传输层 DNS（干货）

DNS 层次

层次命名空间

hosts 文件

域名空间

区域 (Zone)

DNS服务器类型

DNS 资源记录

DDNS

DNS 解析原理

正向解析与反向解析

区域管辖与权威服务器

区域委派

高速缓存

权威性应答与非权威性应答

递归查询与迭代查询

域名解析过程

DNS 报文

结构

首部格式

问题部分格式

资源记录格式

报文压缩

报文传输

验证、分析与 DNS 报文

DNS 部署

DNS 规划

DNS 服务器配置

DNS 层次

域名系统（DNS）是互联网核心服务的关键组成部分，它作为一个分布式数据库，存储了互联网上所有域名和其对应的IP地址信息。这种信息对于实现域名到IP地址的转换任务至关重要，因为计算机需要使用IP地址来定位网络中的其他计算机，而人们则更方便地使用易于记忆的域名来访问网络资源。

DNS查询的过程可以被视为从根域名服务器开始的递归搜索，它将查询从根分发到顶级域名服务器，再到权威域名服务器，最后得到目标的IP地址。虽然这个过程可能包含多个步骤，但由于大量的缓存机制，大部分常见的DNS查找只需很短的时间就能完成。

此外，DNS还支持反向查找功能，允许根据IP地址查询对应的域名，以及别名处理，通过CNAME记录将一个域名指向另一个域名。

层次命名空间

域名系统（DNS）是互联网的一个关键组成部分，它允许使用易于理解和记忆的名称（例如www.example.com）来访问和操作网络资源，而无需记住复杂的IP地址。DNS使用的层次结构对于映射整个Internet上的主机名至关重要。这个层次结构由多个标签组成，这些标签由点分隔，从右到左表示从一般到特定的层次。

例如，如果我们观察主机名www.example.com，我们可以将它分解为以下部分：

com：这是顶级域（Top Level Domain，TLD），通常反映了网站的性质（如.com表示商业，.org表示组织，.gov表示政府部门等）或地理位置（如.uk表示英国，.cn表示中国等）。
example：这是二级域名（Second Level Domain，SLD），通常与组织的名称相关。这一虽然是“二级”的，却是我们常说的“域名”。
www：这是主机名或子域名，表示网络中的具体设备或服务。在许多情况下，www表示一个网站的公开页面。

而DNS查询过程，通常是从最右侧的顶级域开始，并逐步向左深入子域名，就像一棵从根节点到叶节点的树。在这个过程中，DNS解析器将会与多个DNS服务器进行交互，以获取指向最终目标（如特定的web服务器）的IP地址。

hosts 文件

一台连接到网络的设备通常会使用hosts文件来帮助将人类可读的重要域名(例如localhost)映射为机器可以理解的IP地址。Hosts文件是一个简单的文本文件，其中包含由空格或制表符分隔的主机名和IP地址对。当进行域名解析时，系统会首先检查hosts文件中是否存在相应的条目。如果存在，系统会直接使用hosts文件中的信息进行解析，而不会再向DNS服务器发起查询。这一特性不仅可以提高解析速度，也可以在特定情况下重写或阻断网络连接。

但是，虽然hosts文件在某些情况下非常有用，例如在无法访问DNS服务器或需要在本地测试网站时，它也有其局限性。例如，hosts文件不支持通配符，这意味着必须为需要映射的每一个域名显式提供一条记录。此外，对于大型的网络环境和有大量主机名需要解析的情况，维护和更新hosts文件会变得非常困难，尤其是在一个动态变化的网络环境中。在这种情况下，使用DNS会更为方便和高效，因为DNS是由专门的服务器来维护和更新域名与IP地址的映射关系，且可以处理大规模的请求。

最后，需要注意的是，由于hosts文件具有优先解析的特性，恶意软件有时会修改这个文件，以重定向网络请求到恶意的目标。因此，为了保险起见，应经常检查hosts文件，确保它没有被未经授权的应用程序或用户修改。如果需要对hosts文件进行更改，应该先备份原有的文件，以防发生意外。

