HTTP - 5. 域名 - Powered by Discuz! Archiver

清风涛 發表於 2021-2-19 15:01:00

HTTP - 5. 域名

<h3 id="域名的出现">域名的出现</h3>
IP 协议的职责是“网际互连”，它在 MAC 层之上，使用 IP 地址把 MAC 编号转换成了四位数字，这就对物理网卡的 MAC 地址做了一层抽象。 
例如，分为 A、B、C、D、E 五种类型，公有地址和私有地址，掩码分割子网等。只要每个小网络在 IP 地址这个概念上达成一致，不管它在 MAC 层有多大的差异，都可以接入 TCP/IP 协议栈，最终汇合进整个互联网。但接入互联网的计算机越来越多，IP 地址的缺点也就暴露出来了，最主要的是它“对人不友好”，虽然比 MAC 的 16 进制数要好一点，但还是难于记忆和输入。 
解决办法： 
在 IP 地址之上再来一次抽象，把数字形式的 IP 地址转换成更有意义更好记的名字，在字符串的层面上再增加“新玩法”。于是，DNS 域名系统就这么出现了。
<h3 id="域名的形式">域名的形式</h3>
<ul>
<li>域名是一个有层次的结构，是一串用“.”分隔的多个单词，最右边的被称为“顶级域名”，然后是“二级域名”，层级关系向左依次降低。</li>
<li>最左边的是主机名，通常用来表明主机的用途，比如“www”表示提供万维网服务、“mail”表示提供邮件服务，不过这也不是绝对的，名字的关键是要让我们容易记忆。</li>
<li><code>www.baidu.com</code>
<ul>
<li>这里的“com”就是顶级域名，“baidu”是二级域名，“www”则是主机名。使用这个域名，DNS 就会把它转换成相应的 IP 地址，就可以访问该网站了。</li>
</ul>
</li>
<li>域名不仅能够代替 IP 地址，还有许多其他的用途。
<ul>
<li>在 Apache、Nginx 这样的 Web 服务器里，域名可以用来标识虚拟主机，决定由哪个虚拟主机来对外提供服务。</li>
<li>域名本质上还是个名字空间系统，使用多级域名就可以划分出不同的国家、地区、组织、公司、部门，每个域名都是独一无二的，可以作为一种身份的标识。</li>
<li>因为这个特性，域名也被扩展到了其他应用领域，比如 Java 的包机制就采用域名作为命名空间，只是它使用了反序。如果极客时间要开发 Java 应用，那么它的包名可能就是“org.geekbang.time”。</li>
<li>而 XML 里使用 URI 作为名字空间，也是间接使用了域名。</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h3 id="域名的解析">域名的解析</h3>
就像IP 地址必须转换成 MAC 地址才能访问主机一样，域名也必须要转换成 IP 地址，这个过程就是“域名解析”。 
目前全世界有几亿个站点，有几十亿网民，而每天网络上发生的 HTTP 流量更是天文数字。这些请求绝大多数都是基于域名来访问网站的，所以 DNS 就成了互联网的重要基础设施，必须要保证域名解析稳定可靠、快速高效。
<ul>
<li>DNS 的核心系统是一个三层的树状、分布式服务，基本对应域名的结构：
<ul>
<li>根域名服务器（Root DNS Server）
<ul>
<li>管理顶级域名服务器，返回“com”“net”“cn”等顶级域名服务器的 IP 地址；</li>
</ul>
</li>
<li>顶级域名服务器（Top-level DNS Server）
<ul>
<li>管理各自域名下的权威域名服务器，比如 com 顶级域名服务器可以返回 apple.com 域名服务器的 IP 地址；</li>
</ul>
</li>
<li>权威域名服务器（Authoritative DNS Server）
<ul>
<li>管理自己域名下主机的 IP 地址，比如 apple.com 权威域名服务器可以返回 www.apple.com 的 IP 地址。 
<img src="https://github.com/llliyufeng/http-note/blob/main/pic/DNS%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E7%BB%93%E6%9E%84.png?raw=true" alt="DNS 的核心系统" loading="lazy"></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li>在这里根域名服务器是关键，它必须是众所周知的，否则下面的各级服务器就无从谈起了。目前全世界共有 13 组根域名服务器，又有数百台的镜像，保证一定能够被访问到。</li>
<li>有了这个系统以后，任何一个域名都可以在这个树形结构里从顶至下进行查询，就好像是把域名从右到左顺序走了一遍，最终就获得了域名对应的 IP 地址。</li>
<li>例如，要访问“www.apple.com”，就要进行下面的三次查询：
<ul>
<li>访问根域名服务器，它会告诉“com”顶级域名服务器的地址；</li>
<li>访问“com”顶级域名服务器，它再告诉“apple.com”域名服务器的地址；</li>
<li>最后访问“apple.com”域名服务器，就得到了“www.apple.com”的地址。</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h3 id="减轻域名解析的方法">减轻域名解析的方法</h3>
<h4 id="缓存">缓存</h4>
<ul>
<li>虽然核心的 DNS 系统遍布全球，服务能力很强也很稳定，但如果全世界的网民都往这个系统里挤，即使不挤瘫痪了，访问速度也会很慢。所以在核心 DNS 系统之外，还有两种手段用来减轻域名解析的压力，并且能够更快地获取结果，基本思路就是“缓存”。
<ul>
<li>许多大公司、网络运行商都会建立自己的 DNS 服务器，作为用户 DNS 查询的代理，代替用户访问核心 DNS 系统。这些“野生”服务器被称为“非权威域名服务器”，可以缓存之前的查询结果，如果已经有了记录，就无需再向根服务器发起查询，直接返回对应的 IP 地址。</li>
