LeoHsiao's Notes

# DNS

：域名系统（Domain Name System）协议，用于将域名解析到对应的 IP 地址。

  • 属于应用层协议，基于 UDP 通信，默认使用 53 端口。

# 域名

  • 域名（Domain name ，DN）是一个字符串，映射到一个 IP 地址，相当于该 IP 地址的别名。

    • 使用 IP 可以定位一个主机，但是 IP 不方便记忆，因此 1980 年代发明了域名。
    • 一个域名可以映射到多个 IP ，一个 IP 可以被多个域名映射。
    • 例：用户在浏览器中输入域名 baidu.com 或其对应的 IP ，都可以访问百度网站。
      • 但计算机必须先在本机解析出域名对应的 IP ，才能进行基于 IP 协议的 TCP 通信。
    • 用户可以找某个域名服务商购买一个域名，配置 DNS 解析规则。

  • 域名的格式为 xx[.xx]... ，由多个字段组成，字段之间用点号分隔。

    • 只能包含小写字母、数字、连字符 - ，有的情况会包含下划线 _ 。
    • 国际化域名（Internationalized Domain Name ，IDN）支持使用 Unicode 字符，以 ASCII 码存储。

  • 域名中的各个字段像目录路径一样划分层级，不过方向是从右向左，级别递减。

    • 所有域名从根域名 . 开始。
      • 根域名通常可以省略。例如域名 baidu.com. 通常简写为 baidu.com 。
      • 美国 ICANN 组织管理根域名，有权分配顶级域名。
    • 域名中最右侧的一个字段称为顶级域名。
      • 目前因特网存在 1k 多个顶级域名，例如：
        • com 表示商业组织。
        • cn 表示中国，由中国因特网信息中心（CNNIC）管理。
        • edu 表示教育机构。
        • gov 表示政府机构。
      • 管理顶级域名的机构有权分配二级域名，管理二级域名的机构有权分配三级域名，以此类推。
    • 例：用户可以向管理顶级域名 com 的机构申请一个二级域名 test.com ，然后自己划分三级域名 www.test.com、ftp.test.com ，还可以划分四级域名、五级域名等。
      • 这里的子域名 www 通常表示网站内部一个提供 Web 服务的主机。
      • 用户管理自己的域名时，可能使用域名的相对路径，比如 www、img.www ，比较简短，但是存在歧义。向 DNS 服务器查询域名时，只能使用 FQDN 格式。
    • 完全限定域名（Fully Qualified Domain Name，FQDN）：从顶级域名开始的完整域名路径，例如 www.test.com 。

# DNS 服务

  • DNS 服务的一般流程：
    1. 当计算机要解析一个域名时，先查询自己的 DNS 缓存。若没有命中缓存，则向本地 DNS 服务器发送查询请求。
    2. 如果本地 DNS 服务器也没有缓存该 DNS 记录，则将查询请求转发给上游的 DNS 服务器。
      • 以此类推，最上游的是有权注册该域名的 DNS 服务器，称为权威 DNS 服务器。
      • 下游的 DNS 服务器通常会缓存上游的 DNS 记录。
  • DNS 协议是明文通信，因此可能泄露隐私、被篡改。有几种加密 DNS 的方案：
    • DoT（DNS over TLS）：基于 TLS 协议加密传输 DNS 消息，默认使用 TCP 853 端口。
    • DoH（DNS over HTTPS）：基于 HTTPS 协议加密传输 DNS 消息，默认使用 TCP 443 端口。
    • DoQ（DNS over Quic）：基于 QUIC 协议加密传输 DNS 消息，默认使用 UDP 8853 端口。

# DNS 服务器

：用于为其它主机提供 DNS 服务。

  • DNS 服务器主要通过 UDP 广播信息，有时也会通过 TCP 发送和接收 DNS 数据库。

  • DNS 服务器会记录一些域名的解析规则，称为 DNS 记录。

    • DNS 记录分为多种类型，例如：
      A         # Address ，将域名解析到一个 IPv4 地址
AAAA      # 将域名解析到一个 IPv6 地址
CNAME     # Canonical Name ，将域名解析到另一个域名
MX        # Mail eXchange ，将域名解析到一个邮件服务器
NS        # Name Server ，记录管理该域名的下游 DNS 服务器的域名
PTR       # Pointer ，将 IP 地址反向解析到域名
SRV       # Service ，将域名解析到 IP 地址和 TCP/UDP 端口
TXT       # 将该域名解析到一段字符串
    • 例：
      www.test.com  A  1.1.1.1
www.test.com  A  1.1.1.2    # 可以给同一个域名添加多条 DNS 记录，解析到多个 IP 地址，然后根据权重随机生效，实现负载均衡
ftp.test.com  A  1.1.1.3
*.test.com    A  1.1.1.4    # 可以使用通配符，表示匹配任意子域名。这不会匹配主域名 test.com
    • 每条 DNS 记录可以设置 TTL（Time to live），表示建议下游服务器缓存它的时长，通常为 10 分钟。
    • 可以给不同网络线路，添加不同的 DNS 记录。比如对于电信用户、联通用户，将域名解析到不同的 IP 。对于中国用户、美国用户，将域名解析到不同的 IP 。

  • 目前因特网存在 13 组根域名服务器。

    • 可通过三级域名 [a-m].root-servers.net 查询到根域名服务器的 IP 地址。
      • 不过这些 IP 地址一般不会变化，会被下游 DNS 服务器长时间缓存。
    • 根域名服务器记录了各个顶级域名的 DNS 服务器的地址，而后者记录了各个二级域名的 DNS 记录。

  • 例如 8.8.8.8 是 Google 公司公开提供的 DNS 服务器。

# 备案

  • 如果将域名解析到 IP 位于中国大陆的服务器，则需要办理 ICP 备案。
    • 如果使用国外服务器，则不需要备案。
    • 主域名备案之后，子域名不需要备案。
  • 提供云服务器的平台一般拥有 ICP 接入商的资格，可以协助用户办理备案。
    • 备案时，需要说明网站用途，提交个人或企业的证件资料。
    • 经营性网站需要办理 ICP 许可证，非经营性网站需要办理 ICP 备案。
  • 中国政府要求 ICP 接入商履行以下义务：
    • 受理用户的备案申请。
    • 检查所有的 HTTP 请求，如果发向未经备案的服务器，则断开其 TCP 连接。
    • 定期检查已备案网站的内容，是否符合备案用途。