域名空间

域名空间是构成互联网的重要组成部分，它对网络内所有的主机名有组织有序的管理。如你所述，域名空间呈现的是一个层次化的树状结构，每一层分别代表不同级别的域。

根节点：域名空间的最顶端是根节点，通常用空字串表示。这个节点是整个树状体系的起点，也是所有其他域名的祖先。
顶级域（TLD）：紧跟在根节点之下的层次被称为顶级域（Top Level Domain）。这些域一般分为两类：通用顶级域（例如：.com、.net、.org）和国家代码顶级域（例如：.us、.uk、.cn）。
二级域与子域：在顶级域之下的层次被称为二级域。每个顶级域下面可以有多个二级域，每个二级域也可能有自己的子域。
主机名：在域名空间最底层，主机名标识了树状结构中的特定叶节点，代表了具体的机器或设备。

根域名服务器常常被视为域名空间中的“指南针”，其主要职能是接收来自本地DNS服务器的查询，然后将查询引向相应的顶级域名服务器。这一过程形象地像是在一棵巨大的树上进行导航，从树根开始一路向下，沿着正确的分支找到所需的叶节点。

区域 (Zone)

区域是顶级域名服务器和权威域名服务器进行操作的基础单位。简单地说，一个区域是域名空间的一个子集，其中包含了一组由同一权威域名服务器管理的相关域名。这些域名在区域中按不同级别的层次结构来组织，每个域名都与一个或多个IP地址关联。

以下是对区域更深入的描述：

权威域名服务器：每个区域都有一个或多个权威域名服务器，它们包含了区域内所有域名与IP地址映射的权威信息。当收到一个查询请求时，权威域名服务器会回应这个请求，提供所需的IP地址，或者告知请求者所查询的域名不存在。
区域文件：权威域名服务器依赖的数据主要存储在一个叫做区域文件的文档中。这个文件包含了区域内所有域名及其相关设置的详细记录。
子区域和委托：一个区域可以被划分为更小的子区域，每个子区域都有自己的权威域名服务器。例如，一个公司可能定义一个名为"sales"的子区域，针对这个子区域委托一个特定的域名服务器。这个过程被称为委托。

管理区域扮演的重要角色包括限制对域名服务器的访问，分散网络流量，和提高查询的效率等。在一个大型网络中，恰当地划分和管理区域可以极大地提升DNS的性能和稳定性，同时也有助于分散信任并防止潜在的网络攻击。

DNS服务器类型

根域名服务器（Root Name Servers）：根域名服务器是DNS层次结构中的最顶层，负责存储全球顶级域名（TLD）服务器的地址信息。它们不存储特定域名的解析信息，而是负责将域名解析请求引导到正确的顶级域名服务器。
顶级域名服务器（Top-Level Domain Servers）：顶级域名服务器存储特定顶级域名（TLD）下的所有域名的信息，例如.com、.org、.net等。它们负责管理该顶级域名下的权威域名服务器地址信息，并将查询请求引导到对应的权威域名服务器。
权威域名服务器（Authoritative Name Servers）：权威域名服务器存储特定区域（或域）中所有主机名的解析信息。当接收到查询请求时，如果该域名服务器有相应的解析信息，它会直接返回查询结果。权威域名服务器负责管理指定区域内的所有域名记录。
递归域名服务器（Recursive Name Servers）：递归域名服务器负责处理客户端的DNS查询请求，并负责向其他DNS服务器发出迭代查询，直到找到所需的域名解析信息。一般情况下，用户设备（如电脑、手机）连接到的本地ISP或公司网络提供的DNS服务器通常是递归域名服务器。
转发域名服务器（Forwarding Name Servers）：转发域名服务器接收来自客户端的DNS查询请求，并将这些请求转发到其他DNS服务器，如上级DNS服务器或互联网上的根域名服务器。转发域名服务器可以加快DNS查询的速度，并减轻上游DNS服务器的负载。
缓存域名服务器（Caching Name Servers）：缓存域名服务器负责缓存最近查询到的DNS解析信息，以便加快后续相同域名的查询速度。当客户端发出DNS查询请求时，如果缓存域名服务器已经缓存了相应的解析信息，它会直接返回缓存中的结果，而不必向其他DNS服务器发出查询请求。