<li>这些 DNS 服务器的数量要比核心系统的服务器多很多，而且大多部署在离用户很近的地方。比较知名的 DNS 有 Google 的“8.8.8.8”，Microsoft 的“4.2.2.1”，还有 CloudFlare 的“1.1.1.1”等等。</li>
</ul>
</li>
<li>其次，操作系统里也会对 DNS 解析结果做缓存，如果你之前访问过“www.apple.com”，那么下一次在浏览器里再输入这个网址的时候就不会再跑到 DNS 那里去问了，直接在操作系统里就可以拿到 IP 地址。</li>
<li>另外，操作系统里还有一个特殊的“主机映射”文件，通常是一个可编辑的文本，在 Linux 里是“/etc/hosts”，在 Windows 里是“C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts”，如果操作系统在缓存里找不到 DNS 记录，就会找这个文件。</li>
<li>有了上面的“野生”DNS 服务器、操作系统缓存和 hosts 文件后，很多域名解析的工作就都不用“跋山涉水”了，直接在本地或本机就能解决，不仅方便了用户，也减轻了各级 DNS 服务器的压力，效率就大大提升了。 
<img src="https://github.com/llliyufeng/http-note/blob/main/pic/DNS%E6%9E%B6%E6%9E%84.png?raw=true" alt="DNS架构" loading="lazy"></li>
</ul>
<h3 id="域名的新玩法">域名的“新玩法”</h3>
<h4 id="重定向">重定向</h4>
因为域名代替了 IP 地址，所以可以让对外服务的域名不变，而主机的 IP 地址任意变动。当主机有情况需要下线、迁移时，可以更改 DNS 记录，让域名指向其他的机器。 
比如，有一台“buy.tv”的服务器要临时停机维护，那就可以通知 DNS 服务器：“这个 buy.tv 域名的地址变了，原先是 1.2.3.4，现在是 5.6.7.8，麻烦改一下。”DNS 于是就修改内部的 IP 地址映射关系，之后再有访问 buy.tv 的请求就不走 1.2.3.4 这台主机，改由 5.6.7.8 来处理，这样就可以保证业务服务不中断。
<h4 id="搭建一个在内部使用的-dns">搭建一个在内部使用的 DNS</h4>
因为域名是一个名字空间，所以可以使用 bind9 等开源软件搭建一个在内部使用的 DNS，作为名字服务器。这样开发的各种内部服务就都用域名来标记，比如数据库服务都用域名“mysql.inner.app”，商品服务都用“goods.inner.app”，发起网络通信时也就不必再使用写死的 IP 地址了，可以直接用域名，而且这种方式也兼具了第一种“玩法”的优势。
<h4 id="基于域名实现的负载均衡">基于域名实现的负载均衡</h4>
<ul>
<li>第一种方式，因为域名解析可以返回多个 IP 地址，所以一个域名可以对应多台主机，客户端收到多个 IP 地址后，就可以自己使用轮询算法依次向服务器发起请求，实现负载均衡。</li>
<li>第二种方式，域名解析可以配置内部的策略，返回离客户端最近的主机，或者返回当前服务质量最好的主机，这样在 DNS 端把请求分发到不同的服务器，实现负载均衡。</li>
</ul>
前面说的都是可信的 DNS，如果有一些不怀好意的 DNS，那么它也可以在域名这方面“做手脚”，弄一些比较“恶意”的“玩法”，举两个例子：
<ul>
<li>“域名屏蔽”，对域名直接不解析，返回错误，让你无法拿到 IP 地址，也就无法访问网站；</li>
<li>“域名劫持”，也叫“域名污染”，你要访问 A 网站，但 DNS 给了你 B 网站。</li>
</ul>
网友总结： 
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比如你有一个网站要上线，你在域名注册商那里申请了abc.com,那么你的域名A记录就保存在这个域名注册商的DNS服务器上，该DNS服务器称为权威域名服务器。当客户端访问abc.com时，先查找浏览器DNS缓存，没有则查找操作系统DNS缓存，在这一阶段是操作系统dnscache clinet 服务进行DNS缓存的（你在任务管理器里面可以看到一个dns客户端进程，就是这玩意实现缓存的），如果还是没有则查找hosts文件中的域名记录。然后依然没有的话则访问电脑上设置的DNS服务器IP（根据本地网卡被分配的 dns server ip 来进行解析，dns server ip 一般是“非官方”的ip），比如三大营运商的dns服务器或者谷歌的8.8.8.8，此时这一层的DNS服务器称为“野生DNS缓存服务器”，也就是非权威域名服务器。如果还是没有则非权威域名服务器会去查找根域名服务器-顶级域名服务器-二级域名服务器-权威域名服务器 ，这样客户端就在权威域名服务器上找到了abc.com对应的IP了，这个IP可以是多个，每次客户端请求的时候域名服务器会根据负载均衡算法分配一个IP给你。当DNS缓存失效了，则重新开始新一轮的域名请求。 
总结如下： 
浏览器缓存->操作系统dnscache ->hosts文件->非权威域名服务器->根域名服务器->顶级域名服务器->二级域名服务器->权威域名服务器。 
其中非权威域名服务器还包括LDNS（企业内网DNS服务器），三大营运商DNS，谷歌公开的DNS，微软公开的DNS等。 
另外DNS请求有两种方式：递归查询和迭代查询，这方面大家可以网上了解一下。LDNS往后面查询一般是递归查询，因为公司内网是有防火墙的，全部请求通过LDNS来递归查询然后把结果给内网用户。
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http-note 笔记内容来自极客时间《透视HTTP协议》专栏--罗剑锋老师努力学习受益匪浅
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来源：https://www.cnblogs.com/liyf-98/p/14416168.html

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