什么是分层DNS系统，它是如何工作的？

分层DNS详细内容

一、DNS

DNS（Domain Name System，域名系统）是互联网的一项核心服务，它作为可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串，DNS采用分层结构的原因主要有以下几点：分层结构使得DNS系统能够轻松扩展，以容纳更多的域名和子域名；通过将域名空间划分为不同的层次，DNS系统可以实现负载均衡和容错；使得DNS系统更易于管理；可以增强系统的安全性和隐私保护；最后通过DNS的分层结构使得系统能够适应这种变化，通过添加新的顶级域名或调整域名层次结构来支持新的应用和服务。

二、DNS层级结构与分类

1. DNS层级结构

根DNS服务器：这是最高层级的服务器，全球共有13台（这一数字可能会随时间有所变化），它们分布在世界各地，负责管理顶级域名服务器的地址，当本地DNS服务器无法解析一个域名时，它会向根DNS服务器请求帮助，根DNS服务器不直接返回最终的IP地址，而是告诉本地DNS服务器下一步应该查询哪个顶级域名服务器。

顶级域名（TLD）服务器：这些服务器管理特定顶级域名下的所有二级域名。.com、.net、.org等都是常见的顶级域名，当根DNS服务器收到查询请求时，它会指导本地DNS服务器前往相应的顶级域名服务器进行查询。

权威DNS服务器：这些是由域名持有者或其ISP维护的服务器，负责特定域名的解析工作，一旦本地DNS服务器获得了权威DNS服务器的地址，它就可以直接向该服务器查询特定域名的IP地址。

本地DNS服务器：也称为解析器，通常由用户的ISP提供，它们是用户设备与互联网之间的第一层联系点，负责缓存已解析的域名信息，以减少未来查询的延迟。

2. DNS服务器分类

主DNS服务器：负责维护特定区域内所有记录的信息，并且将这些信息提供给从属或其他DNS服务器。

辅助DNS服务器：从主DNS服务器复制数据，主要用于冗余目的，确保即使主服务器出现故障，仍然可以通过辅助服务器提供解析服务。

缓存DNS服务器：这类服务器不直接参与域名解析过程，而是缓存其他DNS服务器的响应结果，以提高后续查询的速度。

公共DNS服务器：任何人都可以使用的DNS解析服务，如Google的8.8.8.8和Cloudflare的1.1.1.1，它们通常具有高性能、低延迟的特点。

三、DNS解析过程

1、客户端发起请求：当用户尝试访问一个网站时，浏览器会首先检查是否有缓存的结果；如果没有找到有效的缓存条目，则会构造一个DNS查询请求并发送给本地DNS服务器。

2、本地DNS服务器处理：如果本地DNS服务器之前已经解析过该域名，则直接返回结果；否则，它将代表客户端向外部DNS服务器进行递归查询。

3、迭代查询：本地DNS服务器从根开始，逐级向下询问直到获得目标主机的IP地址或者得知无法完成解析为止。

4、返回结果：一旦得到目标IP地址，本地DNS服务器就会将其缓存起来，并将结果发送给客户端设备。

5、客户端连接目标服务器：使用获取到的目标IP地址建立TCP/IP连接，从而完成网页浏览或其他网络通信任务。

四、资源记录类型

A记录：将完全限定域名(FQDN)映射到单个IPv4地址。

AAAA记录：类似于A记录，但用于IPv6地址。

CNAME记录：创建别名，允许多个名称指向同一资源。

MX记录：指定邮件服务器的首选顺序及位置。

TXT记录：为域名关联文本信息，常用于SPF记录以验证电子邮件发送者身份。

NS记录：指明管理特定域的权威名称服务器。

PTR记录：反向查找记录，基于IP地址查找对应的域名。

五、相关问题与解答

1. 什么是DNS缓存投毒攻击？如何防范？

DNS缓存投毒是一种网络攻击方式，攻击者通过欺骗手段向DNS服务器发送虚假信息，诱导其存储错误的IP地址与域名对应关系，这会导致用户访问恶意网站而非预期目标，防范措施包括启用DNSSEC（域名系统安全扩展）、定期清理DNS缓存、使用可信的DNS服务提供商等。

2. 为什么有时候更改了DNS记录后一段时间内仍未生效？

这种情况通常是由于各级DNS服务器之间存在缓存造成的，当您修改了DNS记录后，这些更改需要传播到整个互联网上的各级缓存中才能完全生效，不同ISP和地区的刷新速度可能有所不同，一般建议等待24至48小时让全球范围内的DNS服务器逐步更新其缓存记录。