你的域名是如何變成 IP 地址的？
時(shí)間：2023-02-10 07:27:01 | 來源：建站知識(shí)
時(shí)間：2023-02-10 07:27:01 來源：建站知識(shí)
我的 個(gè)人網(wǎng)站 上線了，上面可以更好的檢索歷史文章，并且可以對(duì)文章進(jìn)行留言，歡迎大家訪問
可能大家都知道或者被問過一個(gè)問題，那就是很經(jīng)典的「從瀏覽器輸入 URL 再到頁面展示，都發(fā)生了什么」。這個(gè)問題雖然簡(jiǎn)單，但是真的能夠從回答的各種細(xì)節(jié)上看出不同人之間的水平差距。
這篇文章主要是聊一聊輸入 URL 之后的第一步——
域名解析域名就類似于
http://www.google.com，而通過
ping 命令，就可以查詢到對(duì)應(yīng)域名的 IP 地址了。
那為什么又要有域名，又要有 IP 呢？
域名、IP 共存
首先還是解釋一下，為什么會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)在這種域名、IP 地址共存的情況。主要有兩個(gè)點(diǎn)：
- 提升用戶體驗(yàn)
- 提高運(yùn)行效率
分別解釋一下，IP 地址長(zhǎng)度為 32 位，平時(shí)用十進(jìn)制來表示的話，就長(zhǎng)這樣——
192.168.1.0 ，但是想象一下，如果我們要訪問某個(gè)網(wǎng)站需要讓我們輸入這么一長(zhǎng)串?dāng)?shù)字，體驗(yàn)肯定相當(dāng)差，首先記憶這么長(zhǎng)串?dāng)?shù)字對(duì)很多人來說就很痛苦，更何況我們常用的網(wǎng)站肯定不止一個(gè)。
除此之外，如果你給其他人推廣你的網(wǎng)站，你吧啦吧啦說了一大堆，然后來個(gè)「如果你感興趣，請(qǐng)?jiān)L問我們的網(wǎng)站 192.168.1.0」，然后就沒有然后了。
這也是為啥現(xiàn)在仍然在使用域名，方便人腦去記憶。
那為啥還需要 IP 地址呢？因?yàn)?IPv4 中的 IP 地址只需要
4 個(gè)字節(jié)，而用字符串表示的域名最少也需要幾十個(gè)字節(jié)，長(zhǎng)的甚至達(dá)到幾百字節(jié)，而這會(huì)大大的增加底層路由器的負(fù)擔(dān)。
這也是為啥 IP 地址仍然在被使用。人來使用域名，而路由器層則使用 IP 地址，就跟我們書寫的是我們能認(rèn)識(shí)的字符，而最終計(jì)算機(jī)認(rèn)識(shí)的是一堆二進(jìn)制一樣。
DNS 解析
知道了這個(gè)背景之后，我們就可以來看看「域名」是如果變成「IP 地址」的。
首先我們知道，會(huì)往 DNS 服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，那問題就來了，瀏覽器怎么知道 DNS 服務(wù)器的地址是啥？
答案是
提前配置好的。當(dāng)然這不是唯一的方式，DNS 也有可能通過 DHCP（
Dynamic
Host
Configuration
Protocol） 動(dòng)態(tài)分配的。
例如，MacOS 中的 DNS 配置就長(zhǎng)下面這樣。
當(dāng)然，你也可以通過命令行來查看、修改，地址在
/etc/resolv.conf 。
有了 DNS 服務(wù)器，那么你可能會(huì)覺得，接下來的事情就很簡(jiǎn)單了：
我給你傳個(gè)域名，你返給我對(duì)應(yīng)的 IP 地址即可。那問題來了，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)中有數(shù)萬臺(tái)的 DNS 服務(wù)器，我怎么知道數(shù)據(jù)在哪臺(tái)服務(wù)器上？難道要一臺(tái)一臺(tái)的遍歷請(qǐng)求這數(shù)萬臺(tái)服務(wù)器嗎？
