一文看懂：網(wǎng)址，URL，域名，IP地址，DNS，域名解析

時(shí)間：2022-08-25 08:42:01 | 來(lái)源：網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)

時(shí)間：2022-08-25 08:42:01 來(lái)源：網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)

今天給大家梳理一篇關(guān)于網(wǎng)址、URL、IP地址、域名、DNS、域名解析的白話長(zhǎng)文，并以簡(jiǎn)單的提問(wèn)-解答形式讓讀者更加深刻理解網(wǎng)址、URL、IP地址、域名、DNS、域名解析，希望有助于讀者的學(xué)習(xí)，面試和工作！

一、一個(gè)疑問(wèn)

在指出這個(gè)問(wèn)題之前，首先我們要清楚以下幾點(diǎn)：

• 互聯(lián)網(wǎng)上的所有數(shù)據(jù)都是存儲(chǔ)在主機(jī)(服務(wù)器)上
• 互聯(lián)網(wǎng)中的所有主機(jī)都擁有唯一的IP地址
• 互聯(lián)網(wǎng)中任意兩臺(tái)主機(jī)通信都是通過(guò)IP地址來(lái)實(shí)現(xiàn)

那么了解上述內(nèi)容之后，我們以兩臺(tái)主機(jī)最簡(jiǎn)單的通信方式——上網(wǎng)為例，為大家說(shuō)明這個(gè)疑問(wèn)是什么!

21世紀(jì)的每個(gè)人應(yīng)該都熟悉網(wǎng)上沖浪(不知道還有沒(méi)有人用這個(gè)詞)的過(guò)程，我們上網(wǎng)的實(shí)質(zhì)就是獲取網(wǎng)址對(duì)應(yīng)主機(jī)上的數(shù)據(jù)并在用戶主機(jī)上進(jìn)行展示(瀏覽器上)，那么我們就該懷疑一個(gè)問(wèn)題：

互聯(lián)網(wǎng)中的任意兩臺(tái)主機(jī)通信是依靠IP地址進(jìn)行的，而我們上網(wǎng)只是輸入的網(wǎng)址，并不是IP地址，怎么就能找到對(duì)方主機(jī)并獲取它的數(shù)據(jù)呢?

疑問(wèn)

因此，勢(shì)必存在某種機(jī)制，將網(wǎng)址解析成為了IP地址，再通過(guò)IP地址進(jìn)行通信!這個(gè)機(jī)制也是貫穿本文所有技術(shù)知識(shí)的主線!

二、網(wǎng)址

1. 網(wǎng)址是什么?

網(wǎng)址，也叫做域名，又稱URL，是互聯(lián)網(wǎng)用戶用來(lái)標(biāo)識(shí)主機(jī)的名字，該名字具有唯一性，層次性，字面意義可以表示主機(jī)的賬號(hào)、功能、性質(zhì)、所屬的地區(qū)或組織，便于所有互聯(lián)網(wǎng)用戶記憶與使用!

URL，即Uniform Resource Locator，統(tǒng)一資源定位符，用于指明互聯(lián)網(wǎng)主機(jī)的服務(wù)器及具體的網(wǎng)頁(yè)位置，URL的構(gòu)成策略與示例如下：




特點(diǎn)：網(wǎng)址命名遵循互聯(lián)網(wǎng)域名規(guī)則，且易于管理，包括分配，確認(rèn)、回收，同時(shí)與主機(jī)IP地址進(jìn)行綁定，在用戶訪問(wèn)域名時(shí)能夠高效的將網(wǎng)址映射到IP地址(高效由域名服務(wù)器保證，詳見(jiàn)后文)。

2. 網(wǎng)址的出現(xiàn)解決了什么問(wèn)題?

