面试官：DNS协议 是什么？说说DNS 完整的查询过程?

[linwu-hi]

面试官：DNS协议及完整的查询过程

一、DNS协议是什么？

DNS（Domain Name System），域名系统，是互联网中的一项服务，用于将域名（例如www.example.com）解析为对应的IP地址（例如192.0.2.1）。DNS相当于一个翻译官，负责将人类可读的域名翻译成计算机可理解的IP地址，从而实现网络通信。

在计算机网络中，数据通信的核心是IP地址，但是IP地址是一串数字，不方便人们记忆和使用。因此，DNS就像一个电话簿一样，通过域名来查找相应的IP地址，使得人们可以使用便于记忆的域名来访问网站，而不必记住复杂的IP地址。

二、域名结构

域名是一个具有层次结构的标识系统，由一系列以点分隔的名字组成。从右向左，域名的层级结构由低级到高级，例如：www.example.com，其中.com为顶级域名，example为二级域名，www为三级域名。

域名系统的结构如下图所示：

. (根域名)
|
|-- com (顶级域名)
|   |
|   |-- example (二级域名)
|       |
|       |-- www (三级域名)
|           |
|           |-- ... (更多子域名)
|
|-- net (顶级域名)
|   |
|   |-- ...
|
|-- org (顶级域名)
|   |
|   |-- ...
|
... (更多顶级域名)

三、DNS查询的方式

DNS查询的方式有两种：

1. 递归查询

递归查询是一种由客户端向DNS服务器发起的查询方式，客户端会一直迭代查询直至得到最终的查询结果。在递归查询中，如果目标DNS服务器不知道某个域名的IP地址，它会向其他DNS服务器发起请求，直到找到能够解析该域名的DNS服务器为止。

2. 迭代查询

迭代查询是一种DNS服务器之间的查询方式，DNS服务器之间会相互请求信息，但不会一直迭代查询直至得到最终结果。每个DNS服务器只会返回下一级的DNS服务器地址给客户端，让客户端继续查询。

四、域名缓存

DNS查询过程中，为了减少查询时间和减轻DNS服务器负担，会在客户端和DNS服务器上设置缓存。查询过的域名和对应的IP地址会被缓存一段时间，以便下次查询时可以直接使用缓存结果，加快查询速度。

客户端和DNS服务器的缓存分别为：

• 浏览器缓存：浏览器在获取网站域名的实际IP地址后会对其进行缓存，减少网络请求的损耗。

• 操作系统缓存：操作系统的缓存其实是用户自己配置的 hosts 文件，可以手动添加一些常用域名和对应的IP地址，避免每次都进行DNS查询。

五、完整的DNS查询过程

下面是一个完整的DNS查询过程：

1. 首先搜索浏览器的DNS缓存，如果存在目标域名的缓存结果，则直接返回IP地址，查询结束。

2. 如果浏览器缓存中没有目标域名的结果，继续搜索操作系统的DNS缓存，如果存在目标域名的缓存结果，则直接返回IP地址，查询结束。

3. 如果操作系统缓存中没有目标域名的结果，将域名发送给本地域名服务器。

4. 本地域名服务器首先搜索自己的缓存，如果存在目标域名的缓存结果，则直接返回IP地址，查询结束。

5. 如果本地域名服务器的缓存中没有目标域名的结果，本地域名服务器会按照递归查询的方式，向更高级的DNS服务器发起请求。

6. 递归查询中，如果某个DNS服务器无法解析目标域名，则该DNS服务器会向更高级的DNS服务器请求解析结果，直至找到能够解析目标域名的DNS服务器。

7. 最终，本地域名服务器得到目标域名对应的IP地址，并将IP地址返回给操作系统，并缓存该结果。

8. 操作系统将IP地址返回给浏览器，并缓存该结果。

9. 浏览器得到目标域名对应的IP地址，开始与服务器建立连接，进行后续的网络通信。

整个DNS查询过程涉及多个级别的DNS服务器的协作和查询，直至找到目标域名对应的IP地址。

六、DNS查询过程中的代码示例

const dns = require('dns');

function dnsLookup(domain) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    dns.lookup(domain, (err, address, family) => {
      if (err) {
        reject(err);
      } else {
        resolve(address);
      }
    });
  });
}

const domainName = 'www.example.com';
dnsLookup(domainName)
  .then(ipAddress => {
    console.log(`The IP address of ${domainName} is ${ipAddress}`);
  })
  .catch(error => {
    console.error(`DNS lookup failed: ${error.message}`);
  });

在这个示例中，我们定义了一个dns_lookup函数来进行DNS查询，传入域名作为参数，然后使用socket.gethostbyname()函数来获取域名对应的IP地址。如果查询失败，会捕获socket.gaierror异常，并返回相应的错误信息。

参考文献

• https://en.wikipedia.org/wiki/