dns原理介绍及实践问题总结

1 问题引入：

a) 域名劫持： dns过程中某个环节被攻击/篡改，导致dns结果为劫持者的服务器。例如竞争对手将你方的app下载地址篡改为他方的app下载地址。

b) 对现网用户进行监控时，发现个别用户请求时间为几十秒，而客户端设置的connectTimeout时间为二十秒。
原因：初步判断为dns解析时间耗时过长导致整个接口请求时间远远超过了10s。
解决办法： 自定义dns，设置超时时间。 （使用的的是OkHttp，支持自定义dns）

c) 测试环境dns几十秒，现网正常
原因： 旧的代码里面对url解析为host有bug，当传入一个测试环境地址，例如 10.10.10.10:6026/path,最终解析出来的host为10.10.10.10:6026，
当调用系统的InetAddress.getAllByName("10.10.10.10:6026")，耗时非常长（几十秒）
分析： 首先10.10.10.10:6026不是一个host地址也不是一个ip地址，所以dns是无法解析的。 方法内部会把它当成一个host在到不同的dns服务器上去查找它的ip，最后返回失败。
解决办法： 使用InetAddress中提供的方法来获取host，拒绝自己实现一套

d) no route to host

2 dns过程介绍

2.1 什么是dns

DNS （Domain Name System 的缩写）的作用非常简单，就是根据域名查出IP地址。你可以把它想象成一本巨大的电话本。
举例来说，如果你要访问域名math.stackexchange.com，首先要通过DNS查出它的IP地址是151.101.129.69。

DNS是应用层协议，事实上他是为其他应用层协议工作的，包括不限于HTTP和SMTP以及FTP，用于将用户提供的主机名解析为ip地址。

2.2 主机名结构

举例来说，www.example.com真正的域名是www.example.com.root，简写为www.example.com.。因为，根域名.root对于所有域名都是一样的，所以平时是省略的。
域名的层次结构如下：
主机名.次级域名.顶级域名.根域名

2.3 DNS服务及域名解析过程

1. 假设运行在用户主机上的某些应用程序（如Webl浏览器或者邮件阅读器）需要将主机名转换为IP地址。这些应用程序将调用DNS的客户机端，并指明需要被转换的主机名。（在很多基于UNIX的机器上，应用程序为了执行这种转换需要调用函数gethostbyname（））。
2. 用户主机的DNS客户端接收到后，向网络中发送一个DNS查询报文。所有DNS请求和回答报文使用的UDP数据报经过端口53发送.
3. 经过若干ms到若干s的延时后，用户主机上的DNS客户端接收到一个提供所希望映射的DNS回答报文,这个查询结果则被传递到调用DNS的应用程序。
从用户主机上调用应用程序的角度看，DNS是一个提供简单、直接的转换服务的黑盒子。但事实上，实现这个服务的黑盒子非常复杂，**它由分布于全球的大量DNS服务器以及定义了DNS服务器与查询主机通信方式的应用层协议组成。**

DNS查询采用分级查询的方式，所谓"分级查询"，就是从根域名开始，依次查询每一级域名的NS记录，直到查到最终的IP地址，过程大致如下。

1. 从"根域名服务器"查到"顶级域名服务器"的NS记录和A记录（IP地址）
2. 从"顶级域名服务器"查到"次级域名服务器"的NS记录和A记录（IP地址）
3. 从"次级域名服务器"查出"主机名"的IP地址、

仔细看上面的过程，你可能发现了，没有提到DNS服务器怎么知道"根域名服务器"的IP地址。回答是"根域名服务器"的NS记录和IP地址一般是不会变化的，所以内置在DNS服务器里面。

下面一张图以www.qq.com为例，介绍了dns的过程：

解析顺序
　　1） 浏览器缓存
　　当用户通过浏览器访问某域名时，浏览器首先会在自己的缓存中查找是否有该域名对应的IP地址（若曾经访问过该域名且没有清空缓存便存在）；
　　2） 系统缓存
　　当浏览器缓存中无域名对应IP则会自动检查用户计算机系统Hosts(linux中是/etc/hosts)文件DNS缓存是否有该域名对应IP；
　　3） 路由器缓存
　　当浏览器及系统缓存中均无域名对应IP则进入路由器缓存中检查，以上三步均为客服端的DNS缓存；
　　4） ISP（互联网服务提供商）DNS缓存
　　当在用户客服端查找不到域名对应IP地址，则将进入ISP DNS缓存中进行查询。比如你用的是电信的网络，则会进入电信的DNS缓存服务器中进行查找；
　　5） 根域名服务器
　　当以上均未完成，则进入根服务器进行查询。全球仅有13台根域名服务器，1个主根域名服务器，其余12为辅根域名服务器。根域名收到请求后会查看区域文件记录，若无则将其管辖范围内顶级域名（如.com）服务器IP告诉本地DNS服务器；
　　6） 顶级域名服务器
　　顶级域名服务器收到请求后查看区域文件记录，若无则将其管辖范围内主域名服务器的IP地址告诉本地DNS服务器；
　　7） 主域名服务器
　　主域名服务器接受到请求后查询自己的缓存，如果没有则进入下一级域名服务器进行查找，并重复该步骤直至找到正确纪录；
　　8）保存结果至缓存
　　本地域名服务器把返回的结果保存到缓存，以备下一次使用，同时将该结果反馈给客户端，客户端通过这个IP地址与web服务器建立链接。
了解了上面的过程就不难理解dns解析一个错误的host为什么需要几十秒的时间了。

DNS的记录类型

域名与IP之间的对应关系，称为"记录"（record）。根据使用场景，"记录"可以分成不同的类型（type），前面已经看到了有A记录和NS记录。

常见的DNS记录类型如下。
（1） A：地址记录（Address），返回域名指向的IP地址。
（2） NS：域名服务器记录（Name Server），返回保存下一级域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域名，不能设置为IP地址。
（3）MX：邮件记录（Mail eXchange），返回接收电子邮件的服务器地址。
（4）CNAME：规范名称记录（Canonical Name），返回另一个域名，即当前查询的域名是另一个域名的跳转，详见下文。
（5）PTR：逆向查询记录（Pointer Record），只用于从IP地址查询域名，详见下文。
一般来说，为了服务的安全可靠，至少应该有两条NS记录，而A记录和MX记录也可以有多条，这样就提供了服务的冗余性，防止出现单点失败。

3 dns问题定位工具：dig

a） dig命令的+trace参数可以显示DNS的整个分级查询过程，例如：
dig +trace www.baidu.com
b） 查询每一级域名的NS记录
dig ns com （可以查看包含com域名记录的十三台root服务器信息）
dig ns stackexchange.com （stackexchange.com 次级域名记录的服务器信息）

参考：http://ruanyifeng.com/blog/2016/06https://img.qb5200.com/download-x/dns.html