網(wǎng)址/域名/URL的出現(xiàn)解決了以下兩個(gè)問(wèn)題：

• 問(wèn)題一：IP地址是互聯(lián)網(wǎng)中所有主機(jī)的統(tǒng)一尋址方式，使用IP地址能夠直接訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)上主機(jī)數(shù)據(jù)、資源，但由于IP地址只是一串?dāng)?shù)據(jù)，不具有實(shí)際意義，導(dǎo)致所有互聯(lián)網(wǎng)用戶記憶起來(lái)十分困難。
• 問(wèn)題二：在Internet架構(gòu)中，幾乎所有的應(yīng)用層軟件都不是通過(guò)IP地址來(lái)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)中的主機(jī)資源，而是要求用戶輸入具有一定意義的主機(jī)名字來(lái)訪問(wèn)對(duì)應(yīng)主機(jī)的。

3. 網(wǎng)址的結(jié)構(gòu)組成

上面提到的主機(jī)名稱，也就是網(wǎng)址/域名的命名遵循了一定規(guī)則，這個(gè)規(guī)則便是由互聯(lián)網(wǎng)中的“名字管理機(jī)構(gòu)”來(lái)制定的，即域名系統(tǒng)DNS。這里先介紹下網(wǎng)址的組成：




互聯(lián)網(wǎng)中的某臺(tái)主機(jī)域名由其所屬各級(jí)域名及其自身名字共同組成(即由子域名構(gòu)成)，級(jí)別從左到右依增加，最右邊為頂級(jí)域名，最左邊為主機(jī)自己的名字，各級(jí)子域名使用“.”隔開(kāi)，常見(jiàn)的格式如下：

主機(jī)名.機(jī)構(gòu)名.網(wǎng)絡(luò)名.頂級(jí)域名 下面將詳細(xì)介紹上圖提到的域名系統(tǒng)DNS，包括DNS誕生解決了什么問(wèn)題，域名發(fā)展史，域名層級(jí)，部分頂層域名對(duì)象，域名服務(wù)器，域名解析過(guò)程與IP技術(shù)拓展!

三、DNS域名系統(tǒng)

1. DNS是什么?

DNS，英文全寫為Domain Name System，中文意思為域名系統(tǒng)，是互聯(lián)網(wǎng)中提供域名與IP地址互相映射的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。

2. DNS發(fā)展史




3. DNS解決了什么問(wèn)題?

前文已經(jīng)提到DNS域名系統(tǒng)是互聯(lián)網(wǎng)中的主機(jī)域名管理系統(tǒng)，充當(dāng)“管理員”的角色!DNS在誕生之前(ARPANET時(shí)期)，互聯(lián)網(wǎng)中的每臺(tái)主機(jī)都是用一個(gè)文件來(lái)紀(jì)錄所有的主機(jī)名及其IP地址，這個(gè)文件就是hosts.txt (現(xiàn)在是hosts文件，無(wú)后綴)，所有主機(jī)都必須定期從相應(yīng)站點(diǎn)來(lái)更新該文件，用于同步互聯(lián)網(wǎng)中主機(jī)的新增、變更、消失。

可以想象，隨著互聯(lián)網(wǎng)中的主機(jī)數(shù)量增加，hosts文件必將越來(lái)越大，在維護(hù)更新方面的難度更是激增，主機(jī)名更是頻繁發(fā)生沖突，為了解決這個(gè)問(wèn)題，1983年DNS域名系統(tǒng)問(wèn)世。

4. DNS域名層次結(jié)構(gòu)

DNS是一個(gè)分層的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，各層由域構(gòu)成，域的意義如下：

• 域表示一個(gè)區(qū)域、一個(gè)范圍
• 每個(gè)域可容納大量主機(jī)
• 每個(gè)主機(jī)必有自己的域，卻不一定有自己的域名地址
• DNS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，單個(gè)域名長(zhǎng)度一般在63個(gè)字符以內(nèi)，最長(zhǎng)不超過(guò)255個(gè)字符
• DNS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，域名中的字符限26個(gè)字母(不分大小寫)，數(shù)字，連字符“-”(不能作為子 域名首字母與末尾字母)
• 域所在服務(wù)器稱為域名服務(wù)器，主要用于將域名映射為IP地址(詳見(jiàn)后文)

DNS的域名樹(shù)由根域，頂級(jí)域，二級(jí)域及其子域構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)圖與示例如下：