DNS 资源记录

DNS资源记录（Resource Record，RR）是DNS数据库中的基本信息单位，保存了各种类型的域名和网络信息。DNS资源记录的种类多样，可以为不同类型的查询提供不同的信息。下面列出了一些常用的DNS资源记录类型：

A 记录：这是最常见的资源记录类型，用于将主机名（或域名）映射到其对应的IPv4地址。
AAAA 记录：这种记录与A记录类似，但是用于将主机名映射到IPv6地址。这被设计为IPv4地址逐渐耗尽时的解决方案。
CNAME 记录：也被称为规范名（Canonical Name）记录，用于将一个域名映射到另一个域名。通常用于创建别名，或者将多个服务放在同一IP地址上。
MX 记录：邮件交换（Mail eXchanger）记录，用于指定处理特定域的电子邮件的服务器。
NS 记录：名称服务器（Name Server）记录，用于指定负责某个域名（或子域名）的DNS服务器。这通常在域名转向子域名时使用。
SOA 记录：起始授权（Start of Authority）记录，包含了关于DNS区域的一般设置和信息。它存储了关于区域的主DNS服务器，管理员的联系信息，以及几个参数，如区域刷新间隔，重试时间，过期时间等。
另外还有些其他的资源记录类型，例如PTR记录用于实现反向DNS查找，用来将IP地址映射回其相关的主机名；SRV记录用于指定特定服务的位置，如SIP和XMPP等等。

DDNS

DDNS（Dynamic DNS，动态 DNS）是一种允许动态更新 DNS 记录的技术。在传统 DNS 中，主机名和 IP 地址的对应关系是静态的，如果 IP 地址发生变化，需要手动更新 DNS 记录。DDNS 允许客户端动态地更新自己的 IP 地址，从而保持 DNS 记录的准确性。

它通常通过以下方式工作：

客户端软件：客户端设备上安装有DDNS客户端软件，该软件负责监测设备的IP地址变化，并将新的IP地址信息发送给DDNS服务提供商。
DDNS服务提供商：DDNS服务提供商维护着一个动态更新的DNS数据库，客户端软件将设备的新IP地址信息发送给该服务提供商。服务提供商会更新相应的DNS记录，确保主机名和IP地址的对应关系始终是最新的。
定期更新：客户端软件通常会定期向DDNS服务提供商发送IP地址更新请求，以确保DNS记录的准确性。有些服务提供商还提供了特定的API或协议，使得设备能够在IP地址发生变化时立即发送更新请求。

DNS 解析原理

DNS 解析是指将主机名转换为 IP 地址的过程。DNS 解析可以分为正向解析（由主机名查找 IP 地址）和反向解析（由 IP 地址查找主机名）。

正向解析与反向解析

正向解析和反向解析是DNS最常用的两种操作，它们在互联网通信和网络安全验证中起着关键作用：

正向解析：顾名思义，正向解析涉及到将域名（如www.example.com）变换成相应的IP地址（如192.0.2.1）。当你在浏览器地址栏输入一个URL，或者当一个程序试图通过网络连接到一个远程主机时，都需要进行一次正向解析。在一次正向解析的过程中，递归服务器会先在本地缓存查找相关的信息，如果没有找到，就会沿着DNS层次结构递归查询，直到找到对应的IP地址。
反向解析：反向解析，如其名，是解析过程的反方向，将IP地址解析成相应的主机名或域名。例如，将IP地址192.0.2.1转换为www.example.com。在网络中，反向解析的场景包括诸如SMTP服务器验证、计算机网络诊断、检查日志，或者是安全协议中验证服务器等等。反向解析使用PTR记录来实现，该记录存储在特殊的DNS区域.in-addr.arpa（用于IPv4）或ip6.arpa（用于IPv6）中。

