扒一扒 DNS 的前世今生

作者：程序員新世界 2025-06-04 01:20:00

網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)管理

簡單來說，DNS（域名系統(tǒng)）就是域名和各種數(shù)據(jù)之間的一個(gè)映射表。最常見的映射就是把像?chatgpt.com?這樣的域名轉(zhuǎn)換成電腦能懂的IP地址。

今天給大家科普一下關(guān)于DNS的相關(guān)知識(shí)，講一講一個(gè)網(wǎng)址背后發(fā)生的一些故事。

簡單來說，DNS（域名系統(tǒng)）就是域名和各種數(shù)據(jù)之間的一個(gè)映射表。最常見的映射就是把像 chatgpt.com 這樣的域名轉(zhuǎn)換成電腦能懂的IP地址。

當(dāng)你把 chatgpt.com 敲進(jìn)瀏覽器時(shí)，DNS 就會(huì)出馬，找到并返回這個(gè)域名綁定的 IP 地址：

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當(dāng)然啦，這背后發(fā)生了很多事。在這篇文章里，我們就來扒一扒它到底是怎么運(yùn)作的。

我希望這篇文章能比 ChatGPT 或者 DeepSeek 講得還好懂，要是連它們都能寫得比我好，那我就太失敗了！

好了，閑話少說，咱們開始吧。

DNS 誕生之前

在深入 DNS 之前，咱先看看它出現(xiàn)之前是啥情況。

在 80 年代現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之前，有個(gè)叫ARPAnet的玩意兒。它是當(dāng)時(shí)第一個(gè)分組交換網(wǎng)絡(luò)，算是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)的老祖宗。

ARPAnet 用一個(gè)叫HOSTS.TXT的文件，把服務(wù)器的域名和網(wǎng)絡(luò)地址（也就是 IP 地址）對(duì)應(yīng)起來。

這個(gè)文件大概長這樣：

# 官方 ARPANET 主機(jī)表 (hosts.txt)
# 格式：<IP 地址>    <主機(jī)名>    [別名]    # [注釋]

10.0.0.6    mit-ai        # MIT 人工智能實(shí)驗(yàn)室
10.0.0.7    sri-nic       # SRI 網(wǎng)絡(luò)信息中心
10.0.0.11   ucla-seismo   # 加州大學(xué)洛杉磯分校 地震學(xué)系
10.0.0.13   berkeley      # 加州大學(xué)伯克利分校
10.0.0.14   stanford      # 斯坦福大學(xué)

# 別名 (可選項(xiàng)，跟在主機(jī)名后面)
10.0.0.6    mit           mit-ai

這個(gè)“主” HOSTS.TXT 文件就一份，由斯坦福研究所 (SRI) 獨(dú)家維護(hù)。這慢慢就出問題了，為啥呢？

流量和服務(wù)器壓力山大：所有設(shè)備都得找 SRI 的服務(wù)器查名字，SRI 服務(wù)器快被壓垮了。
名字撞車越來越頻繁：網(wǎng)絡(luò)變大了，大家想用的好名字就那些，沖突越來越多。
文件變得巨胖：文件大小漲到了 100-200KB。現(xiàn)在看這點(diǎn)數(shù)據(jù)不算啥，但在 80 年代的基礎(chǔ)設(shè)施條件下，這已經(jīng)是個(gè)大瓶頸了。

這些問題可太要命了，直接催生了 DNS 的誕生。

DNS登場(chǎng)

DNS 架構(gòu)

DNS (域名系統(tǒng))最好理解成一個(gè)分布式的和層次化的系統(tǒng)。

啥意思呢？

分布式：意思是 DNS 運(yùn)行在好多臺(tái)互相連接的服務(wù)器（也就是 DNS 服務(wù)器）上。
層次化：DNS 組織成一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)，上面的服務(wù)器管著下面的服務(wù)器。等會(huì)兒講到 DNS 區(qū)域時(shí)再細(xì)說。

DNS 記錄

現(xiàn)在我們知道了，DNS 就是一堆服務(wù)器按樹狀結(jié)構(gòu)組織起來，互相通信。那這些服務(wù)器存啥呢？

DNS 服務(wù)器存的就是DNS 記錄。看個(gè)例子：

# DNS 記錄結(jié)構(gòu)
# 域名              TTL(秒)  類別  類型     數(shù)據(jù)
example.com.        3600     IN    A       93.184.216.34
www.example.com.    3600     IN    CNAME   example.com.
example.com.        3600     IN    MX      10 mail.example.com.
mail.example.com.   3600     IN    A       93.184.216.50
example.com.        3600     IN    TXT     "hello world"

來詳細(xì)掰扯掰扯每個(gè)字段是啥意思：

域名：就是互聯(lián)網(wǎng)上的域名，比如 chatgpt.com。注意結(jié)尾那個(gè)點(diǎn) . 表示根域（通常可以省略）。
TTL：生存時(shí)間（單位秒）。意思是這個(gè)記錄你能在本地緩存多久，過期了就得去問權(quán)威服務(wù)器要新的。
類別：這玩意兒基本總是IN，代表“互聯(lián)網(wǎng)” (Internet)。還有別的類，像CH或HS，但現(xiàn)在基本不用了。
類型：代表這條記錄存的是哪類數(shù)據(jù)。最常見的類型有：

