一文读懂互联网的 门牌号 域名系统的前世今生

IP 协定的责任是网络互联，它在 MAC 层之上运转，经常使用 IP 地址将 MAC 地址转换为四位数，形象出物理网卡的 MAC 地址，从而开收回许多“新玩法”。

例如，它被分为五种类型：A、B、C、D 和 E；公共和私有地址；子网掩码分段。只需每个小网络都赞同 IP 地址的概念，无论它们在 MAC 层有如许不同，它们都可以访问 TCP/IP 协定栈，并最终会聚到整个互联网中。

但是，随着越来越多的计算机衔接到互联网，IP 地址的缺陷暴显露来。关键疑问是它“不够用户友好”。虽然它比 MAC 地址的十六进制数稍好，但依然难以记住和输入。

如何处置这个疑问？

处置打算在于“以火攻火”，在 IP 地址之上减少另一层形象，将数值 IP 地址转换为更无心义且易于记住的称号。这引入了一种字符串级别的新玩法。于是，DNS（域名系统）应运而生。

域名的方式

域名是一个分层结构，由多个用‘.’分隔的单词组成。最左边的单词是顶级域名，其次是二级域名，层级从右向左递减。

最左边的局部是主机名，通罕用于批示主机的用途。例如，“www”示意 Web 服务，“mail”示意邮件服务。不过，这并不是相对的，关键是让咱们容易记住。

域名不只是 IP 地址的替代品，还有许多其余用途。

在像 Apache 和 Nginx 这样的 Web 主机中，域名可以用来识别虚构主机，并确定哪个虚构主机提供外部服务。例如，在 Nginx 中可以经常使用server_name指令：

server {listen 80;server_nametime.geekbang.org;...}

域名实质上是一个命名空间系统，经常使用多级域名来划分不同的国度、地域、组织、公司和部门。每个域名都是惟一的，可以作为身份标识。

例如，假定公司 A 有一个名叫 Garb 的人，公司 B 也有一个名叫 Joe 的人。他们可以区分称为 “Garb.Company A” 和 “Joe.Company B”。即使公司 B 也有一个名叫 Garb 的人，他们也可以被标志为 “Garb.Company B”，从而有效处置重复命名的疑问。

由于这个个性，域名已裁减到其余运行畛域。例如，Java 的包机制经常使用域名作为命名空间，但顺序相反。假设极客期间要开发一个 Java 运行程序，其包名或者是org.geekbang.time。

在 XML 中，URI 被用作命名空间，这直接触及域名的经常使用。

域名解析

就像访问主机要求将 IP 地址转换为 MAC 地址一样，域名也要求转换为 IP 地址。这个环节称为域名解析。

目前，环球有数十亿个网站，数十亿的互联网用户，每天在网络上出现的 HTTP 流量是天文数字。大少数恳求在访问网站时是基于域名的，这使得 DNS 成为互联网的一个关键基础设备，必定确保稳固、牢靠、极速和高效的域名解析。

DNS 的外围系统是一个三层树状散布式服务，对应域名的结构：

其中，根域名主机至关关键。它必定是妇孺皆知的，否则对高层主机的探讨是无法能的。目前，环球共有 13 组根域名主机，领有数百个镜像以确保可访问性。

有了这个系统，任何域名都可以在这个树结构中从上到下查问。就像从右到左顺序遍历域名，最终取得相应的 IP 地址。

例如，假设你想访问www.apple.com，你要求启动三次查问：

虽然外围 DNS 系统是环球散布的，具备弱小而稳固的服务才干，但假设全环球的互联网用户都涌入这个系统，即使不会因拥挤造成瘫痪，访问速度也会变慢。

因此，除了外围 DNS 系统之外，还有两种方法可以缓解域名解析的压力并更快地取得结果——关键经过缓存。

首先，许多大公司和网络运营商建设了自己的 DNS 主机，作为用户 DNS 查问的代理，而不是直接经过外围 DNS 系统访问。这些“家养”主机称为“非威望称号主机”，可以缓存以前的查问结果，这样假设记载曾经存在，就不要求再次发送查问，而是可以直接前往相应的 IP 地址。

这些 DNS 主机的数量远远超越外围系统中的主机，而且大少数天文上接近用户。一些出名的 DNS 主机包含 Google 的8.8.8.8、Microsoft 的4.2.2.1、CloudFlare 的1.1.1.1。

其次，操作系统也会缓存 DNS 解析结果，这样当你再次在阅读器中输入www.apple.com时，不会回到更高档次查问，而是直接从操作系统本地失掉其 IP 地址。

此外，操作系统中有一个不凡的主机映射文件，通常是一个可编辑的文本文件。在 Linux 中，它位于“/etc/hosts”，在 Windows 中，它位于C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts。假设操作系统无法在缓存中找到 DNS 记载，它会查找此文件。

有了上述家养 DNS 主机、操作系统缓存和 hosts 文件，许多域名解析上班可以轻松地在本地或本地计算机上处置。这不只繁难了用户，还减轻了各级 DNS 主机的压力，大大提高了效率。

下图提供了 DNS 架构的一个相当片面的示意。

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在 Nginx 中，有一个名为“resolver”的性能指令，用于性能 DNS 主机。假设没有它，Nginx 将无法查问域名对应的 IP，因此无法反向代理到外部网站。

resolver 8.8.8.8 valid=30s;# 指定 Google's DNS，缓存 30 秒。

域名的新玩法

有了域名和稳固的解析系统，咱们如今可以成功比仅经常使用 IP 地址更多的新玩法。

重定向

第一个也是最繁难的方法是重定向。由于域名取代了 IP 地址，外部服务可以坚持相反的域名，而主机的 IP 地址可以自在更改。当要求下线或迁徙主机时，可以更改 DNS 记载以将域名指向另一台机器。

例如，假设你有一个主机为buy.tv，要求暂时保养关机，可以通知 DNS 主机：“我的 buy.tv 域名地址已更改。以前是 1.2.3.4，如今是 5.6.7.8，请降级。”而后，DNS 将修正其外部的 IP 映射相关，使得任何对 buy.tv 的恳求不再发送到主机 1.2.3.4，而是由 5.6.7.8 处置，确保业务服务不连续。

外部 DNS

第二种方法触及应用 bind9 或其余开源软件设置外部 DNS 作为称号主机，由于域名是命名空间。这样，咱们可以对一切外部开发的服务经常使用域名；例如，数据库服务可以经常使用mysql.inner.app，产品服务可以示意为goods.inner.app。当启动网络通讯时，不再要求硬编码 IP 地址，而是可以直接经常使用域名，这也联合了第一种方法的好处。

负载平衡

第三种方法联合了前两种方法——基于域名成功负载平衡。

这有两种方法可以成功，可以联合经常使用：

上述一切内容都是关于可信任的 DNS。假设存在一些恶意 DNS 主机，它们还可以窜改域名，启动更多的恶意优惠。这里有两个例子：

幸运的是，互联网有许多恶人，DNS 是互联网的基础设备。恶意 DNS 并不经常出现，所以你在阅读互联网时不要求过于担忧。

这些是域名中的一些技巧和常识，了解这些有助于更好地经常使用和治理域名，提高互联网的经常使用体验。