区域管辖与权威服务器

在 DNS 系统中，区域（Zone）是一个具有自己独特名称空间的管理单位，由一个或多个权威服务器管理，存储了有关该区域内所有DNS信息的数据。这些信息主要以一系列称作"资源记录"（Resource Records，RRs）的条目存储，每个条目都包含了特定名称和其所关联的一种或多种类型的数据。

权威服务器在域名系统（DNS）中，负责回答关于其管辖区域的查询请求。只有权威服务器才能提供这些信息，它们根据自身的区域文件内容对用户的DNS查询进行答复，或者直接指出某一请求的资源记录不在其管辖范围内。

以下是更具体的描述：

权威服务器：在 DNS 中，权威服务器是指中有权提供特定区域内主机名信息的服务器。它存储并管理区域文件，这是一个记录集，其中包含了区域内全部DNS信息。权威服务器的设置和管理是DNS信息准确、可用的关键。
主权威服务器与辅助权威服务器：在每个区域中都需要有一个主权威服务器，用于管理并维护区域文件的主版本。然后，这个服务器会将区域文件的副本传输给同一区域内的辅助权威服务器。这种备份机制能确保即使主服务器宕机，DNS查询仍然可以被辅助服务器处理。
区域文件：区域文件是存储在权威服务器内的文本文件，包含了权威服务器管辖的区域内的所有DNS记录，比如A记录，AAAA记录，CNAME记录，NS记录等。

区域委派

区域委派是一种将大型或复杂的DNS区域划分为多个子区域，并将这些子区域的管理责任分配给不同的权威DNS服务器的方法。这样做的目的是为了提高DNS系统的可扩展性和管理效率。

区域委派通常通过NS（Name Server）记录来实现。NS记录指定了一个域名子区域的权威DNS服务器，即负责管理该子区域的DNS服务器。当DNS服务器收到来自客户端的查询请求时，如果查询涉及到被委派的子区域，该DNS服务器会将查询转发给相应的权威DNS服务器进行处理。

区域委派的主要优点包括：

管理分离：将大型区域划分为多个子区域后，可以将管理责任分配给不同的管理员或组织，从而简化管理和维护工作。
性能优化：区域委派可以减轻单个DNS服务器的负载压力，提高系统的整体性能和响应速度。
故障隔离：如果一个子区域出现故障或网络问题，不会影响到其他子区域，从而提高了系统的可用性和稳定性。
减少DNS传输：当查询涉及到委派的子区域时，只需将查询转发给相应的权威DNS服务器，而不是全局查询，可以减少DNS传输的数据量和延迟。

高速缓存

在DNS系统中，高速缓存（Cache）是一种临时存储解析结果的机制，用以提高DNS查询效率，降低网络负载。每当DNS服务器完成一次查询后，它会将获得的资源记录保存在本地的高速缓存中。这些记录按照原始设置的TTL (Time to Live）值，在一段时间后自动过期删除。

以下是更详细的说明：

缓存查询：当DNS服务器接收到一个新的查询请求时，它首先从自己的缓存中搜索解析记录。如果发现一个有效的记录（在TTL期限内的），服务器就可以马上返回查询结果而不再进行进一步的查找。
减少查询时间和网络负载：通过保存和复用过去的查询结果，DNS服务器可以显著降低解析域名所需的时间，并减少网络流量，把查询的成本降到最低。
TTL值的设置：TTL值是设置在每条DNS记录中的，用以决定这条记录能在缓存中待多久。每条记录都有独立的TTL值，一旦时间耗尽，这条记录就会从缓存中删除。TTL的设置是一个权衡的结果，缓存时间过短会增加DNS查询的负载，过长又可能让过期信息仍存留在缓存中。
缓存更新和清理：当DNS记录的信息发生变化时，比如IP地址的变更，对应的DNS记录也必须更新。通常这个过程需要等待旧记录的TTL过期，新的记录才能被接受并放入缓存。在某些情况下，手动清理DNS缓存也是必需的，这就需要管理员运行特定的清理命令。

