《计算机网络——自顶向下方法》应用层——DNS
DNS:因特网的目录服务
因特网上的主机和人类一样，可以使用多种方式进行标识。主机的一种标识方法是用它的主机名（如cnn.com）,然而，主机名几乎没有提供主机在因特网中的位置信息，由于这些原因主机也可以使用所谓的IP地址进行标识。IP地址由4个字节组成，并且有着严格的层次结构。其中每个字节都被句点隔开，表示了0~255的十进制数字，具有层次结构是因为从左到右扫描IP地址时，我们能够得到越来越具体的关于主机位于因特网何处的信息。
DNS提供的服务
域名系统（DNS）提供了主机名到IP地址转换的目录服务。
DNS是：
- 一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库；
- 一个使得主机能够查询分布式数据库的应用层协议。
DNS协议运行在UDP之上，使用53号端口。
DNS通常是其他应用层协议所使用的，包括HTTP,SMTP和FTP,将用户提供的主机名解析为IP地址。下面是应用浏览器请求URL时的一个转换过程： - 同一台用户主机上运行着DNS应用的客户端；
- 浏览器从上述URL中抽出主机名，并将主机名传给DNS应用的客户端；
- DNS客户想DNS服务器发送一个包含主机名的请求；
- DNS客户最终会受到一份回答报文，其中包含有对应于该主机名的IP地址；
- 一旦浏览器接收到来自DNS的该IP地址，它能够向位于该IP地址80端口的HTTP服务器发起一个TCP连接。
通过上面的这个过程我们也能够看到DNS给使用它的因特网应用带来了额外的时延。
除了主机名到IP地址的转换外，DNS还提供了一些重要的服务： - 主机别名
- 邮件服务器别名
- 负载分配
DNS工作机理概述
如果运行在用户主机上的某些应用程序需要将主机名转换为IP地址，这些应用程序将调用DNS的客户端，并指明需要被转换的主机名（在很多基于UNIX的机器上，进行这种转换需要调用函数gethostname（））。用户主机上的DNS接收到后，向网络红发送一个DNS查询报文。所有的DNS请求和回答报文使用UDP数据报经端口53发送。
为什么DNS不采用集中式数据库？主要是因为这种设计包含以下问题：
- 单点故障
- 局部流量过大
- 远距离延迟
-
维护
因此DNS采用的分布式的设计方案：
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分布式、层次数据库
大致来说，有三种类型的DNS服务器：根DNS服务器、顶级DNS服务器和权威DNS服务器。
还有另外一类重要的DNS，称为本地DNS服务器，每个ISP都有一台本地DNS服务器。当主机发出DNS请求时，该请求被发往本地DNS服务器，它起着代理的作用，并将请求转发到DNS层次服务器中。
域名解析是通过迭代加递归的方式进行的。
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DNS缓存
DNS缓存是DNS系统一个非常重要的特色，是为了改善实验性能并减少在因特网上到处传输DNS报文而采用的技术。
DNS记录与报文
共同实现DNS分布式数据库的所有服务器存储了资源记录（RR），RR提供了主机名到IP地址的映射。每个DNS回答报文包含了一套或者多条资源记录。
资源记录是一个包含了下列字段的4元组：
(Name, Value, Type, TTL)
TTL是该记录的生存时间，他决定了资源记录应当从缓存中删除的时间。Name和Value的值取决于Type：
- Type = A , 则Name是主机名，Value是主机名对应的IP地址；因此，一条类型为A的资源记录提供了标准的主机名到IP地址的映射；
- Type = NS，则Name是个域，Value是个知道如何获得该域中主机IP地址的权威DNS服务器主机名；
- Type = CNAME，则Value是别名为Name的主机名对应的规范主机名；
- Type = MX,Value是个别名为Name的邮件服务器的规范主机名。