我相信你肯定沒有感知到在瀏覽器中輸入域名到頁面展示會(huì)花費(fèi)那么久，這也說明肯定不是一臺(tái)一臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行遍歷的。
域名的組成
要了解 DNS 是如何對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化的，我們需要先知道域名的組成部分?？吹竭@，很可能你會(huì)這么想：
啥組成？不就是一堆字符串嗎？
實(shí)際上，域名是有由不同的
域組成的，每個(gè)
. 隔開的部分就是一個(gè)
域。
這里舉個(gè)例子，假設(shè)我們分析的域名為
www.google.com ，從我們平時(shí)寫快遞的收貨地址的慣性思維來看，這個(gè)域的各個(gè)部分大小可能是這樣的：
www > google > com
但是實(shí)際上并不是這樣，而是：
. > com > google > www
你甚至發(fā)現(xiàn)，最大的還是個(gè)
. 。其實(shí)完整的域名應(yīng)該是
www.google.com.，
. 代表
根域，因?yàn)楦驅(qū)τ谒械挠蛎麃碚f，意義都一樣，所以平時(shí)我們都把最后的點(diǎn)給省略了。
每個(gè)域都有自己的專屬名詞：
. > com > google > www
根域 ｜ 一級(jí)級(jí)域｜二級(jí)域名｜（子域名）｜主機(jī)名
當(dāng)然，我們知道還可以針對(duì)二級(jí)域名再劃分子域名，類似于
mail.google.com。
所以看到這，你應(yīng)該能夠理解
域名是由層次的這個(gè)概念了，我再舉個(gè)比較的通俗的例子。
com 公司的 google 部門的 www。https://mail.google.com/mail/u/0/#inbox
DNS 的分層
了解完域名的分層之后，DNS 是如何優(yōu)化
域名解析的問題就迎刃而解了，那就是——分層。
DNS 服務(wù)器會(huì)將域名的數(shù)據(jù)
分布式的存儲(chǔ)在各個(gè) DNS 服務(wù)器上，但是同一個(gè)域的數(shù)據(jù)，會(huì)存儲(chǔ)在同一臺(tái) DNS 服務(wù)器上，同一臺(tái) DNS 服務(wù)器可以存儲(chǔ)多個(gè)域的數(shù)據(jù)。
這么說可能會(huì)有些抽象，一圖勝千言，其實(shí)就是這樣：
有了對(duì)數(shù)據(jù)的分層，那么查詢數(shù)據(jù)就會(huì)很有
節(jié)奏感。
查詢域名數(shù)據(jù)
一圖勝千言，有了分層的機(jī)制，整個(gè)的查詢過程就會(huì)長(zhǎng)這樣：
首先會(huì)去配置的 DNS 服務(wù)器中查詢，這個(gè)其實(shí)一般都是本地或者內(nèi)網(wǎng)中的 DNS 服務(wù)器。如果沒有找到，就會(huì)去問
根域要，說哥們，我這里需要
www.google.com 的 IP 地址。
根域一看，我這里沒有啊，但是我知道
com 域的 DNS 服務(wù)器地址，他可能知道。
然后
com 域的 DNS 服務(wù)器一看，
www.google.com 的 IP 地址我也不知道，但是我知道
google.com 域的 DNS 服務(wù)器的地址，他可能知道，你再去問問他。
就這樣一路問下去，最終就能夠找到
www.google.com 所對(duì)應(yīng)的 IP 地址了。
根域名服務(wù)器
看了上面的流程，可能你還是會(huì)有點(diǎn)疑問。因?yàn)槿フ?DNS 服務(wù)器查詢 IP 地址時(shí)，初始的 DNS 的服務(wù)器的 IP 地址是走的本地計(jì)算機(jī)的配置的。那在分層查詢時(shí)，我怎么知道有哪些
根服務(wù)器？以及我怎么知道這些根服務(wù)器的 IP 地址是啥？