权威性应答与非权威性应答

权威性应答和非权威性应答是DNS系统中的两种不同类型的应答，它们分别由不同类型的DNS服务器返回。

权威性应答（Authoritative Answer）：
- 来源：权威性应答由权威域名服务器返回，这些服务器是负责管理特定域名区域的官方源。
- 特征：权威性应答是最终的、可信的，因为它们来自于域名的官方管理者。这些应答通常包含域名的完整、最新的解析信息。
- 例子：当DNS服务器收到对特定域名的查询请求时，如果它是该域名的权威DNS服务器，那么它会返回一个权威性应答。
非权威性应答（Non-Authoritative Answer）：
- 来源：非权威性应答由除权威域名服务器之外的其他DNS服务器返回，包括递归服务器、转发服务器等。
- 特征：非权威性应答可能是不完整的或过期的，因为它们来自于不一定是域名的官方管理者的DNS服务器，可能是从其他DNS服务器缓存中获取的信息。
- 例子：当DNS服务器收到对特定域名的查询请求时，如果它不是该域名的权威DNS服务器，那么它可能会返回一个非权威性应答，其中包含来自其他DNS服务器缓存中的信息。

在DNS查询过程中，当客户端向DNS服务器发出查询请求时，DNS服务器会根据查询请求的内容和自身的配置，返回相应的权威性或非权威性应答。权威性应答对于域名解析是最可信的，而非权威性应答则可能会受到缓存、网络延迟等因素的影响，可能不够准确或及时。

递归查询与迭代查询

递归查询和迭代查询是DNS系统中客户端和服务器之间进行域名解析时所采用的两种不同查询方式：

递归查询（Recursive Query）：
- 过程：当客户端向递归DNS服务器发送查询请求时，递归DNS服务器会负责代表客户端进行全过程的域名解析。递归DNS服务器首先查询根域名服务器获取顶级域名服务器的地址，然后向顶级域名服务器查询二级域名服务器的地址，以此类推，直到找到目标域名的权威DNS服务器，并从该服务器获取域名解析结果。
- 完成：递归DNS服务器会将最终的域名解析结果返回给客户端。客户端无需关心DNS解析的具体过程，只需等待最终的解析结果。
迭代查询（Iterative Query）：
- 过程：当客户端向迭代DNS服务器发送查询请求时，迭代DNS服务器会根据自身的缓存或配置向其他DNS服务器发送查询请求，然后将下一步查询的地址返回给客户端。客户端根据返回的地址继续向下一级DNS服务器发送查询请求，直到找到最终的域名解析结果。
- 完成：客户端自己负责迭代查询过程中的每一步，直到获取到最终的域名解析结果或者达到查询超时。

总的来说，递归查询和迭代查询是两种不同的DNS查询模式，它们的主要区别在于查询过程中由哪一方来负责执行后续的查询步骤。递归查询是由递归DNS服务器代为执行全过程的查询，而迭代查询则是由客户端自行负责执行每一步查询。递归查询适用于客户端无需关心DNS解析过程的情况，而迭代查询适用于客户端需要自行控制DNS解析过程的情况。

域名解析过程

DNS解析过程是根据主机名获取其对应的IP地址的一系列行为。描述如下：

客户端发起请求：当你在浏览器的地址栏输入一个网址，例如www.example.com，浏览器将首先询问你的系统配置中指定的本地DNS服务器，请求解析这个主机名。
本地DNS服务器查看缓存：本地DNS服务器首先会在自己的缓存中查找是否已经有对应的记录。若找到，即刻返回给客户端；如果没有找到或缓存结果已过期，服务器则向外部DNS服务器发起查询。
根域名服务器查询：如果本地服务器没有缓存的结果，服务器首先会向根域名服务器询问对应顶级域名服务器的地址，比如.com的顶级域名服务器的地址。
顶级域名服务器查询：得到回应后，本地服务器会向返回的顶级域名服务器发问，询问www.example.com对应的权威服务器地址。
权威服务器查询：本地服务器指向返回的DNS权威服务器，请求解析www.example.com的IP地址。
权威服务器响应：权威域名服务器回应查询请求，返回主机名对应的IP地址。
结果返回给客户端：最后，本地服务器将查询得到的IP地址返回给客户端，同时将此结果加入本地缓存以备后续的查询。至此，浏览器就可以通过IP地址建立与www.example.com的连接了。