下面逐一介紹各級(jí)域：

• 根域，由互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息中心(InterNIC)負(fù)責(zé)管理，用點(diǎn)“.”表示，無(wú)名稱，是域名系統(tǒng)中的最高級(jí)別域，標(biāo)準(zhǔn)域名結(jié)尾應(yīng)包含根域“.”，但實(shí)際使用中該根域都是省略的，所以大家常見(jiàn)的網(wǎng)址末尾并沒(méi)有“.”。
• 頂級(jí)域(Top-Level Domains = TLD)，隸屬于根域，是僅次于根域的下一級(jí)域，由國(guó)家頂級(jí)域(ccTLD)與通用頂級(jí)域(gTLD)共同組成。國(guó)家頂級(jí)域共有243個(gè)(即全球的國(guó)家與地區(qū)總數(shù))，而通用頂級(jí)域，也叫國(guó)際域名，其數(shù)量是隨著因特網(wǎng)的發(fā)展在逐漸增加，理論會(huì)達(dá)到無(wú)窮多個(gè)。下表羅列出了常見(jiàn)的通用頂級(jí)域名：

• 二級(jí)域，正式給組織和個(gè)人注冊(cè)使用的唯一名稱，如亞馬遜、IBM，微軟的官方網(wǎng)址(頭條不能帶網(wǎng)址)中的字眼“amazon”“ibm”“microsoft”就是這些企業(yè)注冊(cè)的二級(jí)域名。
• 二級(jí)域以下子域，在二級(jí)域中的組織機(jī)構(gòu)可以根據(jù)需要來(lái)進(jìn)一步劃分子域，如銷售部門用sale子域名，業(yè)務(wù)部門用business子域名等。

前文中已經(jīng)提到域名的出現(xiàn)是為了解決用戶記憶困難的問(wèn)題，實(shí)際在互聯(lián)網(wǎng)中并不能使用域名進(jìn)行主機(jī)間的通信，而仍然需要使用IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所以DNS系統(tǒng)在提供域名功能的同時(shí)更大的作用是能夠高效的將域名解析映射到對(duì)應(yīng)主機(jī)的IP地址。這就是即將為大家介紹的域名服務(wù)器的作用。

5. 域名服務(wù)器

域名服務(wù)器構(gòu)成了DNS中的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其功能主要是為內(nèi)外主機(jī)提供域名與IP地址的互相解析映射服務(wù)。域名服務(wù)器分布在互聯(lián)網(wǎng)的各子網(wǎng)中，每個(gè)域名服務(wù)器負(fù)責(zé)管理連接到本子網(wǎng)的所有主機(jī)，并為其提供服務(wù)，服務(wù)內(nèi)容為：

客戶機(jī)應(yīng)用程序?qū)⒛繕?biāo)主機(jī)域名發(fā)送給其所屬子網(wǎng)的域名服務(wù)器，域名服務(wù)器給該客戶機(jī)返回對(duì)應(yīng)的目標(biāo)主機(jī)IP地址;若本子網(wǎng)中的域名服務(wù)器無(wú)法查詢到目標(biāo)主機(jī)域名的IP，則根據(jù)DNS的標(biāo)準(zhǔn)IP地址解析流程提供進(jìn)一步的查詢服務(wù)，該過(guò)程將在下文“域名解析過(guò)程”中詳細(xì)介紹。

四、域名解析過(guò)程

通過(guò)域名獲取對(duì)應(yīng)IP地址的過(guò)程叫做域名解析，參與域名解析過(guò)程最重要的單元就是域名服務(wù)器，域名服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)如下：

