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DNS（域名系统）详解

一、DNS的出现及演化

在网络出现的早期，人们使用IP地址进行通信，随着接入网络的主机数量增多，数字标识的IP地址变得难以记忆，为了解决这个问题，UNIX系统首先引入了hosts文件，记录主机名称和IP地址的对应关系，但随着互联网规模的扩大，集中存放hosts文件的方式变得不可行，于是DNS（Domain Name System）应运而生。

DNS系统作为一个分布式数据库，通过层次化的逻辑结构，实现了域名到IP地址的映射，极大地简化了用户的记忆负担，随着解析规模的继续扩大，DNS系统也在不断演化，形成了现今的多层架构体系。

二、DNS的作用

DNS的主要作用包括正向解析和反向解析，正向解析是指根据主机名称（域名）查找对应的IP地址；而反向解析则是根据IP地址查找对应的主机域名，这一机制使得用户能够通过易于记忆的域名访问互联网资源，而无需记住复杂的IP地址。

三、DNS系统的分布式数据结构

DNS的分布数据库以域名为索引，每个域名实际上是一棵很大的逆向树中的路径，这棵逆向树称为域名空间（domain name space），域名空间的最大深度不得超过127层，每个节点可以有一个长达63个字符的文本标号，这种层次化的结构使得DNS系统具有高度的可扩展性和灵活性。

四、DNS域名解析过程

以访问pool.btc.com为例，DNS的解析过程如下：

1、操作系统首先检查本地的hosts文件是否有该网址映射关系，如果有，则直接调用该IP地址完成域名解析。

2、如果hosts文件中没有该域名的映射，则查找本地DNS解析器缓存，如果找到相应记录，则直接返回完成域名解析。

3、如果本地缓存中也没有相应记录，首先会查询TCP/IP参数中设置的首选DNS服务器，如果该服务器包含所需域名的映射关系，则返回解析结果给客户机。

4、如果首选DNS服务器不包含所需域名信息，但已缓存了该网址映射关系，则调用这个IP地址映射完成域名解析。

5、如果首选DNS服务器无法解析且未使用转发模式，则代表客户端向根DNS服务器查询，根DNS服务器返回负责该顶级域名的服务器IP地址给本地DNS服务器，本地DNS服务器重复上述查询过程，直至获得最终的IP地址。

6、如果使用了转发模式，此DNS服务器会把请求转发至上一级DNS服务器进行解析，直到得到结果并返回给客户端。

五、DNS分类

1、缓存域名服务器：也称为唯高速缓存服务器，主要通过查询其他域名服务器获得域名与IP地址的映射关系，并将结果缓存到本地以提高查询速度。

2、主域名服务器：特定DNS区域的官方服务器，负责维护该区域内所有域名到IP地址的映射记录。

3、从域名服务器：也称为辅助域名服务器，其维护的域名到IP地址映射记录来源于主域名服务器。

六、公共DNS服务器示例

全国各地有许多电信和联通等运营商提供的公共DNS服务器，如114.114.114.114和223.5.5.5等，这些公共DNS服务器为广大用户提供域名解析服务，提高了互联网访问的效率和稳定性。

七、相关问题与解答

1、什么是DNS劫持？如何防范？

答：DNS劫持是指黑客通过篡改DNS服务器上的记录或利用DNS协议漏洞，将用户导向恶意网站或虚假网站的行为，防范措施包括使用可信的DNS服务提供商、定期更新系统补丁、安装防病毒软件以及监控网络流量异常等。

2、为什么有时候更改了DNS服务器后仍然无法访问某些网站？

答：这可能是由于多种原因导致的，一是新的DNS服务器可能并未缓存所需域名的记录；二是目标网站可能暂时不可用或限制了特定地区的访问；三是本地网络设置或防火墙规则可能阻止了对该网站的访问，此时可以尝试清除本地DNS缓存、更换其他DNS服务器或联系网络管理员以寻求帮助。