DNS域名解析服务

清香西北风
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一、DNS简介

域名系统（英文：Domain Name System，缩写：DNS），使用应用层协议，是互联网的一项服务。 它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。

简单来说就是：把域名转换成网络可以识别的ip地址，再通过IP地址访问主机。 这种由文字组成的名称，显而易见要更容易记忆。

每一台 DNS 服务器都只负责管理一个有限范围（一个或几个域）内的主机域 名和 IP 地址的对应关系，这些特定的 DNS 域或 IP 地址段称为 zone（区域）。 当前，对于每一级域名长度的限制是63个字符，域名总长度则不能超过253个字符。

默认端口：

  • 连接DNS服务器，使用TCP协议的53端口。
  • DNS服务器进行解析，使用UDP协议的53端口

1、 DNS系统的作用

  • 正向解析：根据域名查找对应的IP地址
  • 反向解析：根据IP地址查找对应的域名

2、DNS分布式数据结构

image.png 域名级数是指一个域名由多少级组成，域名的各个级别被“.”分开，最右边的"."就是根域名，通常省略不写。

顶级域名，又称一级域名，常见的有".com"、".org"、".net"、".cn"等。

二级域名，就是在一级域名前再加一级，如"baidu.com"。

所有的域名必须以点（.）结尾

1）根域名服务器：

  • IPv4的根名称服务器： 全世界只有13台IPv4根域名服务器。1个为主根服务器在美国。其余12个均为辅根服务器，其中9台在美国，欧洲2个（位于英国和瑞典），亚洲1个位于日本。
  • IPv6的根名称服务器：全球共25台，中国1主3从，美国1主2从。
  • 根域名服务器一旦有任何异常对整个互联网影响都非常大。目前全球有了许多的根域名服务器镜像服务器，这点增加了容错率。

2）一级DNS服务器： 专门负责一级域名（顶级域名）的解析

通用顶级域名：

一级域名说明
.com商业机构，但个人也可以注册
.net网络服务机构
.edu教育机构
.int国际机构
.org非营利性组织
.gov政府机构
.mil军事机构

国家顶级域名：以地理域名命名的顶级域名

一级域名说明
.cnChina，中国
.jpJapan，日本
.uk英国
.us美国

二级DNS服务器：专门负责二级域名的解析

二级域名说明
.com.cn中国商业组织
.edu.cn中国教育机构
.org.cn中国非盈利组织
.net.cn中国运营商

子域名服务器：  专门负责子域名的解析（三级及以下域名都叫子域名）

三级域名说明
sina.com.cn新浪
pku.edu.cn北京大学
tsinghua.edu.cn清华大学

常用主机名

主机名
www
mail
news

注：

  • 114.114.114.114是国内移动、电信和联通通用的DNS服务器，解析成功率相对来说更高，国内用户使用的比较多，速度相对快、稳定，是国内用户上网常用的DNS。
  • 8.8.8.8是GOOGLE公司提供的DNS服务器，该地址是全球通用的，相对来说，更适合国外以及访问国外网站的用户使用。

3、DNS系统类型

缓存域名服务器

  • 也称为DNS高速缓存服务器
  • 通过向其他域名服务器查询获得域名-->IP地址记录
  • 将域名查询结果缓存到本地，提高重复查询时的速度

主域名服务器

  • 特定DNS区域的权威服务器，具有唯一性
  • 负责维护该区域内所有域名-->IP地址的映射记录
  • 需要自行建立所负责区域的地址数据文件

从域名服务器

  • 也称为辅助域名服务器，是对主域名服务器的热备份
  • 其维护的域名-->IP地址记录来源于主域名服务器
  • 需要从主域名服务器自动同步区域地址数据库
 windows系统查询DNS缓存的命令：ipconfig/displaydns
 windows系统清理DNS缓存的命令：ipconfig/flushdns
 ​
 Linux系统清理DNS缓存需要安装nscd软件，启动、执行“nscd -i hosts”命令

4、DNS的查询方式（递归查询和迭代查询）

递归查询

  • 主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。
  • 如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址，那么本地域名服务器就以DNS客户的身份，向其它根域名服务器继续发出查询请求报文(即替主机继续查询)，而不是让主机自己进行下一步查询。在域名服务器查询期间，客户机将完全处于等待状态。
  • 因此，递归查询只会返回两种信息：要么是所要查询的IP地址，要么是查询失败。

迭代查询

  • 本地域名服务器向根域名服务器的查询是迭代查询。
  • 当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文后，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。下一个服务器收到请求后也是如此，要么返回IP，要么告诉本地域名服务器下一步去找谁。 即本地域名服务器按照提示的指引依次查询， 直到返回查询的结果为止 。

递归查询和迭代查询的特点：

  • 递归查询：主机只发出一次请求，要求对方给出最终结果。返回的结果只有两种：查询成功或查询失败。
  • 迭代查询：主机需要发起多次请求，返回的是所需IP地址或最佳查询地址。