• 根域名服務(wù)器，是全球級(jí)別最高，最重要的域名服務(wù)器，全世界共有13臺(tái)(IPv4根域名服務(wù)器，編號(hào)為A到M)，1個(gè)主根服務(wù)器和9個(gè)輔根服務(wù)器在美國(guó)，歐洲2個(gè)輔根服務(wù)器，位于英國(guó)和瑞典，亞洲1個(gè)輔根服務(wù)器，位于日本。根域名服務(wù)器只紀(jì)錄其下級(jí)頂級(jí)域名服務(wù)器的域名及其IP地址，當(dāng)?shù)图?jí)域名服務(wù)器遇到無(wú)法解析的域名時(shí)，首先會(huì)向根域名服務(wù)器求助。
• 頂級(jí)域名服務(wù)器，級(jí)別同頂級(jí)域，用于紀(jì)錄注冊(cè)在該頂級(jí)域名服務(wù)器上的所有二級(jí)域名并提供DNS查詢服務(wù)。
• 權(quán)限域名服務(wù)器，為一個(gè)區(qū)域的主機(jī)提供DNS查詢服務(wù)，如果查詢結(jié)果為空，則通知發(fā)起請(qǐng)求的DNS用戶應(yīng)到哪個(gè)權(quán)限域名服務(wù)器進(jìn)一步查詢。

☆本地域名服務(wù)器，不在上圖的域名服務(wù)器體系中，但在域名解析中扮演重要的角色。每主機(jī)發(fā)出的DNS域名查詢請(qǐng)求首先都會(huì)發(fā)送到本地域名服務(wù)器。本地域名服務(wù)器可以設(shè)立在個(gè)人，大學(xué)，公司等各種范圍內(nèi)，又叫做首選DNS(很熟悉吧)，就是我們計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接中的首選DNS：




一張圖看懂域名解析全過(guò)程：

上圖以用戶訪問(wèn)頭條網(wǎng)站為例，簡(jiǎn)明扼要的為大家講述了用戶輸入網(wǎng)址到獲取IP地址的全過(guò)程，下面我們來(lái)詳細(xì)解釋該過(guò)程：

• 用戶打開(kāi)計(jì)算機(jī)，在瀏覽器中輸入頭條網(wǎng)址后計(jì)算機(jī)將向本地DNS服務(wù)器發(fā)起域名解析請(qǐng)求。本地DNS服務(wù)器通常由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)提供，如三大運(yùn)營(yíng)商。
• 本地DNS服務(wù)器接收到用的DNS請(qǐng)求后，首先查詢其自身緩存紀(jì)錄中是否存在頭條域名對(duì)應(yīng)的IP地址，如果存在，則直接將該IP地址回傳給用戶計(jì)算機(jī);否則，將進(jìn)一步向根域名服務(wù)器發(fā)起求助。
• 由于根域名服務(wù)器只會(huì)紀(jì)錄其下級(jí)的13個(gè)頂級(jí)域名服務(wù)器，而不會(huì)直接紀(jì)錄域名與IP的映射關(guān)系，所以在接收到本地域名服務(wù)器的解析請(qǐng)求時(shí)，根域名服務(wù)器將告知本地服務(wù)器：“你所請(qǐng)求的域名由.com頂級(jí)域名服務(wù)器管理，其IP為xxx”。
• 本地DNS服務(wù)器進(jìn)一步向.com頂級(jí)域名服務(wù)器發(fā)起域名解析請(qǐng)求，由于.com域名服務(wù)器也不會(huì)紀(jì)錄域名與IP的映射關(guān)系，而是告知請(qǐng)求者去該域名所屬的域服務(wù)器上查詢，并給出其IP地址。
• 本地DNS服務(wù)器繼續(xù)向域服務(wù)器發(fā)起頭條域名解析請(qǐng)求，便會(huì)得到頭條域名對(duì)應(yīng)的IP地址，這時(shí)本地DNS服務(wù)器不僅會(huì)向用戶計(jì)算機(jī)返回IP地址，同時(shí)在其自身緩存中增加頭條域名與其IP的紀(jì)錄，從而加快其他計(jì)算機(jī)獲取頭條域名對(duì)應(yīng)IP的解析速度。

總結(jié)

本文以通俗易懂的語(yǔ)言結(jié)合實(shí)際問(wèn)題詳細(xì)闡述了網(wǎng)址、域名、IP地址、URL、域名服務(wù)器、域名解析等相關(guān)技術(shù)原理，并配置了細(xì)致的示意圖，讓內(nèi)容更易于讀者理解、記憶。希望有利于讀者的學(xué)習(xí)、工作!