一、域名系統(tǒng)概述

域名系統(tǒng)（DNS，Domain Name System）是互聯(lián)網(wǎng)（Internet）中的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，主要作用是建立域名與IP地址之間的映射關(guān)系，用于將域名轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的IP地址。有了域名，使人們?cè)诤棋幕ヂ?lián)網(wǎng)上的尋址大大的方便起來。因此，人們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)上（尤其是尋找網(wǎng)站）尋址可以有兩種方法：一種是通過域名，另一是直接通過IP地址。

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1、域名系統(tǒng)的由來

我們知道，互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)龐大數(shù)據(jù)的制作、傳輸、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)上數(shù)以億級(jí)數(shù)量的主機(jī)（包括工作站、服務(wù)器、路由器、網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備），依靠IP地址能夠互相通信。然而，IP地址全是數(shù)字代碼，既不直觀又難以記憶（目前的IPv4地址是一個(gè)32bit的數(shù)字，何況IPv6地址為128bit啊）。為方便用戶，Internet在IP地址的基礎(chǔ)上提供了一種友好且容易記憶的、字符化的地址。這種字符化的IP地址稱為域名或DNS地址，如：工信部網(wǎng)站的域名為www.miit.gov.cn（其IP地址可能為175.6.201.213）、通信人在線網(wǎng)站的域名為www.bjims.cn（IP地址可能為120.27.92.179）等等。這也就引出了將域名映射（解析）成IP地址的域名服務(wù)系統(tǒng)。與IP地址尋址相比，帶來的好處可詳見下表1-1所描述。

表 1-1：互聯(lián)網(wǎng)采用域名帶來的好處

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2、域名系統(tǒng)的相關(guān)術(shù)語與定義

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32402-2015《通信名詞術(shù)語 數(shù)據(jù)通信 因特網(wǎng)》中，對(duì)于域名和域名系統(tǒng)的定義非常簡(jiǎn)單：域名（Domain Name）即用來標(biāo)識(shí)因特網(wǎng)上站點(diǎn)的唯一名字；域名系統(tǒng)（DNS）是指在因特網(wǎng)上保持域名和IP地址之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫（域名服務(wù)器）的集合。那么，關(guān)于“域（Domain）”則是一個(gè)很寬泛的概念，對(duì)于因特網(wǎng)上的域名系統(tǒng)，域（Domain）是指DNS命名層次結(jié)構(gòu)的一部分，它代表一個(gè)可管理的實(shí)體，一個(gè)域名包括一系列用圓點(diǎn)隔開的名字。

然而，在我國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 2135-2010《域名系統(tǒng)運(yùn)行總體技術(shù)要求》中，對(duì)于域、域名和域名系統(tǒng)給出了比較學(xué)術(shù)的定義，具體列于下表1-2中，可以加深相關(guān)概念的理解。定義中還涉及到“資源記錄（RR，Resource Record）”、“名字空間（Name Space）”等術(shù)語，其定義一并列在表1-2中。

表 1-2：YD/T 2135-2010的相關(guān)術(shù)語的定義

由上定義可知，域名系統(tǒng)可以稱之為互聯(lián)網(wǎng)的一種基礎(chǔ)設(shè)施，也可稱之為互聯(lián)網(wǎng)的一種基本服務(wù)。因此域名系統(tǒng)有時(shí)也稱域名服務(wù)（DNS，Domain Name Service）系統(tǒng)。

3、域名系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)

域名系統(tǒng)（DNS）的標(biāo)準(zhǔn)，主要是由提供互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）來研究編制，因?yàn)?/span>DNS畢竟是互聯(lián)網(wǎng)的一種基本服務(wù)。IETF編制出版了大量的相關(guān)DNS 的RFC文檔，有的作為互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，有的是非互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。比較直接和基本的文檔有：RFC 1034《域名系統(tǒng)-概念和基礎(chǔ)設(shè)施》、RFC 1035《域名系統(tǒng)-實(shí)現(xiàn)和詳述》、RFC 1591《域名系統(tǒng)-結(jié)構(gòu)與授權(quán)》、RFC 2136《域名系統(tǒng)-動(dòng)態(tài)更新》、RFC 7766《基于TCP的DNS傳輸-實(shí)施要求》等等。我們知道，IETF的RFC變化較復(fù)雜，應(yīng)注意到IETF網(wǎng)站查詢。