DNS 报文

DNS 报文是 DNS 服务器之间或服务器与客户端之间交换的数据单元。DNS 报文包括首部和问题、回答、权威、附加四个部分。

结构

DNS报文的首部格式如下：

标识（Identification）：16位字段，用于匹配DNS查询和相应的应答。DNS应答报文中的标识字段通常与对应的查询报文相同，以便客户端将应答与查询进行匹配。
标志（Flags）：16位字段，包括以下几个标志位：
- 查询/响应位（QR）：指示该报文是查询（0）还是响应（1）。
- 操作码（Opcode）：指示查询的类型，如标准查询、反向查询、服务器状态请求等。
- 权威应答（AA）：指示是否是权威应答。
- 截断（TC）：指示是否是截断的应答，即应答报文被截断，超出了允许的最大长度。
- 递归位（RD）：指示客户端是否期望递归解析，如果设置为1，表示客户端期望递归解析，递归DNS服务器可以向其他DNS服务器发起递归查询。
- 可用递归位（RA）：指示服务器是否支持递归查询。
- 身份验证位（Z）：保留位，暂时没有使用，通常置为0。
- 回答可信度（RCODE）：指示应答的状态，如成功、格式错误、域名不存在等。
查询数量（QDCOUNT）：16位字段，表示DNS报文中查询部分的记录数。
回答数量（ANCOUNT）：16位字段，表示DNS报文中回答部分的记录数。
授权数量（NSCOUNT）：16位字段，表示DNS报文中权威部分的记录数。
附加数量（ARCOUNT）：16位字段，表示DNS报文中附加部分的记录数。

首部格式

DNS报文首部主要包含一些重要的控制信息和数据。每个DNS报文的首部都包括以下字段：

事务ID：这是一个16位字段，用于匹配请求和应答报文。在发起查询请求时，会生成一个随机的事务ID。应答报文将使用相同的ID，以确保请求和应答能正确匹配。
标志：这是一系列的标志位，如查询/响应标志位(用于区分查询或响应)，操作码(OPCODE)(指示DNS操作类型，如标准查询，反向查询)，作者应答(AA)等。
问题计数：16位字段，表示问题部分中资源记录的数量。在查询报文中，这个值通常是1。
回答记录计数：16位字段，表示回答部分中资源记录的数量。在查询应答报文中，按需求可以有一个或多个回答。
权威名称服务器记录计数：16位字段，表示权威部分中资源记录的数量。通常包含了对域名空间进行认证的名称服务器的信息。
附加记录计数：16位字段，表示附加部分中资源记录的数量。包括了一些额外的有用信息，如请求的域的邮件交换记录。

首部中的各字段将DNS报文划分为几个部分，包括问题部分、回答部分、权威部分和附加部分。这些部分的内容和数量由首部中的对应字段决定。

问题部分格式

问题部分是DNS报文中的一部分，用于包含一个或多个查询请求。每个查询请求都以一个问题记录的形式表示，包括主机名和查询类型。

问题记录的格式如下：

主机名（QNAME）：主机名是一个由一系列标签组成的域名，每个标签之间用点号（.）分隔。例如，对于域名example.com，主机名可以是www.example.com。主机名的编码采用了DNS名称压缩技术，可以减少重复的域名部分，提高效率。
查询类型（QTYPE）：查询类型指定了客户端希望获取的DNS记录类型，常见的查询类型包括：
- A记录：查询主机的IPv4地址。
- AAAA记录：查询主机的IPv6地址。
- MX记录：查询主机的邮件交换服务器。
- CNAME记录：查询主机的规范名。
- PTR记录：查询IP地址的逆向解析。
- NS记录：查询域名的域名服务器。
- SOA记录：查询域名的授权信息。
- TXT记录：查询主机的文本信息。

资源记录格式

资源记录（Resource Record，RR）是DNS报文中包含实质信息的部分，每条记录都包含一个主机名和与其相对应的某种类型的数据。资源记录的通用格式包含以下字段：