答案是內(nèi)置。
我們的設(shè)備，或者說所有能上網(wǎng)的設(shè)備都會(huì)內(nèi)置根服務(wù)器的列表?？偣灿?13 臺(tái)根 DNS 服務(wù)器，分別是
[a-m].root-servers.net ，這些根服務(wù)器的地址根本不需要查詢就能直接獲取。
當(dāng)然，稍微想想也知道，13 臺(tái)服務(wù)器是很難扛住全球互聯(lián)網(wǎng)用戶的請(qǐng)求的，實(shí)際上對(duì)于這 13 臺(tái)服務(wù)器有很多的
鏡像服務(wù)器。
眼見為實(shí)
說了這么多虛的概念，接下來我們通過
dig 命令來實(shí)際操作一下。
可以看到，在
QUESTION SECTION 下的完整域名是
www.google.com. 是帶了
根域的，那后面的這個(gè)
IN 和
A 又是啥意思呢？
這是因?yàn)?，在?DNS 服務(wù)器查詢請(qǐng)求的時(shí)候，
需要三個(gè)參數(shù)，分別是：
- 域名（例如 http://www.google.com)
- 網(wǎng)絡(luò)類型（Class 設(shè)計(jì)之初，考慮到了多種網(wǎng)絡(luò)并存的場(chǎng)景，但是目前實(shí)際上只有一種網(wǎng)絡(luò)——互聯(lián)網(wǎng)，所以該參數(shù)的值一直都會(huì)為 ——
IN ） - 類型（例如
A 表示 IP 地址，而 MX 則表示郵件服務(wù)器的地址）
而在
ANSWER SECTION 中，則是 DNS 服務(wù)的響應(yīng)結(jié)果，上圖中顯示了總有
6 條 DNS 記錄，并且在后面返回了其對(duì)應(yīng)的 IP 地址。
而其中的
69 則是 TTL，單位是秒，代表了在 69 之內(nèi)都不用再次發(fā)送請(qǐng)求了。
最下面則是統(tǒng)計(jì)的信息，本次 DNS 查詢所話費(fèi)的時(shí)間，以及請(qǐng)求的 DNS 服務(wù)器的地址和端口。這個(gè)服務(wù)器地址是我們本機(jī)配置的 DNS 服務(wù)器的地址。
眼尖的可能發(fā)現(xiàn)了，上圖中根本沒有設(shè)計(jì)到對(duì)
根服務(wù)器的請(qǐng)求。這是因?yàn)檫@個(gè)命令把這部分給
省略掉了，我們可能通過加上
+trace 命令行參數(shù)來查看詳細(xì)的
分級(jí)查詢過程。
這次我們以
www.36kr.com 來作為例子。
可以看到，上圖中列出了所有的根域名服務(wù)器，然后去找
com 域要，然后再找
36kr.com 域去要，最終是拿到了
www.36kr.com 的 IP 地址。
緩存機(jī)制
當(dāng)然，如果每次都從根服務(wù)器開始往下找，明顯是不合理的，因?yàn)橛蛎?IP 地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系本來變動(dòng)的就不頻繁，所以 DNS 服務(wù)器是都會(huì)將結(jié)果緩存的。
并且，在下圖中：
我只寫了一個(gè) DNS 服務(wù)器中有同級(jí)別的域信息，但是實(shí)際上
不同層級(jí)的域信息可能存在于同一個(gè) DNS 服務(wù)器，舉個(gè)例子，
com 域和
google.com 域可能在同一臺(tái)機(jī)器上。
但是，這個(gè)緩存是有有效期的。如果在這個(gè)有效期內(nèi) DNS 數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，那么緩存中的數(shù)據(jù)就會(huì)不正確，此時(shí)需要手動(dòng)的將 DNS 刪除。
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