举例说明：

假设你要寻找一家你从未去过的公司，你让你的助手去帮你问路，由助手告诉你最后结果（找到或找不到），这种就类似递归查询。助手去问路的过程中，每走过一个路口，就问一个人，这个人要么告诉他准确地址、要么告诉他下一步去哪个路口问，这种就类似迭代查询。

image.png

5、本地主机映射文件hosts

/etc/hosts 文件，保存主机名与IP地址的映射记录。

hosts —— the static table lookup for host name（主机名查询静态表）。 hosts文件是Linux系统上一个负责ip地址与域名快速解析的文件，以ascii格式保存在/etc/目录下。hosts文件包含了ip地址与主机名之间的映射，还包括主机的别名。

hosts文件位置：

 Linux系统：/etc/hosts
 ​
 Windows系统：c/windows/system32/drivers/etc/hosts

查看 /etc/hosts 文件：

[root@localhost ~]# cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
119.75.218.70   www.baidu.com

hosts 文件和DNS服务器的比较：

  • 默认情况下，系统首先从hosts文件查找解析记录

    • hosts 文件的优先级高于DNS服务器，这是由 /etc/nsswitch.conf 文件规定的

  • hosts 文件只对当前的主机有效

  • hosts 文件可减少DNS查询过程，从而加快访问速度

查看/etc/nsswitch.conf 文件：

  [root@localhost ~]# cat /etc/nsswitch.conf
 ------------------------------------
  38 #hosts:     db files nisplus nis dns
  39 hosts:      files dns myhostname
 ​
 ​
 # files代表hosts文件，dns代表DNS服务器
 # files写在dns之前，表示hosts文件的优先级高于DNS服务器
 # 如果编辑该文件，将dns写在files之前，那么DNS服务器的优先级会高于hosts文件。一般不做修改。

image.png

6、域名的解析过程

 Client（客户机）--> 查询/etc/hosts文件 --> Client DNS Service Local Cache （ 查询DNS服务本机缓存，只有Windows系统有）--> DNS Server(主机向本地域名服务器请求，递归查询)-->DNS Server Cache （本地域名服务器查询缓存信息）--> DNS iteration（本地域名服务器进行迭代查询）——>根域名服务器）-->一级域名服务器-->二级域名服务器-->三级域名服务器...

Linux系统中的DNS域名解析过程：

  1. 客户机先去查找本机的/etc/hosts 文件，看文件中是否存在该域名和IP地址的映射记录。如果有就调用，没有就进行下一步。
  2. 客户机请求本地域名服务器（LDNS）来解析这个域名，主机要求本地域名服务器直接返回最终结果。在返回结果之前，客户机将完全处于等待状态，不再二次请求。统一由本地域名服务器向各级域名服务器转发请求。
  3. 本地域名服务器收到客户机的请求后，先查询自己的缓存信息，如果有这个域名的映射记录则返回结果，没有则进行下一步。
  4. 本地域名服务器请求根域名服务器解析这个域名，根域名告诉本地域名服务器去找对应的一级域名服务器。
  5. 本地域名服务器请求一级域名服务器解析这个域名，一级域名服务器告诉它去找对应的二级域名服务器。
  6. 本地域名服务器请求二级域名服务器解析这个域名，二级域名服务器告诉它去找对应的子域名服务器。
  7. 本地域名服务器请求子域名服务器解析这个域名，子域名服务器返回对应的IP地址。
  8. 本地域名服务器将IP地址记录到缓存中，并返回给客户机。客户机根据收到的IP地址访问该网站。

二、DS服务程序——BIND

目前使用最为广泛的DNS服务软件是BIND（Berkeley Internet Name Domain），最早由伯克利大学的一名学生编写，现在最新的版本是9，由ISC（Internet Systems Consortium）编写和维护。

BIND支持先今绝大多数的操作系统（Linux，UNIX，Mac，Windows）

BIND服务的名称为named。

BIND（Berkeley Internet Name Daemon）

  • BIND是应用最广泛的DNS服务程序
  • 官网站点：www.isc.org/

相关软件包

  • bind-9.11.4-26.P2.el7_9.9.x86_64

BIND服务器端程序

  • 主要执行程序：/usr/sbin/named
  • 默认监听端口：53

BIND配置文件

  • 主配置文件：  /etc/named.conf
  • 根域配置文件： /var/named/named.ca
  • 区域配置文件： /etc/named.rfc1912.zones
  • 保存DNS解析记录的数据文件位于： /var/named/目录下

