什么是DNS表示？它如何影响我们的日常网络使用？

一、DNS

定义与作用

定义：DNS（Domain Name System，域名系统），是互联网的一项服务，它作为将域名和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。

作用：DNS的主要作用是将用户易于记忆的域名转换为机器可理解的IP地址，当用户在浏览器中输入一个网站地址时，DNS服务器会解析该域名并返回相应的IP地址，从而使用户能够访问目标网站。

工作原理

DNS采用类似目录树的等级结构，通过分布式数据库系统进行域名与IP地址之间的转换，这个系统中的每个域名都是独一无二的，由不同的级别组成，如顶级域、二级域等，当用户查询一个域名时，本地DNS服务器会首先尝试回答，如果无法回答，则会代表客户端向其他DNS服务器进行查询，直到得到最终答案。

二、名字空间与域名分配

名字空间

名字空间是指定义了所有可能的名字的集合，在DNS中，名字空间是层次结构的，类似Windows的文件名结构。

每个节点的标记只能由3类字符组成：26个英文字母(a～z)、10个阿拉伯数字(0～9)和英文连词号()，并且标记的长度不得超过22个字符。

一个节点的域名是由从该节点到根的所有节点的标记连接组成的，中间以点分隔，www.microsoft.com就是一个典型的域名。

域名分配与管理

域名由因特网域名与地址管理机构(ICANN)管理，这是一个为承担域名系统管理、IP地址分配、协议参数配置，以及主服务器系统管理等职能而设立的非盈利机构。

ICANN为不同的国家或地区设置了相应的顶级域名，这些域名通常都由两个英文字母组成。.uk代表英国、.fr代表法国、.jp代表日本，中国的顶级域名是.cn，.cn下的域名由CNNIC进行管理。

CNNIC对.cn域下的域名注册做了若干限制性规定，包括不允许使用相同字符串作为第三级域名、名称中不得含有非法信息、显著参考地理名称或涵盖范围过大的名称等。

三、DNS解析过程

DNS解析过程通常包括以下步骤：

1、查询请求：客户端向本地DNS服务器发送查询请求，询问所需域名的IP地址。

2、递归查询：如果本地DNS服务器无法回答该查询，它会代表客户端向其他DNS服务器进行递归查询，直到得到最终答案。

3、缓存机制：为了提高解析效率，DNS服务器会对已经解析过的域名进行缓存，当再次收到相同的查询请求时，DNS服务器可以直接返回缓存中的结果，而无需再次进行递归查询。

4、迭代查询：在某些情况下，如果本地DNS服务器无法直接回答查询请求，但它知道另一个可能知道答案的DNS服务器的地址时，它会将这个地址告诉客户端，让客户端自己向那个DNS服务器进行查询，这种方式称为迭代查询。

四、DNS报文格式

DNS定义了两种报文：查询报文和响应报文，无论是查询报文还是响应报文，都有12个字节的首部和4个长度可变的字段，具体格式如下：

首部：包括标识、标志、问题数、回答资源记录数、授权资源记录数、附加资源记录数等字段。

查询问题：由查询名、查询类型、查询类三部分组成。

资源记录：只出现在响应报文中，它们有一种统一的格式，用于描述查询结果。

五、DNS安全与扩展

DNS安全问题

随着互联网的发展，DNS面临着越来越多的安全威胁，如缓存投毒、DDoS攻击等，为了应对这些威胁，DNSSEC（DNS Security Extensions）被引入来提供DNS数据的来源验证、数据完整性和真实性保证，防火墙和网络都会开放DNS服务，但DNS数据包不会被拦截，因此可以基于DNS协议建立隐蔽通道，从而顺利穿过防火墙，在客户端和服务器之间传输数据。

DNS扩展与未来趋势

未来将会有数十亿个物联网设备具有5G连接性，DNS将为这些设备的发现和寻址创造全新的需求，IETF也已经开始进行一些关键的协议开发，比如以DNSSD为代表的“DNS Service Discovery”，DNSSD允许所有设备在对等体中相互组播，来快速发现本地设备和服务，这将在未来更有效地扩展DNS的应用范围。

以下是关于DNS的两个相关问题及其解答：

问题1：什么是DNS？

答：DNS（Domain Name System，域名系统）是互联网的一项服务，它作为将域名和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，通过主机名，最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析（或主机名解析）。

问题2：DNS解析过程包括哪些步骤？

答：DNS解析过程通常包括以下步骤：客户端向本地DNS服务器发送查询请求，询问所需域名的IP地址；如果本地DNS服务器无法回答该查询，它会代表客户端向其他DNS服务器进行递归查询，直到得到最终答案；为了提高解析效率，DNS服务器会对已经解析过的域名进行缓存；在某些情况下，如果本地DNS服务器无法直接回答查询请求，但它知道另一个可能知道答案的DNS服务器的地址时，它会将这个地址告诉客户端，让客户端自己向那个DNS服务器进行查询（迭代查询）。