dns（domain name system）是互联网的一项基础服务，它负责将人类可读的域名转换为机器可读的ip地址，这个过程称为域名解析，dns不仅对于网络通信至关重要，而且它的设计和实现也涉及到复杂的技术问题，本文旨在深入探讨dns的实现原理、结构及其工作机制。
1. dns的层次结构
1.1 根域名服务器
dns的最顶层是由一组根域名服务器组成，它们存储了顶级域（如.com、.org等）的权威信息，全球共有13组根域名服务器，每组可能包含多个服务器。
1.2 顶级域名服务器
顶级域名服务器负责管理下一级的权威域名服务器，这些通常是国家代码顶级域名（如.cn、.us等）或通用顶级域名（如.com、.net等）。
1.3 权威域名服务器
权威域名服务器持有特定域（例如example.com）的全部域名信息，当有查询请求时，权威服务器提供最精确和权威的响应。
1.4 递归解析器
递归解析器是用户与dns系统交互的接口，当用户设备需要进行域名解析时，它会向递归解析器发出请求，后者负责查询并返回最终的ip地址。
2. dns查询过程
2.1 查询发起
当用户在浏览器中输入一个网址时，用户的设备首先会检查本地dns缓存是否有该域名对应的ip地址，如果没有，它将向配置的递归解析器发送一个查询请求。
2.2 递归查询
递归解析器收到请求后，首先检查自己的缓存，如果没有找到相应的记录，它将开始一个递归查询过程：
向根域名服务器查询顶级域的权威服务器地址。
根据返回的信息，向相应的顶级域名服务器查询二级域的权威服务器地址。
继续这一过程，直到找到拥有请求域名信息的权威服务器。
从权威服务器获取请求的域名对应的ip地址。
2.3 响应返回
一旦递归解析器获得了所需的ip地址，它将这个信息返回给用户的设备，并在本地缓存这条记录以备将来使用。
3. dns记录和资源类型
dns记录是存储在dns服务器上的资源信息，包括多种类型：
a记录：将域名指向ipv4地址。
aaaa记录：将域名指向ipv6地址。
mx记录：标记邮件交换服务器的地址，用于邮件传递。
cname记录：创建别名，使一个域名指向另一个域名。
ns记录：标记区域的域名服务器。
soa记录：标识区域权威信息源，包含管理该区的重要数据。
ptr记录：在ipv4中用于反向查找，将ip地址映射到域名。
4. dns安全扩展（dnssec）
dnssec提供了验证dns信息来源和完整性的机制，它通过公钥加密对dns信息进行签名，确保响应的真实性和防止缓存污染攻击。
5. dns over https (doh) 和 dns over tls (dot)
为了保护用户隐私和增强安全性，出现了dns over https (doh) 和 dns over tls (dot) 技术，它们分别通过https和tls协议加密dns查询，防止中间人攻击和监控。
相关问题与解答
q1: dns缓存是什么？它为什么重要？
a1: dns缓存是存储近期解析结果的机制，它之所以重要，是因为缓存可以减少重复的查询请求，提高解析速度，降低网络拥塞，并减轻权威服务器的负载。
q2: 如果dns服务器被攻击导致无法提供服务，用户如何应对？
a2: 如果dns服务器遭受攻击，用户可以尝试以下几种方法来应对：
1、更改设备的dns设置，使用公共dns服务，如google的8.8.8.8和8.8.4.4，或者cloudflare的1.1.1.1。
2、重启路由器，有时可以解决临时的网络问题。
3、联系isp提供商寻求帮助，他们可能能提供解决方案或替代的dns服务。
4、等待攻击结束，通常服务提供商会有应急措施来尽快恢复服务。
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