什么是DNS，有什么作用，如何实现“域名解析”？

一、DNS 是啥？

DNS 是洋文“Domain Name System”的缩写，直译过来就是“域名系统”。

二、DNS 有啥用？

咱们每天打交道的这个互联网，其底层的基石是“IP”。IP 是“Internet Protocol”的缩写，中文就“互联网协议”（光看名字就知道这玩意儿很重要）。咱们日常用的那些互联网软件（浏览器、聊天工具、下载工具、等等）在工作时，必须依靠【IP地址】才能进行网络数据传输。

“IP地址”是设计给软件用滴——虽然软件很容易处理，但对于人类而言，却很难记忆。于是，后来又发明了 DNS。有了 DNS，人类就不需要记住长长的一串 IP地址，而只需记住“域名”（域名通常更短，也更具有可读性，例如www.g.cn）。

比如你上网的时候，只需在地址栏输入网站的“域名”，而不用输入网站的“IP地址”。然后电脑系统会利用 DNS 来把“域名”翻译成“IP地址”。这个翻译的过程术语叫“域名解析/DNS解析”。

三、域名的结构是咋样？

域名是按照“树形结构”组织的。不懂得啥是“树形结构”的同学，可以对照一下电脑硬盘上的目录结构。域名的结构和目录结构很类似，目录结构是用“斜杠”作分隔符，而域名是用小数点作分隔符。两者的主要区别在于：目录结构名称的形式是从左到右（上级在左，下级在右），而域名是从右到左（上级在右，下级在左）。

以网易的域名为例：

3g.163.com 的上级域名是 .163.com

163.com 的上级域名是 .com

这里的 .com 就被称为顶级域名（Top-Level Domain，简称 TLD），跟 .com 类似的那些 .net .org .gov 也是顶级域名。还有那些以国家/地区的代码命名的（比如 .cn .tw .hk .jp 等等）也是顶级域名。

四、“域名解析”是咋实现？

如果你曾经配置过电脑的网卡，应该记得上面除了有IP地址、掩码等设置，还有一项设置是“DNS服务器/域名服务器”。这项设置就是用来帮助你的电脑进行域名解析的。你可以把这个“DNS服务器”想象成114查号台。每当电脑需要翻译某个域名，就找这个域名服务器查询，然后域名服务器会告诉你的电脑，要查询的域名对应的IP地址是啥。

下面简单说一下，你的电脑进行域名解析的过程。

为了叙述方便，以网易为例。当你在浏览器的地址栏中输入 www.163.com，然后敲回车，这时候电脑软件会进行如下一系列事情。

1. 首先根据输入的网址，提取出域名（

2. 如果你在系统中配置了 Hosts 文件，那么电脑会先查询 Hosts 文件，看这个www.163.com 否已经在 Hosts 里面有了对应的记录。如果有，直接就可以拿到该记录中的 IP地址，过程就结束了。

3. 如果 Hosts 里面没有这个别名，那么电脑会看你有没有设置域名服务器（DNS 服务器）。如果你的系统没有设置域名服务器，那电脑就没辙了，浏览器直接会报错，说网站的域名无法解析。过程就结束了。

4. 如果你设置过“域名服务器”，那么电脑会向这个域名服务器发送一个域名查询（DNS query）的请求，然后等候域名服务器的回应。

5. 如果域名服务器始终没有回应（比如域名服务器挂了，或域名服务器的IP填错了，或请求被 拦截了），那么电脑还是没辙（浏览器会报错）。

6. 如果域名服务器回应了，那么你的电脑就可以根据域名服务器的应答信息，得到该域名的 IP地址。之后浏览器就会向这个 IP地址 对应的 Web 端口发送 HTTP 请求。