A：代表一個(gè)IPv4 地址。

AAAA：代表一個(gè)IPv6 地址。

CNAME：意思是規(guī)范名稱，就是給另一個(gè)域名起個(gè)別名。

MX：郵件交換器，指定誰來收這個(gè)域名的郵件（后面跟優(yōu)先級(jí)，數(shù)字越小越優(yōu)先）。

TXT：文本記錄，可以存任意文本（比如驗(yàn)證信息、安全策略啥的）。

數(shù)據(jù)：你要查的那個(gè)信息的真身。具體是啥完全取決于類型字段。

DNS 區(qū)域

還記得我們說 DNS 是個(gè)大樹嗎？

那么，一個(gè) DNS 區(qū)域就可以代表整棵樹、樹的一個(gè)分支、或者樹里的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

在下面的示意圖里，我圈出了兩個(gè)分支，標(biāo)為區(qū)域1和區(qū)域2。不過區(qū)域怎么劃分其實(shí)挺隨意的。

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關(guān)鍵點(diǎn)在于：位于一個(gè)區(qū)域根部的那個(gè) DNS 服務(wù)器，負(fù)責(zé)管理它下面的所有服務(wù)器。比如，example.com 這個(gè)服務(wù)器就管著 hello 和 world（如果它們是子域的話）。

DNS 服務(wù)器

“DNS 服務(wù)器”這個(gè)詞用得很寬泛，這也是我學(xué) DNS 時(shí)最暈乎的地方之一。

簡單說，任何運(yùn)行 DNS 軟件的服務(wù)器都可以叫 DNS 服務(wù)器。但有四種核心角色你必須知道：

權(quán)威域名服務(wù)器：這些服務(wù)器存著它們負(fù)責(zé)的DNS 區(qū)域里所有域名的官方 DNS 記錄。比如 .com 的權(quán)威服務(wù)器就存著所有以 .com 結(jié)尾網(wǎng)站的記錄。
遞歸解析器：一個(gè)專門幫客戶（比如你的電腦）查找 DNS 信息的程序，還會(huì)把結(jié)果緩存起來。比如客戶說“我要訪問 www.example.com”，遞歸解析器就把復(fù)雜的查詢過程全包了，最后直接給你返回 example.com 的正確 IPv4 地址（A 記錄）。你的路由器或 ISP（像電信、聯(lián)通）提供的 DNS 服務(wù)器通常就干這個(gè)活。
緩存服務(wù)器：專門用來存之前查過的 DNS 結(jié)果，這樣下次再問就能飛快地給答案。
轉(zhuǎn)發(fā)器：它自己不去查，而是把收到的 DNS 查詢請(qǐng)求轉(zhuǎn)給另一個(gè)能查的服務(wù)器（通常就是個(gè)遞歸解析器）去處理。

一臺(tái)物理上的 DNS 服務(wù)器可以同時(shí)干好幾樣活。比如，一個(gè)遞歸解析器通常也自帶緩存功能（也就是緩存服務(wù)器）。

DNS 查詢實(shí)例

術(shù)語講夠了，讓我們看個(gè)動(dòng)圖（腦補(bǔ)一下）！看看這一切是怎么配合工作的，舉個(gè)栗子??：一個(gè)客戶端第一次查詢 hello.world.com 的 IP 地址（A 記錄）。

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請(qǐng)求內(nèi)容是：A hello.world.com? (意思就是：hello.world.com 的 IP 是啥？)

注意：存根解析器（Stub Resolver）不算真正的 DNS 服務(wù)器，它就是你電腦操作系統(tǒng)里一個(gè)簡單的 DNS 客戶端，負(fù)責(zé)跟你配置的 DNS 服務(wù)器（通常是路由器或 ISP 的）對(duì)話。路由器這時(shí)通常就扮演轉(zhuǎn)發(fā)器的角色。

接下來，就要進(jìn)行遞歸 DNS 查詢了。過程大概是這樣的：

客戶端問路由器/本地DNS：“嘿，hello.world.com 的 IP 是啥？” (本地沒緩存)。
本地DNS（遞歸解析器）開始干活：

先看看自己緩存里有沒有，沒有。
跑去問根域名服務(wù)器：“.com 該找誰管啊？”
根服務(wù)器回復(fù)：“.com 的事歸這些 TLD 服務(wù)器（頂級(jí)域服務(wù)器）管，地址是 X.X.X.X”。

問 .com TLD 服務(wù)器：“world.com 該找誰管啊？”

.com TLD 服務(wù)器回復(fù)：“world.com 歸這些權(quán)威服務(wù)器管，地址是 Y.Y.Y.Y”。

問 world.com 權(quán)威服務(wù)器：“hello.world.com 的 IP 是啥？”

world.com 的權(quán)威服務(wù)器回復(fù)：“在這兒呢，hello.world.com 的 A 記錄是143.54.1.8”。

結(jié)果返回與緩存：

遞歸解析器拿到最終答案 143.54.1.88，開心地把它返回給客戶端（一路經(jīng)過路由器）。
這個(gè)結(jié)果會(huì)一路被緩存：ISP 的解析器會(huì)緩存它，你的路由器（如果支持）也可能會(huì)緩存，你的電腦操作系統(tǒng)也會(huì)緩存。緩存多久？看記錄的 TTL 值，通常幾小時(shí)到幾天不等（比如 1 到 72 小時(shí)）。