什么是DNS，它的主要作用是什么？

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DNS 的全面解析

一、DNS 的定义与作用

DNS，全称为 Domain Name System（域名系统），是一种用于将易于人类记忆的域名转换为计算机能够识别的 IP 地址的分布式数据库系统，在互联网中，它扮演着至关重要的角色，类似于互联网的电话簿，帮助用户通过域名方便地访问到目标服务器上的各种网络资源，如网站、电子邮件服务器等，而无需记住复杂的数字 IP 地址，当我们在浏览器中输入“www.example.com”时，DNS 会将其转换为对应的 IP 地址，使得我们的设备能够准确地找到并连接到该网站的服务器，从而获取网页内容。

二、DNS 的基本组成部分

（一）域名空间

域名空间是一个倒置的树形结构，由根域、顶级域、二级域、子域等组成。

层次	示例	说明
根域	.（点）	位于最顶层，是整个域名空间的起点，没有实际的含义，只是一个逻辑上的表示。
顶级域	.com、.org、.net 等	用于表示不同类型的组织或机构，如.com 通常代表商业机构，.org 代表非营利组织，.net 代表网络服务提供商等，随着互联网的发展，还出现了一些新的顶级域，如.xyz、.club 等，为用户提供了更多的选择。
二级域	example.com 中的“example”部分	由注册人自行选择确定，用于标识特定的组织、企业或个人，二级域是在顶级域之下的一层，是域名的核心部分，具有唯一性，一旦注册成功，其他用户就不能再注册相同的二级域名（在同一个顶级域下）。
子域	mail.example.com 中的“mail”部分	在二级域的基础上进一步细分，用于划分不同的服务或部门，一个二级域可以有多个子域，子域的存在使得一个域名可以对应多个不同的网络服务，如网站、邮件服务器、FTP 服务器等分别可以通过不同的子域来访问。

（二）域名服务器

域名服务器是存储域名信息并提供域名解析服务的计算机系统，主要有以下几种类型：

1、根域名服务器：全球共有 13 组根域名服务器，负责管理和维护整个域名空间的根域信息，以及指向顶级域名服务器的指针，它们是互联网域名解析的起点，当本地域名服务器无法直接回答一个域名查询时，会首先向根域名服务器进行查询，获取顶级域名服务器的地址，然后再依次向下查询，直到得到最终的 IP 地址。

2、顶级域名服务器：每个顶级域都对应有一个或多个顶级域名服务器，负责管理该顶级域下的所有二级域名信息，当根域名服务器将查询重定向到顶级域名服务器后，顶级域名服务器会根据查询的二级域名，返回对应的权威域名服务器的地址，这些权威域名服务器存储着该二级域名的具体解析记录。

3、权威域名服务器：对于特定的域名来说，权威域名服务器是保存该域名最完整和准确解析记录的地方，当顶级域名服务器将查询引导到权威域名服务器后，它会直接返回该域名对应的 IP 地址等信息给查询端，完成域名解析过程，对于一个企业的网站域名，其权威域名服务器通常由该企业的网络管理员或委托的域名注册商维护和管理，里面记录了该企业网站服务器的实际 IP 地址以及其他相关的域名解析信息。

4、本地域名服务器：也称为递归解析服务器或缓存域名服务器，通常由用户的网络服务提供商（ISP）或企业内部网络管理员设置，它的主要作用是为了提高域名解析的效率和减少外部网络流量，当用户的设备需要解析一个域名时，首先会向本地域名服务器发起查询请求，如果本地域名服务器已经缓存了该域名的解析结果，则直接将结果返回给用户设备；如果没有缓存，则代表用户向外部的根域名服务器、顶级域名服务器等依次进行查询，直到得到解析结果，并将结果缓存起来，以便下次查询时直接使用。

（三）域名解析协议

DNS 使用的协议主要是 UDP 和 TCP，在大多数情况下，DNS 查询使用 UDP 协议进行传输，因为 UDP 具有无连接、传输速度快的特点，适合快速查询域名解析信息，当 DNS 查询的数据包大小超过 512 字节时，或者当使用 UDP 协议查询出现错误（如超时、数据包丢失等）时，会自动切换到 TCP 协议进行查询，以确保域名解析的准确性和完整性，TCP 协议提供了可靠的连接和数据传输机制，能够保证较大的域名解析数据包能够完整地传输到目标服务器，并接收到准确的响应。

三、DNS 的工作原理

1、客户端发起查询：当用户在应用程序（如浏览器）中输入一个域名并尝试访问时，应用程序会向本地配置的 DNS 服务器发送一个域名解析请求，询问该域名对应的 IP 地址。

2、本地域名服务器解析：本地 DNS 服务器首先检查自己的缓存中是否已经存在该域名的解析记录，如果缓存中有，则直接将 IP 地址返回给客户端应用程序，完成解析过程，如果缓存中没有，本地 DNS 服务器将代表客户端向外部的根域名服务器发起查询请求，开始递归查询过程。