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關(guān)于IETF相關(guān)DNS的RFC標(biāo)準(zhǔn)或文檔，我國(guó)主要是由中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）轉(zhuǎn)化成為了通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。或參照其IETF的RFC，結(jié)合我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的具體情況，注意與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)接軌，制定出了大量的相關(guān)DNS通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（特別是中文域名系統(tǒng)），為我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的域名服務(wù)提供了有力的技術(shù)支撐。

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二、域名系統(tǒng)（DNS）的命名機(jī)制

1、名字空間-DNS的結(jié)構(gòu)

域名系統(tǒng)（DNS）與許多編址策略相近，同樣使用分層策略建立命名機(jī)制。DNS的層次結(jié)構(gòu)類似于電話編號(hào)系統(tǒng)，根部為國(guó)家代碼，以下層次依次為本地網(wǎng)代碼、局號(hào)，分層結(jié)構(gòu)最底層為用戶號(hào)（樹葉）。為此，DNS的結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示，是一個(gè)分層次的（Hierachical）樹狀結(jié)構(gòu)，這個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)稱為域名系統(tǒng)的名字空間（Name Space）。名字空間中每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的資源集合（注意：子曰集合有的可能為空）；名字空間中每個(gè)節(jié)點(diǎn)不區(qū)別樹內(nèi)節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)，統(tǒng)稱為節(jié)點(diǎn)（Node）。名字空間中每個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)標(biāo)記（Label），標(biāo)記的長(zhǎng)度不超過63字節(jié)。父節(jié)點(diǎn)不同的節(jié)點(diǎn)可以使用相同的標(biāo)記，只有根節(jié)點(diǎn)（Root）的標(biāo)記長(zhǎng)度為零（空標(biāo)記）。

圖 2-1：DNS的名字空間示意圖

2、域名

域名的命名是指，在DNS名字空間中，從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的路徑上所有節(jié)點(diǎn)標(biāo)記的點(diǎn)分順序連接，如圖2-1中對(duì)應(yīng)的域名www.cnnic.cn（注意根節(jié)點(diǎn)為空）。為了簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)，域名的總長(zhǎng)度（即標(biāo)簽字節(jié)和標(biāo)簽長(zhǎng)度字節(jié)）被限制為255個(gè)字節(jié)或更少。

我們常用到的域名分為兩種類型：一種是包含了由數(shù)字、英文字母、及連接符“-”等ASCII編碼字符組成的英文域名；另一種是由非ASCII編碼字符組成的國(guó)際化域名（IDN），如“中國(guó)”、“網(wǎng)絡(luò)”、“公司”等。

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3、域

域（Domain）是指DNS名字空間中的一個(gè)子集，也就是樹型結(jié)構(gòu)名字空間中的一棵子樹。這個(gè)子樹根節(jié)點(diǎn)的域名就是該域的名字，如圖2-1中虛線圓圈所示的域“net.cn”。對(duì)于DNS名字空間中根節(jié)點(diǎn)（Root）下的最頂層的域稱為頂級(jí)域（TLD，Top Level Domain）。

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4、資源記錄

在資源記錄（RR）存儲(chǔ)了包含IP地址等與域名相關(guān)的多種信息，這些信息分布在與名字空間對(duì)應(yīng)的各級(jí)域名服務(wù)器上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)域名屬性信息的分布式檢索。每個(gè)域名對(duì)應(yīng)的記錄可能為空或多條。所有的RR具有相同的頂層格式，其字段包括：名字（NAME）、類型（TYPE）、種類（CLASS）、生存時(shí)間（TTL）、記錄數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（RD LENGTH）、記錄數(shù)據(jù)（RDATA）等。其格式如下圖2-4所示；各字段的含義及要求詳見下表2-4。

圖 2-4：資源記錄（RR）的格式

表 2-4：RR各字段的含義及要求

三、域名的服務(wù)系統(tǒng)