名称：这是一个可变长字段，用于表示资源记录所对应的主机名。
类型：这是一个16位字段，定义了资源记录的类型。常见的类型有A（IPv4地址映射记录）、AAAA（IPv6地址映射记录）、CNAME（规范名称或别名）、MX（邮件交换记录）等。
类别：这是一个16位字段，用于指明网络协议。常见的类别有IN（Internet）。
TTL：这是一个32位字段，被用来告诉其他服务器和客户端这条记录应被缓存多长时间，以秒为单位。在TTL值耗尽后，缓存的记录应被丢弃并从新进行查询。
RDLENGTH：这是一个16位字段，给出了RDATA字段的长度，单位是八位字节。
RDATA：这是一个可变长的字段，用于存储根据类型和类指定的数据。例如，如果类型是A，类是IN，那么RDATA就会包含一个IPv4地址。

资源记录被广泛地用在DNS的各个部分中，比如在回答部分，用来给出查询请求的结果，在权威部分，用来提供权威服务器的信息，在附加部分，用来提供额外的有用信息。弄清资源记录的格式和内容，是理解DNS运行机制的关键步骤之一。

报文压缩

DNS报文采用一种被称为“指针”的压缩机制来减小报文的长度，以减少数据的传输量，并提高传输效率。最常见的应用是主机名的后缀压缩，处理过程如下：

后缀压缩：在DNS报文中，一个完整的主机名或域名可能会出现多次，特别是在同一报文的多个部分（如查询部分、回答部分、权威记录部分和附加记录部分）中。在这种情况下，我们可以发现这些主机名通常有一个共享的后缀（如example.com）。这些部分的重复存储显然是不必要的，因此，DNS报文只会完整地存储第一次出现的域名，并用特殊的指针来代替后续出现的相同后缀。
指针：DNS报文中的指针是一个或者多个字节长的字段，用来替代那些已经在报文的其他位置存储过的域名。指针的最高的两位被设定为11（二进制），表示这个字段是一个指针。其余的14位用来表示该指针指向报文中的哪个位置。
压缩的好处：通过使用指针代替重复的内容，DNS报文的长度可以显著减小，这可以节省网络带宽，提高DNS查询的速度，特别是当网络条件较差时，压缩的好处就更为明显。

需要注意的是，尽管压缩可以提高效率，但也需要额外的计算开销来处理指针。另外，如果处理不当，循环指针可能会造成死循环，因此需要在实现时特别注意。

报文传输

DNS报文可以使用UDP（用户数据报协议）或TCP（传输控制协议）来传输。具体选择UDP还是TCP取决于DNS报文的大小以及网络环境。

一般情况下，DNS查询和应答都使用UDP协议进行传输，因为UDP是一种无连接的、轻量级的传输协议，适用于快速查询和响应。大多数DNS查询的响应都可以在UDP的限制下完成，因为典型的DNS响应报文很少超过512字节（包括首部和数据）。对于小型查询，UDP是更高效的选择，因为它的开销更小。

然而，当DNS响应报文长度超过512字节时，UDP可能无法完整地传输整个响应。为了解决这个问题，DNS协议规定，当响应报文长度超过512字节时，必须使用TCP协议进行传输。TCP协议可以保证大型报文的可靠传输，并且没有UDP的长度限制。在使用TCP进行传输时，DNS报文将被分片传输，以便发送和接收大型响应报文。

因此，总的来说，DNS报文可以使用UDP进行传输，但在响应报文超过512字节时，必须使用TCP进行传输。这种灵活性使得DNS能够适应不同大小和类型的查询响应，并确保数据的可靠传输。

