服务器的工作原理

2.1.2　DNS服务器的工作原理

DNS（Domain Name System，域名系统）用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务。DNS命名用于Internet等TCP/IP网络中，通过用户友好的名称查找计算机和服务。当用户在应用程序中输入DNS名称时，DNS服务可以将此名称解析为与之相关的其他信息，如IP地址。因为，用户在上网时输入的网址，是通过域名解析找到相对应的IP地址，这样才能上网。其实，域名的最终指向是IP。

值得一提的是，在引入DNS之前，网络中的主机是将容易记忆的域名映射到IP地址并将它保存在一个共享的静态文件hosts（该文件路径为/etc/hosts）中，再由hosts文件来实现网络中域名的管理。最初Internet非常小，仅使用这个集中管理的文件就可以通过FTP为连入Internet的站点和主机提供域名的发布和下载。每个Internet站点将定期更新其主机文件的副本，并且发布主机文件的更新版本来反映网络的变化。但是，当Internet上的计算机迅速增加时，通过一个中心授权机构为所有Internet主机管理一个主机文件的工作将无法进行。文件会随着时间的推移而增大，这样按当前和更新的形式维持文件以及将文件分配至所有站点将变得非常困难。

域名系统为一个分布式数据库，它使本地负责控制整个分布式数据库的部分段，每一段中的数据通过客户，服务器模式在整个网络上均可存取，通过采用复制技术和缓存技术使得整个数据库可靠的同时，又拥有良好的性能。域名服务器包含数据库的部分段的信息，并可提供被称之为解析器的客户来访问。DNS的数据库结构形成一个倒立的树状结构，根的名字用空字符串“”来表示，但在文本中用“.”来书写。树的每一个节点都表示整个分布式数据库中的一个分区（域），每个域可再进一步划分成子分区（域），每个域都有一个标签（Label），标明了它与父域的关系。域也有一个域名（Domain Name），给出它在整个分布式数据库中的位置。在DNS中，域名全称是一个从该域到根的标签序列，以“.”分隔这些标签。该标签最多可包含63个字符。树中每一节点的完整域名为从该节点到根之间路径上的标签序列。如果根域在节点的域名中出现，该名字看起来就像以点结尾（实际上是以点和空标签作结尾）。这些以点结尾的域名被称之为绝对域名（Absolute Domain Name）。不以点结尾的域名被称之为相对域名。域（Domains）即为树状域名空间中的一棵子树，域的域名同该子树根节点的域名一样。也就是说，域的名字就是该域中最高层节点的名字。图2－1给出了DNS分层结构的图示。

图2－1　DNS域名空间的分层结构

DNS基于C/S（Client/Server，客户机/服务器）模式，因而分为Client和Server两种角色。Client扮演询问的角色，也就是向Server询问一个Domain Name，而Server必须要回答此Domain Name所对应的真正IP地址。而当地的DNS先会查自己的资料库。如果自己的资料库中没有，则会往该DNS上所设的其他DNS进行求助询问，依此得到答案之后，将收到的答案存起来，并回答客户。

DNS服务器会根据不同的授权区（Zone），记录所属该网域下的各名称资料，这个资料包括网域下的次网域名称及主机名称。在每一个名称服务器中都有一个高速缓存区（Cache），这个高速缓存区的主要目的是将该名称服务器所查询出来的名称及相对的IP地址记录在高速缓存区中，这样当下一次还有另外一个客户端到次服务器上去查询相同的名称时，服务器就不用到其他的主机上去寻找了，而直接可以从缓存区中找到该名称记录资料，传回给客户端，以加速客户端对名称查询的速度。

实例2－1　DNS工作原理

当DNS客户端向指定的DNS服务器查询Internet上的某一台主机名称时，DNS服务器会在该资料库中找寻用户所指定的名称。如果没有，该服务器会先在自己的高速缓存区中查询有无该条记录，如果找到该条名称记录后，会从DNS服务器直接将所对应到的IP地址传回给客户端；如果DNS服务器在资料记录中找不到且高速缓存区中也没有时，服务器才会向别的DNS服务器查询所要的名称。例如，本地的DNS服务器会向最接近（比如属于同一个IP地址段或者同一个ISP）的DNS服务器去要求帮忙找寻该名称的IP地址。在另一台服务器上也有相同的动作的查询，当查询到后会回复原本要求查询的服务器，该DNS服务器在接收到另一台DNS服务器查询的结果后，先将所查询到的主机名称及对应IP地址记录到高速缓存区中，最后再将所查询到的结果回复给客户端。这样就成功地完成了一次标准的DNS查询－应答过程。