通常情况下，电脑拿到的（DNS服务器）应答信息是正确的——也就是说，应答中的 IP地址 确实对应那个域名——这种情况下，你的网络软件就可以正常工作了。

但是在某些国家，例如CHAOXIAN,电脑拿到的 DNS 应答有可能是【错的】。为啥会这样捏，本文的后半部，俺会介绍一下“域名劫持”和“域名污染”。

五、域名服务器如何知道这些信息？

（一）域名的缓存

大伙儿平时使用的域名服务器，技术术语叫“递归域名服务器”。“递归服务器”是面向普通网友的。刚才介绍“域名解析”的时候提到的服务器就是“递归服务器”。

“递归服务器”的内部通常会有一个 DNS记录 的缓存——这个缓存是为了提高查询效率的。当某台电脑向递归服务器发起域名查询时，递归服务器首先看自己的缓存中有没有该域名的记录，如果有，直接就回复该记录给查询的电脑。

万一对方想要查询的域名没找到，咋办捏？这时候就要进行缓存的同步。

（二）缓存的同步

下面就拿网易的域名为例，说说这种情况的处理流程。

1. 对方查询3g.163.com 这个域名，“递归服务器”发现自己的缓存中没有

2. “递归服务器”会先去找“根域名服务器”帮忙，“根服务器”会告诉“递归服务器”说：这个域名属于 com 这个分支之下，你去找 com 这个域名的“权威服务器”，这个权威服务器的 IP地址 是 xxx。

3. 然后“递归服务器”根据拿到的这个 xxx地址，又去找“com 域名的权威服务器”。“com 域名的权威服务器”告诉它：你应该去找“163.com 域名的权威服务器”，这个权威服务器的 IP地址 是 yyy

4. 然后“递归服务器”又屁颠屁颠地去找“163.com 域名的权威服务器”。这时候“163.com 域名的权威服务器”才会告诉它，3g.163.com 这个域名的 IP地址 到底是多少。

大伙儿看到没有？整个过程如同“踢皮球”，效率是很低的。所以俺前面提到，“递归域名服务器”必须得有一个缓存，以此来优化效率（不用每次查询都来一次“踢皮球”）。

（三）同步的周期

说完了“域名的同步”，顺便提一下“同步的周期”。

因为互联网上的域名信息是有可能发生变化的。比如增加了某个新域名，注销了某个旧域名，或者某个域名对应的 IP地址 变了。所以，“递归服务器”上保留的缓存中，每一条域名记录都有一个生命周期（可能是几分钟，也可能是几小时）。如果某条记录的生命周期过了，就会被删除，然后重新同步。

六、啥是“域名劫持”？

刚才说了，域名服务器上都会保存一大堆的域名记录（每条记录包含“域名”和“IP地址”）。当收到域名查询的时候，域名服务器会从这堆记录中找到对方想要的，然后回应给对方。

如果域名服务器上的某条记录被【人为修改】了（改成错的），那么一旦要查询这条记录，得到的就是错误的结果。这种情况称之为“域名劫持”。

★谁有“域名劫持”的企图？

“域名劫持”通常是电信运营商（ISP）干的好事儿。很多宽带用户用的域名服务器就是 ISP 提供给你的。

举例：

前几年曾经出现过：某个 ISP 跟某网站勾结，把维基百科的流量重定向到XX。具体搞法是：该 ISP 篡改自己的域名服务器的记录，把里面跟维基百科 相关的域名记录的 IP地址 修改为XX的 IP地址。如此一来，假设你用的是这个 ISP 的域名服务器，当你在浏览器输入 http://zh.wikipedia.org/的时候，你的电脑查询到的 IP地址 其实是XX的 IP地址，所以浏览器打开的是“XX”的主页。

★如何对付“域名劫持”？

刚才说了，“域名劫持”的根源在于：域名服务器上的记录被人给改了。要对付这种耍流氓，最直接的办法就是不要使用这种流氓 ISP 提供的域名服务器，改用国外那些比较靠谱的。目前口碑最好的，大概是 Google 提供的两个域名服务器，IP地址 分别是 8.8.8.8 和 8.8.4.4 ——这俩不光是地址好记，更重要的是，不会耍流氓。