验证、分析与 DNS 报文

DNS报文的验证和分析是确保DNS查询的准确性与一致性的关键环节，这包括但不限于以下步骤：

格式验证：首先，DNS服务器需要验证接收到的报文格式是否正确，包括检查首部字段是否完整，例如事务ID、标志位、各部分记录数等，以及检查报文长度是否在允许的范围内。此外，资源记录的各字段，如名称、类型、类别、TTL、RDLENGTH和RDATA等，也需要进行格式验证。
内容验证：该步骤与报文中的具体内容有关，包括检查报文中的资源记录是否与查询匹配。例如，如果是查询应答，那么问题部分应该包含与原始查询一致的主机名和查询类型。
应答权威验证：对于应答报文，还需要验证权威位（AA，Authoritative Answer），以确认应答是否是由权威服务器发送的。只有当权威位被设置时，应答的内容才被视为是权威的。
错误处理：如果在验证和分析过程中出现任何错误，如格式错误、资源记录不匹配、权限验证失败等，那么这个报文应当被丢弃，且应该生成一个新的格式错误响应报文发送给查询的发送者。

这些步骤在确保DNS服务的正确性和可靠性方面起着关键作用。只有通过了格式验证、内容验证和权威验证的报文，才能被认为是有效的，从而用以生成对应的答复或是更新服务器缓存。无效的报文会被丢弃，以防止传播错误的信息，对整个DNS系统造成影响。

DNS 部署

DNS 的部署涉及规划、配置和维护等方面。

DNS 规划

DNS规划是指对域名系统（DNS）的设计和部署进行规划和管理，以确保网络的可用性、性能和安全性。下面是DNS规划的一些关键方面：

选择合适的DNS服务器类型：
- 递归DNS服务器：用于处理客户端的DNS查询请求，并负责向其他DNS服务器递归地发起查询，直到找到域名的最终解析结果。
- 权威DNS服务器：负责管理特定域名的DNS记录，提供域名的解析服务。
- 转发DNS服务器：将客户端的DNS查询请求转发给其他DNS服务器，通常用于内部网络环境中，加快DNS解析速度。
- 缓存DNS服务器：负责缓存最近查询到的DNS记录，以提高后续查询的速度，减轻DNS服务器的负载。
确定区域划分：
- 将大的域名空间划分为多个子区域，并将每个子区域委派给不同的权威DNS服务器管理。
- 在内部网络环境中，可以根据网络拓扑、地理位置或部门划分区域，以便更好地管理DNS记录和解析。
设置缓存策略：
- 配置缓存DNS服务器的缓存策略，包括缓存时间、最大缓存大小等参数。
- 根据实际需求和网络环境，调整缓存策略，以提高DNS解析的效率和减轻DNS服务器的负载。
安全性考虑：
- 配置DNS防护策略，包括防止DNS投毒、缓存欺骗、DNS隧道等攻击。
- 使用DNSSEC（DNS安全扩展）技术对DNS数据进行签名和验证，防止DNS数据被篡改或劫持。
容错和负载均衡：
- 配置容错和负载均衡策略，确保DNS服务的高可用性和性能。
- 使用多台DNS服务器进行负载均衡，并设置故障转移和故障恢复机制，以应对服务器故障或网络故障。

DNS 服务器配置

DNS服务器的配置主要包括以下内容：

主机名和IP地址：DNS服务器需要有一个全局唯一的主机名，这个主机名应该能在公网中被解析到一个有效的IP地址。这样，当其他DNS服务器或者客户端需要向该服务器查询时，就可以通过主机名找到服务。
域名空间：DNS服务器还需要配置其所负责的域名空间，这些信息通常存放在一个叫做“区域文件”的设置文件中。区域文件中定义了服务器所管理的不同的DNS区域，以及在每个区域中的具体的DNS记录。
转发器：转发器是DNS服务器的一个重要配置，当DNS服务器无法解析一次查询请求时，它会将这个请求转发给一个或者多个预设置的服务器，通常这些服务器有更全面的DNS记录，或者有查询外部网络的能力。
缓存策略：缓存策略的设置对DNS查询性能影响很大，管理员需要调整缓存的大小、生存时间和清洗策略，以达到最好的性能。理想的缓存策略应当能将重复查询的回答时间降低到最低，又能保证缓存中的数据不会过于陈旧。
负载均衡：大型网络环境中的DNS服务器通常会设置负载均衡，来将并发的DNS查询请求分配到不同的服务器处理，从而提高总体性能。负载均衡的算法有很多，包括轮询、最少连接，以及基于响应时间的动态调整等。