BIND服务控制

  • systemctl [status|start|stop|restart] named.service
  • rndc reload 重新加载DNS服务

1、根域配置文件

根域配置文件位于： /var/named/named.ca

  • 根域配置文件设定根域的域名数据库，包括根域中13台DNS服务器的信息。
  • 利用该文件可以让DNS服务器找到根DNS服务器，并初始化DNS的缓冲区。当DNS服务器接到客户端主机的查询请求时，如果在Cache中找不到相应的数据，就会通过根服务器进行逐级查询 。
  • 用户不需要进行修改该文件 。

2、主配置文件（全局配置文件）

BIND服务的主配置文件位于： /etc/named.conf。

  • 设置DNS服务器的全局参数
  • 包括监听地址和端口、区域数据文件存放的目录等
  • 使用 options{......}; 的配置段

image.png

3、区域配置文件

区域配置文件位于：/etc/named.rfc1912.zones。

  • 设置本服务器提供域名解析的特定DNS区域
  • 包括域名、服务器角色、数据文件名等
  • 使用 zone "区域名" IN{......}; 的配置段

image.png

4、区域数据库文件（zone文件）

BIND服务的区域数据库文件位于/var/named/ 目录下，具体文件名由管理员定义。一般格式为/var/named/域名.zone，例如：/var/named/yuji.com.zone。

1）资源记录

主要包含以下三部分：

1）全局TTL配置项及SOA记录

  • $TTL（Time To Live，生存时间）： 表示DNS记录在DNS服务器上的缓存时间，默认单位秒。
  • @：表示当前域名。
  • IN：表示使用 Internet 协议。
  • SOA（Start Of Authority，授权信息开始）：表示解析方式。
  • 分号 ";" 开始的部分表示注释信息。

image.png

2）正向解析记录

  • NS记录：域名服务器记录（Name Server）。
  • MX记录：邮件交换记录（Mail Exchange）。
  • A记录：地址记录（Address）。用来指定主机名（或域名）对应的IP地址记录。用于正向解析。
  • CNANE：别名记录。 这种记录允许您将多个名字映射到同一台计算机。

例：

         NS  master                       //当前区域的DNS服务器名称      
 master  IN    A     192.168.72.10        //记录DNS服务器master的IP地址
             MX 10   mail.yuji.com        //MX为邮件交换记录，数字越大优先级越低
             MX 20   mail2.yuji.com       //MX为邮件交换记录，数字越大优先级越低
 mail    IN    A     192.168.72.103       //记录正向解析mail.yuji.com对应的IP
 mail2   IN    A     192.168.72.104       //记录正向解析mail2.yuji.com对应的IP
 www     IN    A     192.168.72.101       //记录正向解析www.yuji.com对应的IP
 ftp     IN    A     192.168.72.102       //记录正向解析ftp.yuji.com对应的IP
 web     IN   CNAME   WWW                 //CNAME使用别名，web是www的别名
 *       IN    A     192.168.72.100      //泛域名解析，*表示任意主机名。泛域名有优先级，从上而下匹配。

2）反向解析记录

PTR 指针记录 (Pointer Record) ，用来指定IP地址对应的域名。用于反向解析。

记录的如一列指定IP地址中的主机地址部分

               NS        master          //当前区域的DNS服务器名称
 master  IN     A      192.168.72.10     //记录DNS服务器的IP地址
 200     IN    PTR     www.nan.com       //记录反向解析192.168.72.200对应的IP地址
 201     IN    PTR     ftp.nan.com       //记录反向解析192.168.72.201对应的IP地址

ps：

  • TTL可从全局继承

  • 使用 "@" 符号可用于引用当前区域的域名

  • 同一个名字可以通过多条记录定义多个不同的值；此时DNS服务器会以轮询方式响应。

  • 同一个值也可能有多个不同的定义名字；通过多个不同的名字指向同一个值进行定义；此仅表示通过多个不同的名字可以找到同一个主机。

3）区域数据库文件的特殊应用

  • 基于域名解析的负载均衡

    • 同一域名对应到多个IP地址

  • 泛域名解析

    • 找不到精确对应的A记录时，使用星号（*）进行匹配

5、对配置文件进行语法检查

  • named-checkconf工具：检查主配置文件
 named-checkconf [主配置文件]       //检查主配置文件的语法错误
 ​
 named-checkconf -z [主配置文件]    //加载主配置文件中对应的区域数据库文件
  • named-checkzone工具：检查区域数据库文件
 named-checkzone  <域名>  [区域数据库文件]
 ​
 例：
 named-checkzone  yuji.com  yuji.com.zone

三、构建主域名服务器之正向解析

四、构建主域名服务器之反向解析

五、构建从域名服务器（主从复制）

六、重点总结

  • 一定要关闭防火墙和selinux。

  • 编辑配置文件和区域数据库文件时，需要严格注意语法书写，其格式非常严格。

  • ”@“是DNS记录中的保留字，表示当前域名。

  • 修改配置文件后，一定要重启服务，之后才能生效。

  • BIND软件包提供了三个DNS测试工具：nslookup，dig，host。

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