Android性能優化之網絡優化DNS和HttpDNS知識詳解
本文轉載自微信公眾號「Android開發編程」，作者Android開發編程 。轉載本文請聯系Android開發編程公眾號。
前言小計
在 App 訪問網絡的時候，DNS 解析是網絡請求的第一步，默認我們使用運營商的 LocalDNS 服務。有數據統計，在這一塊 3G 網絡下，耗時在 200~300ms，4G 網絡下也需要 100ms。
解析慢，并不是 LocalDNS 最大的問題，它還存在一些更為嚴重的問題，例如：DNS 劫持、DNS 調度不準確(緩存、轉發、NAT)導致性能退化等等，這些才是網絡優化最應該解決的問題。
想要優化 DNS，現在最簡單成熟的方案，就是使用 HTTPDNS。
今天就來聊聊，DNS、HTTPDNS
一、什么是DNS
- DNS(Domain Name System)是域名系統的英文縮寫，是一個組織的系統管理機構，維護系統內的每一個主機的ip和主機名(域名)的對應關系;
- DNS即域名解析系統，這個東西說對于開發者來說，應該是沒有不知道的。說簡單點，這個系統的作用就是將域名解析成IP地址。我們的每一次網絡請求，如果是使用域名，那么就是進行域名解析;
- 一個優秀的域名服務應該能夠滿足兩點要求，一個是能夠正確的返回IP地址，二就是能夠根據網絡情況返回所請求的域名最近的服務器IP;
二、DNS域名結構
1、DNS域名命名
- 每個域名都是一個標號序列，用字母、數字和連接符(-)組成;
- 標號序列總長度不能超過255字符，每個標號都可以看成一個層次域名;
- 級別最低的域名寫在左邊，級別最高的域名寫在右邊;
- 域名服務主要通過UDP實現，服務器的端口為53;
2、域名的分級
域名可以劃分為各個子域，子域還可以繼續劃分為子域的子域，這樣就形成了頂級域名、二級域名、三級域名等;
頂級域名可以分為三大類：
- 國家頂級域名：cn、us、uk等;
- 通用域名：常見的有7個，com、net、org、edu、int、gov、mil;
- 方向域名：arpa,用于將ip地址轉為域名;
- 域名服務器;
三、域名解析過程
域名解析的重要兩點：
- 主機向本地域名服務器查詢一般都是采用遞歸查詢。所謂遞歸查詢就是：如果主機所查詢的本地服務器不知道被查詢的域名的ip地址，那么本地域名服務器就以DNS客戶的身份，向其他根域名服務器繼續發出查詢請求報文(即代替主機繼續查詢)，而不是讓主機自己進行下一步查詢。因此，遞歸查詢返回的查詢結果或者是所要查詢的ip地址，或者是報錯，表示無法查詢到所需的ip地址;
- 本地域名服務器向根域名服務器的查詢是迭代查詢。所謂迭代查詢就是：當根域名服務器收到本地域名服務器發出的迭代查詢請求報文時，要么給出所查詢的ip地址，要么告訴本地服務器：“你下一步應當向哪一個域名服務器進行查詢”。然后讓本地域名服務器進行后續的查詢。根域名服務器通常是把自己知道的頂級域名服務器的ip地址告訴本地域名服務器，讓本地域名服務器再向頂級域名服務器查詢。頂級域名服務器在收到本地域名服務器的查詢請求后，要么給出所要查詢的ip地址，要么告訴本地服務器下一步應當向哪一個權限域名服務器進行查詢。最后，知道了所要解析的ip地址或者報錯，然后把這個結果返回給發起查詢的主機;
以上兩點是域名解析的重要兩步。但是這并不是解析ip地址的完整過程，如果瀏覽器的緩存中有該域名對應的ip地址，就不需要向本地域名服務器請求了等等。下面來看詳細過程:
例如要解析：www.example.com該域名的ip地址;
- 瀏覽器緩存:當用戶通過瀏覽器訪問某域名時，瀏覽器首先會在自己的緩存中查找是否有該域名對應的ip地址;
- 操作系統緩存:當瀏覽器緩存中無域名對應IP則自動檢查用戶計算機系統hosts文件，看是否有該域名對應的ip地址;
- 路由器緩存:當瀏覽器及系統緩存中都沒有域名對應ip地址，則進入路由器緩存中檢查。以上三點都是客戶端的DNS緩存;
- ISP(網絡服務提供商)的LDNS(本地域名服務器):如果上述三點都沒有找到對應的地址，就要本地域名服務器中進行查詢。比如你是電信的網，則會進入電信的DNS緩存服務器進行查找;