域名服務(wù)是一種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層資源的尋址服務(wù)，是其它互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)的基礎(chǔ)。常見的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)有：Web服務(wù)、電子郵件服務(wù)、FTP服務(wù)等等，它們都是以域名服務(wù)為基礎(chǔ)，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部資源的尋址和定位的。

域名的服務(wù)主要是通過分布式的域名服務(wù)器提供的。域名服務(wù)器也稱名字服務(wù)器（Name Server），用于存儲(chǔ)域名和資源記錄及其它相關(guān)信息并負(fù)責(zé)處理用戶的查詢請(qǐng)求。從功能上，名字服務(wù)器可分為權(quán)威服務(wù)器和遞歸服務(wù)器。

1、權(quán)威服務(wù)器與遞歸服務(wù)器

權(quán)威服務(wù)器（Authoritative Server）是指對(duì)于某個(gè)或者多個(gè)區(qū)（區(qū)是指域名系統(tǒng)名字空間中面向管理的基本單元，通常是若干個(gè)域的集合）具有權(quán)威的服務(wù)器，它保存著其所擁有的原始域名資源記錄信息。遞歸服務(wù)器（Recursive Server）也被稱為本地域名服務(wù)器或緩存服務(wù)器。它負(fù)責(zé)用戶端（解析器）發(fā)送的請(qǐng)求，然后通過向各級(jí)權(quán)威服務(wù)器發(fā)出查詢請(qǐng)求獲得用戶需要的查詢結(jié)果，最后返回給用戶端的解析器。

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2、域名系統(tǒng)的解析服務(wù)設(shè)置

域名的解析服務(wù)同樣是以樹型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來構(gòu)成的。由不同類別的域名解析服務(wù)提供機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)不同級(jí)域名的解析服務(wù)，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖3-2所示。由圖可知，它設(shè)置有頂層域或稱根域（Root）的服務(wù)、頂級(jí)域（TLD）的服務(wù)、三級(jí)域的服務(wù)、以及再下一層的子域的域名服務(wù)，其每層的設(shè)置要求與管理要求詳見下表3-2。

圖 3-2：全球域名服務(wù)體系結(jié)構(gòu)

表 3-2：全球域名服務(wù)體系的設(shè)置要求與管理要求

3、域名系統(tǒng)服務(wù)的基本工作原理（解析過程）

域名系統(tǒng)服務(wù)過程也稱為域名的解析過程。所謂域名解析，就是域名和IP地址間的互相映射及資源記錄信息的查詢，由域名映射到IP地址稱為正向解析，由IP地址映射到域名稱為逆向解析。域名系統(tǒng)中應(yīng)用了分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，因此域名解析時(shí)采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式。所謂客戶機(jī)/服務(wù)器模式，即用戶使用被稱為客戶程序的軟件（解析器），向域名服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器對(duì)用戶的請(qǐng)求做出回答后，通過客戶程序顯示給用戶。客戶端稱為域名解析器，主要提出域名解析申請(qǐng)，服務(wù)器端稱為域名服務(wù)器，負(fù)責(zé)控制本地域名數(shù)據(jù)庫及解析。本地解析器和本地服務(wù)器直接相連，多數(shù)名字在本地解析，只有少數(shù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴霞?jí)服務(wù)器解析。例如，我們要訪問東方通信股份有限公司技術(shù)中心一臺(tái)名為gen的計(jì)算機(jī)，其域名地址為gen.rd.eastcom.com，則域名系統(tǒng)的完整工作過程分為如下7個(gè)步驟，詳見下表3-3。

表 3-3：域名系統(tǒng)服務(wù)的工作過程

上述內(nèi)容依據(jù)我國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 2135《域名系統(tǒng)運(yùn)行總體技術(shù)要求》及相關(guān)RFC文檔而編制，若要詳細(xì)了解高標(biāo)準(zhǔn)具體內(nèi)容的請(qǐng)查閱下附件。

附件：YD/T 2135-2010《域名系統(tǒng)運(yùn)行總體技術(shù)要求》

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