七、啥是“域名污染”？

先提醒一下：“域名污染”这个词还有其它几个别名，分别是“域名欺骗”、“域名缓存投毒”（洋文叫：DNS cache poisoning）。今后看到这几个别名，要晓得是同一个意思。

“域名污染”的原理，简单说来是这样滴：当你的电脑向域名服务器发送了“域名查询”的请求，然后域名服务器把回应发送给你的电脑，这之间是有一个时间差的。如果某个攻击者能够在域名服务器的“DNS应答”还没有到达你的电脑之前，先伪造一个错误的“DNS应答”发给你电脑。那么你的电脑收到的就是错误的信息，并得到一个错误的 IP地址。

★谁有“域名污染”的企图？

从技术上讲，只要攻击者能够位于“你”和“域名服务器”的传输线路中间，那么攻击者就有机会搞“域名污染”。能够做到这点的，可能是一个黑客/骇客，也可能是 ISP。

★某国家防火墙的两种“域名污染”

刚才俺解释了“域名污染”的原理，那种形式不妨称为“直接污染”。由于某国家防火墙的特殊性，它不但可以做到“直接污染”，还可以做到“间接污染”。而普通的骇客顶多只能做到“直接污染”，难以做到“大范围的间接污染”。

那么这两种污染有啥区别捏？且听俺细细道来。

◇某国家防火墙部署在哪？

首先有必要先扫盲一下“某国家防火墙（其实是一种IDS，也就是入侵检测系统）的部署位置”。X国互联网只有少数几个国际出口（名气较大的是：A出口、B出口、C出口）。如果你要访问国外网站，你的网络数据流就必定会经过其中的某个“国际出口”。

◇某国家防火墙的直接污染

因为某国家防火墙部署在国际出口。如果你用的是【国外的】域名服务器，你的“DNS请求”必定会经过国际出口；同样，域名服务器的“DNS应答”必定也会经过国际出口才能到你的电脑。这一来一回就给某国家防火墙 提供了机会。

这种污染就是俺所说的“直接污染”。

◇某国家防火墙 的间接污染

刚才介绍了“使用国外域名服务器会被直接污染”。那如果你用的是【国内的】域名服务器捏？就会被“间接污染”。过程如下：

1. 比方说你用的是电信的 DNS服务器，然后你想要访问某个被不受欢迎的网站。

2. 对于不受欢迎的网站，其网站服务器必定在国外，而且网站的域名肯定也不会使用 CN 之下的域名。所以，被封锁的网站，其上级域名的“权威域名服务器”肯定也是在国外。

3. 当你向“电信的DNS服务器”查询反共网站的域名，这台“电信的DNS服务器”就会去找这个不受欢迎的网站的上一级域名对应的“权威域名服务器”去进行“域名查询”。

4. 因为是从国外进行域名查询，相关的数据流必定要经过国际出口。一旦经过国际出口，就会被 某国家防火墙 污染。

5. 如此一来，“电信的域名服务器”拿到的是已经被污染的域名记录（里面的IP是错的）。而且“电信的域名服务器”会把这条错误的记录保存在自己的域名缓存中。

6. 下次如果有另一个网友也找这台“电信的域名服务”查询这个不受欢迎的网站，也会查到错误的结果。

上述过程不断重复，最终会导致：全国所有的域名服务器，它们的缓存中只要是包含了不受欢迎的网站的记录，记录中的 IP地址 必定是错的（这个错误的 IP地址 也就是 某国家防火墙 伪造的那个）。所以说“间接污染”是很牛逼的，可以把错误的域名记录扩散到全国。

刚才俺说了，“域名污染”也叫“域名缓存投毒”。“投毒”一词真的非常形象——就好象在某条河流的源头下毒，从而把整条河流的水都污染。“域名污染”直接破坏了互联网的基础设施。