ：对应于下面权威域名服务器相关资源记录的数量。
• 附加资源记录数 ：对应于下面附加信息相关资源记录的数量。
• 查询问题 ：此区域为查询内容，包含查询域名和查询类型（如   www.example.com，A ）。
• 回答问题 ：此区域为查询结果，包含一到多条资源记录（如 www.example.com，93.184.216.34， A，300 ）。
• 权威域名服务器 ：此区域为其他权威域名服务器的记录，即含有指向权威域名服务器的资源记录，用以继续解析过程。（如 baidu.com，ns1.baidu.com，NS，172800 ）。
• 附加信息 ：此区域为其他有帮助的信息，比如提供权威域名服务器所对应的 IP 地址。

最后，使用 Wireshark 抓一个 DNS 查询报文和回答报文:

查询报文:

回答报文:

最后此篇关于DNS是如何影响你冲浪速度的？的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于DNS是如何影响你冲浪速度的？的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。