3、根域名服务器查询：根域名服务器收到查询请求后，根据被查询的域名的顶级域，返回对应的顶级域名服务器的 IP 地址给本地 DNS 服务器，本地 DNS 服务器然后向顶级域名服务器发起查询。

4、顶级域名服务器查询：顶级域名服务器根据二级域名的信息，返回该二级域名的权威域名服务器的 IP 地址给本地 DNS 服务器，本地 DNS 服务器接着向权威域名服务器发起查询。

5、权威域名服务器查询：权威域名服务器接收到查询请求后，在其数据库中查找该域名对应的 IP 地址记录，并将结果返回给本地 DNS 服务器，本地 DNS 服务器再将得到的 IP 地址返回给客户端应用程序，同时将解析结果缓存到本地缓存中，以便后续查询使用，这样，客户端应用程序就可以根据获得的 IP 地址与目标服务器建立连接，进行数据传输和交互。

四、DNS 的安全威胁与防范措施

（一）DNS 安全威胁

1、缓存投毒攻击：攻击者通过向 DNS 服务器的缓存中插入虚假的域名解析记录，导致用户在访问正常域名时被重定向到恶意的网站，这种攻击通常是利用 DNS 服务器缓存机制的漏洞，向服务器发送大量伪造的 DNS 响应报文，使服务器误认为这些虚假信息是正确的，并将其缓存起来，当其他用户再次查询相同域名时，就会从缓存中获得错误的 IP 地址，从而访问到恶意网站，可能会遭受信息泄露、恶意软件感染等风险。

2、DDoS 攻击：分布式拒绝服务（DDoS）攻击是针对 DNS 服务器的一种常见攻击方式，攻击者通过控制大量的僵尸主机向目标 DNS 服务器发送海量的域名解析请求，使服务器的资源被耗尽，无法正常处理合法的请求，这会导致依赖该 DNS 服务器的大量用户无法正常访问互联网资源，造成网络服务中断和瘫痪。

3、域名劫持攻击：攻击者通过非法手段获取域名的控制权限，将域名的解析记录修改为指向自己的服务器或其他恶意目的的服务器，这种攻击可能会导致用户在访问合法网站时被劫持到仿冒的网站，从而骗取用户的敏感信息，如用户名、密码、银行卡信息等，给用户带来严重的经济损失和隐私泄露风险。

（二）防范措施

1、采用安全的 DNS 协议和配置：使用支持加密传输的 DNS 协议（如 DNSSEC）来确保域名解析过程的安全性和数据的完整性，对 DNS 服务器进行合理的安全配置，如限制查询速率、设置访问控制列表等，防止恶意的查询请求和攻击行为。

2、及时更新和维护 DNS 服务器软件：定期更新 DNS 服务器软件版本，以修复已知的安全漏洞和缺陷，软件开发商会不断发布安全补丁来应对新出现的安全威胁，及时应用这些补丁可以有效降低服务器被攻击的风险。

3、部署入侵检测和防御系统：在网络环境中部署专业的入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS），实时监测网络流量和 DNS 服务器的运行状态，及时发现并阻止异常的 DNS 查询请求和攻击行为，这些系统可以通过分析网络数据包的特征、流量模式等来判断是否存在潜在的安全威胁，并采取相应的防护措施，如阻断恶意流量、报警通知管理员等。

4、加强域名注册管理：域名注册管理机构应加强对域名注册的审核和管理，要求注册人提供真实有效的信息，防止恶意注册和使用域名，提高域名注册的安全性，如采用实名认证、手机验证码验证等方式，确保注册信息的合法性和可追溯性，对于已注册的域名，应建立有效的监管机制，及时发现和处理违规使用域名的行为，如域名劫持、恶意解析等。

五、相关问题与解答

问题一：为什么有时候修改了域名的 IP 地址后，一段时间内仍然无法访问新的 IP 地址对应的网站？

答：这是因为 DNS 缓存的存在，当您修改了域名的 IP 地址后，之前查询过该域名的设备或本地 DNS 服务器可能仍然缓存着旧的 IP 地址信息，在缓存有效期内，它们会继续使用旧的 IP 地址进行访问，直到缓存过期并重新查询新的 IP 地址，不同级别的 DNS 服务器缓存时间可能不同，一般本地 DNS 服务器缓存时间较短，而根域名服务器等上级 DNS 服务器缓存时间可能较长，您可以尝试清除本地设备的 DNS 缓存或等待缓存自动过期后再访问新的 IP 地址对应的网站。

问题二：如何查看自己设备的 DNS 服务器地址？

答：在不同操作系统中查看方法略有不同，在 Windows 系统中，可以通过以下步骤查看：

1、打开“控制面板”，选择“网络和 Internet”选项，然后点击“网络和共享中心”。