- 根域名服務器:本地域名服務器沒有找到，本地域名服務器就會到根域名進行查詢。全球僅有13臺根域名服務器。根域名服務器收到請求后，會查看區域文件記錄，若無則將其管轄下的對應的頂級域名的ip地址，這里返回.com的地址;
- 頂級域名服務器:根域名服務器沒有，則本地域名服務器向頂級域名服務器發送請求，然后返回次級域名服務器的ip地址，這里會返回.example的地址;
- 主域名服務器:主域名服務器接收請求后查詢自己的緩存，如果沒有則進入下一級域名服務器進行查找，并重復該步驟直至找到正確記錄。
- 保存結果至緩存:本地域名服務器把返回的結果保存到緩存，以備下一次使用，同時將該結果反饋給客戶端，客戶端通過這個ip地址與web服務器建立連接;
四、DNS安全和優化
1、dns安全問題
- DNS反射/放大攻擊;
- DDOS攻擊可能造成域名解析癱瘓;
- DNS/域名劫持:在劫持的網絡范圍內攔截域名解析的請求，分析請求的域名，返回假的ip地址或者使請求失去響應。DNS劫持通過篡改DNS服務器上的數據返回給用戶一個錯誤的查詢結果來實現;
- DNS污染:DNS污染是當用戶發起域名解析請求時，某個服務器(非DNS)監控到用戶訪問的已經被標記的地址時，該服務器偽裝成DNS服務器向用戶發回錯誤的地址;
- DNS污染與DNS劫持的區別：DNS劫持修改了dns解析的結果，DNS污染是不經過DNS服務器的，而是直接返回了錯誤的地址;
- DNS信息被修改;
2、DNS優化
DNS解析是一個漫長的過程，那么它的優化有哪些?
1、網頁端
用戶在請求請求某個鏈接之前，瀏覽器先嘗試解析該鏈接的域名再將其進行緩存。
可以這樣做：
(1) 在服務器中響應設置X-DNS-Prefetch-Control的值為on啟動預解析
(2) 在HTML中，
(3) 在head中加入link標簽：
- 如<link rel="dns-prefetch" href="//tj.koudaitong.com/" />
不過現在的Chrome瀏覽器會自動將當前頁面的所有帶href的dns都prefetch一遍。需要手動添加上面的link標簽的場景是：你后面訪問的域名不在當前頁面的所有鏈接中;
正確使用link標簽的姿勢：
- 對靜態資源域名做手動dns-prefetch
- 對js里發起的跳轉、請求做手動的dns-prefetch
- 對重定向跳轉的新域名做手動的dns-prefetch
- 不用對當前頁面的超鏈接做手動的dns-prefetch
域名收斂:建議將靜態資源只放在一個域名下面，可以減少DNS的請求
2、客戶端
HttpDNS
HttpDNS是使用HTTP協議向阿里云的HTTPDNS服務器的80端口直接進行請求，代替傳統的DNS協議向LDNS服務器的53端口進行請求。從而可以繞過LDNS，可以避免運行商的域名劫持和調度不精準的問題;
五、HttpDNS介紹
- HttpDNS其實也是對DNS解析的另一種實現方式，只是將域名解析的協議由DNS協議換成了Http協議，并不復雜。使用HTTP協議向D+服務器的80端口進行請求，代替傳統的DNS協議向DNS服務器的53端口進行請求，繞開了運營商的Local DNS，從而避免了使用運營商Local DNS造成的劫持和跨網問題;
- 接入HttpDNS也是很簡單的，使用普通DNS時，客戶端發送網絡請求時，就直接發送出去了，有底層網絡框架進行域名解析。當接入HttpDNS時，就需要自己發送域名解析的HTTP請求，當客戶端拿到域名對應的IP之后，就向直接往此IP發送業務協議請求;
- 這樣，就再也不用再考慮傳統DNS解析會帶來的那些問題了，因為是使用HTTP協議，所以不用擔心域名劫持問題了;而且，如果選擇好的DNS服務器提供商，還保證將用戶引導的訪問速度最快的IDC節點上接入HttpDNS之前;
總結：
網絡優化的知識點很多，今天主要介紹了dns的知識點
下次繼續介紹Android網絡優化的具體實現方案
