DNS原理与动态DNS

[ICKelin]

DNS是非常常用的网络基础设施软件，但是如果不是做软件开发的，很多人都接触不到，很多做应用开发的，可能接触DNS服务器的机会也不多，但是不管怎样，DNS是非常非常非常重要的网络基础软件。

这篇文章记录了对DNS的一些基本理解以及在notr内网穿透当中使用到的非常重要的动态域名解析这一功能。

DNS解决什么问题

需要明确的一点，互联网上的通信寻址是通过ip地址来寻址的，打个比方，如果从你的电脑上ping 1.1.1.1，首先判断1.1.1.1是否和你处于同一个子网，如果属于同一个子网，则按照内网通信的基本流程，先进行ARP广播，查找ip地址为1.1.1.1的mac地址，然后通过mac地址进行通信，如果不属于同一个子网，则也要先进行arp广播，不过查找的是网关ip地址的mac地址，将数据包发给网关，网关匹配路由之后，继续转发给他的上一级路由，依次迭代，直到到达1.1.1.1所在的机器。

如果纯粹使用ip地址通信，通信是没问题的，但是互联网发展太快了，五六年前的规模和现在完全一个层面，五六年前，我还在学jsp，学MFC，现在MFC也叫没饭吃，设计互联网的人很早就想到了这点，ip地址太难记了，要记住所有网站的ip地址显然是不可能的，所以他们设计了域名系统，在ip地址与域名之间构建一个映射关系，通过域名关联到ip地址，然后用户只需要记住域名即可，记住www.notr.tech总比记住120.25.214.63要容易得多。但是这又会产生一个问题，用户每次访问www.notr.tech的时候，都需要先通过互联网获取到www.notr.tech的ip地址，每个域名相对直接使用ip而言，都多了一步域名解析的步骤。于是为了加速域名解析的过程，DNS服务器都会设置有高速缓存，不仅如此，每台电脑针对域名查询，也做了高速缓存，不仅如此，有的浏览器内部也做了域名高速缓存。所以就有了如果某浏览器是带有dns缓存功能的，访问一个网站时，首先从自身的缓存看有没有记录，如果有，直接用，如果没有，看系统DNS缓存是否有记录，如果有，直接用，如果没有，发起DNS查询，如果刚好你的网关配备有DNS服务器，而且dhcp服务器给你电脑下发的DNS就是你的网关地址，那么你的网关先从自身缓存查，依次迭代下去，所以，DNS缓存提高了域名解析的效率。

DNS基本流程

DNS采用UDP协议进行交互，交互可以归纳为下面的流程

这里将DHCP也纳入其中，DHCP跟DNS的关系仅仅是：PC启动的时候会发送DHCP请求广播，DHCP服务器收到这一广播之后会响应，会告诉PC，你可以使用a.b.c.d这个ip，网关地址是a.b.c.1，DNS地址为1.1.1.1之类的信息。这个很重要，可以通过DHCP控制所有用户电脑的网关和DNS，也就是说可以将下发的网关和DNS指向它自身，然后所有流量和域名查询都经过它。

dns服务器本地无缓存时，会不断迭代同一个过程，以yingjiu.notr.tech为例先找到根服务器，询问是否有yingjiu.notr.tech的ip地址，根服务器响应没有，但是你可以到ns1.china.com去查询，ns1.china.com的ip地址是xxxxx。于是本地dns服务器向ns1.china.com进行域名解析，ns1.china.com发现本地也没有相关的A记录，但是有个ns记录，记录值为ns.notr.tech，于是ns1.china.com响应给本地dns服务器，告诉它，我没有相关记录，但是我知道谁可以解决你这个问题，你可以到ns.notr.tech进行解析，ns.notr.tech查本地记录，发现有对应的记录值，于是响应该记录值，本地DNS服务器拿到域名解析的结果之后，响应给pc，最终完成域名解析。

DNS服务器实现有许多细节，但是如果业务需求不复杂，可以考虑从以下两个角度进行简化

• 只实现A，AAAA，以及NS记录
• 只实现dns代理，域名解析交给上游，只需要知道，上游返回的结果肯定是可以返回给pc的。

动态DNS

以下内容摘自百度百科：

动态域名解析服务，是将用户的动态IP地址映射到一个固定的域名解析服务上，用户每次连接网络的时候，客户端程序就会通过信息传递把该主机的动态IP地址传送给位于服务商主机上的服务器程序，服务程序负责提供DNS服务并实现动态域名解析。就是说DDNS捕获用户每次变化的IP地址，然后将其与域名相对应，这样域名就可以始终解析到非固定IP的服务器上，互联网用户通过本地的域名服务器获得网站域名的IP地址，从而可以访问网站的服务。

简单理解动态DNS即为：当DNS具备能够动态添加，删除，修改某个域名记录之时，就具备动态DNS的基本能力。

打个比方：你在使用某个动态DNS服务，你配置家庭出口路由器映射的ip地址映射到router.home.me，但是家庭路由器每次启动时ip地址可能会发生修改，原因是运营商之前下发的ip地址可能被分配给其他用户，所以这时候如果DNS不具备修改的能力，那么访问router.home.me解析到的ip地址即为其他客户的ip地址，这时候就需要DNS能够提供一个接口让家庭路由器感知到ip地址发生了改变，将router.home.me的值进行相对应的调整。也就是做router.home.me这个域名的修改操作。

所以在无固定ip地址的情况下，采用动态DNS具备一定的用处，这里介绍我动态DNS的使用场景：

Notr是一款内网穿透服务，其中动态DNS占了非常大的作用，客户端每次分配的域名是固定的，但是域名映射关系每次都是不固定的，因为我内部需要根据当前各个节点的使用情况与负载进行动态调整，选出一个节点为该客户端提供内网映射的接入口。具体可以参考Notr时序图NotrController与NotrNs交互