Internet上的成千上萬臺(tái)主機(jī)都是通過IP地址來區(qū)分的，而訪問這些主機(jī)的時(shí)候，顯然很難記住每一個(gè)沒有任何意義和規(guī)律的長達(dá)32位的二進(jìn)制地址，即便是記住點(diǎn)分十進(jìn)制的IP地址也是一件很令人頭疼的事情。能否用一些方便記憶的形式來訪問網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)呢？相比之下，人們顯然更愿意并且更容易記住那些有規(guī)律的、有實(shí)際意義的主機(jī)名字。但是網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)只能識(shí)別二進(jìn)制的IP地址，這就需要一種機(jī)制來完成主機(jī)名字到二進(jìn)制IP地址的轉(zhuǎn)換工作。

在ARPANet時(shí)代，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上只有數(shù)百臺(tái)計(jì)算機(jī)，那時(shí)使用一個(gè)host.txt文件，里面記錄了所有主機(jī)名及其相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制IP地址，主機(jī)名字管理由網(wǎng)絡(luò)信息中心NIC集中完成。當(dāng)用戶需要同某個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，只要用戶輸入這個(gè)主機(jī)的名字，計(jì)算機(jī)就能夠很快地查出相應(yīng)的二進(jìn)制IP地址并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。對(duì)于只有幾百個(gè)分時(shí)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)方法還是很有效的。但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，主機(jī)數(shù)越來越多時(shí)，NIC根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的變化不斷改動(dòng)host.txt文件，并定期向全網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞。這使得host文件越來越難以管理，網(wǎng)絡(luò)用戶不能忍受自己的主機(jī)名需要等待很長乃至幾天的時(shí)間才能加在host.txt文件中，更何況還有命名沖突的可能（除非全網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)名被統(tǒng)一管理，這在一個(gè)復(fù)雜的國際網(wǎng)絡(luò)上顯然是不現(xiàn)實(shí)的）。另外，頻繁的host.txt文件下載請(qǐng)求對(duì)維護(hù)站主機(jī)造成了巨大的壓力，服務(wù)的質(zhì)量得不到保證，一旦維護(hù)站出了故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)癱瘓。

因此，迫切需要一個(gè)簡單的管理方法來解決這些問題。

1984年，因特網(wǎng)開始采用層次式的名字空間組織方案——域名系統(tǒng)DNS（Domain Name System），并使用分布式數(shù)據(jù)庫管理整個(gè)名字空間。域名系統(tǒng)在RFC1034和RFC1035中定義，并已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)客戶機(jī)需要訪問耨服務(wù)器上資源時(shí)，客戶機(jī)的用戶只需在瀏覽器的地址文本框中數(shù)據(jù)該服務(wù)器網(wǎng)址，就可以與該服務(wù)器連接，計(jì)算機(jī)的硬件只能識(shí)別IP地址，不能識(shí)別其他類型地址，這樣在用戶容易記住的地址和計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的地址之間就需要轉(zhuǎn)換，DNS服務(wù)器便充當(dāng)這個(gè)地址解析的角色

DNS是域名系統(tǒng)的縮寫（Domain Name System）

是一種組織成域?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)命名系統(tǒng)

采用層次化、分布式、客戶-服務(wù)器模式的名字管理代替原來的集中式管理

允許命名管理者在較低的結(jié)構(gòu)層次上管理用戶自己的名字

這樣把名字空間劃分的足夠小，由不同的組織進(jìn)行分散管理，使名字管理更加靈活和方便

DNS主要包含三部分的內(nèi)容：

層次樹型結(jié)構(gòu)的域名空間（Domain Name Space）、

存儲(chǔ)有關(guān)域名及其二進(jìn)制IP地址信息的名字服務(wù)器（Name Server）

實(shí)現(xiàn)域名與IP地址轉(zhuǎn)換的解析器（Resolver）。

DNS系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器工作方式。

解析器駐留在客戶端，按用戶的需要?jiǎng)?chuàng)建查詢請(qǐng)求并提交給名字服務(wù)器，同時(shí)將查詢結(jié)果返回給客戶，因此人們習(xí)慣將域名到二進(jìn)制IP地址的轉(zhuǎn)換過程叫做域名解析。

運(yùn)行在專門的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上保存域名樹結(jié)構(gòu)（部分或者全部域名空間）和相應(yīng)的信息的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)稱為名字服務(wù)器。

在DNS中，域名服務(wù)器是一個(gè)服務(wù)器軟件，運(yùn)行于指定的計(jì)算機(jī)，完成域名-IP地址的映射

理論上講可以只使用一個(gè)域名服務(wù)器來管理網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)名，并回答所有的IP查詢

然而網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，這種方式下域名服務(wù)器負(fù)荷越來越重，會(huì)導(dǎo)致無法工作

該域名服務(wù)器一旦出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)癱瘓。所以DNS采用聯(lián)機(jī)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

DNS的分布式結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)的生存性增強(qiáng)，即使某個(gè)服務(wù)器出了故障，整個(gè)系統(tǒng)還能正常運(yùn)行；而客戶/服務(wù)器的工作方式促使大多數(shù)名字解析任務(wù)在本地完成，降低了因特網(wǎng)的通信量，提高了系統(tǒng)的效率。

域名空間（層次型域名系統(tǒng)）

網(wǎng)絡(luò)主機(jī)命名的三個(gè)問題：

主機(jī)名字的唯一性

要想因特網(wǎng)正常工作，和IP地址一樣，網(wǎng)絡(luò)上任何一個(gè)計(jì)算機(jī)的域名也必須是惟一的。

便于管理

便于映射

為了便于管理和查詢，域名空間使用層次的樹狀結(jié)構(gòu)。

域名的具體結(jié)構(gòu)或命名規(guī)則稱為域名空間。

DNS的分層管理機(jī)制采用一個(gè)規(guī)則的樹形結(jié)構(gòu)的名字空間

每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)名字，即標(biāo)號(hào)

空標(biāo)號(hào)“”保留為根，兄弟節(jié)點(diǎn)（同一父節(jié)點(diǎn)的各個(gè)子節(jié)點(diǎn)）不允許重名

非兄弟節(jié)點(diǎn)可以重名，葉節(jié)點(diǎn)通常用來代表主機(jī)

DNS將整個(gè)名字空間分成若干個(gè)域

一個(gè)節(jié)點(diǎn)的域由該節(jié)點(diǎn)及該節(jié)點(diǎn)以下的名字空間組成

一個(gè)域是樹型域名空間的一顆字?jǐn)?shù)，每個(gè)域都有一個(gè)域名

域名定義了該域在分布式主機(jī)數(shù)據(jù)庫中的位置

每個(gè)域還可以再劃分為子域，子域是域的子集

看上去像是一棵倒置的樹，樹中每個(gè)節(jié)點(diǎn)和特定層次的域相對(duì)應(yīng)，越靠近樹根級(jí)別越高。

根域下面是頂級(jí)域，頂級(jí)域之下是二級(jí)域，再下面是三級(jí)域，依此類推。

域（Domain）是樹狀的域名空間中的一棵子樹，代表因特網(wǎng)的某個(gè)可被管理的資源集合；

域還可以根據(jù)需要被進(jìn)一步劃分為子域。

樹葉是Internet上一臺(tái)主機(jī)的名稱，通常是因特網(wǎng)上提供特定服務(wù)的服務(wù)器主機(jī)的名稱，

例如www、ftp、mail等等，它的下面就不能再劃分子域了。

在域名樹中的中間節(jié)點(diǎn)和葉子統(tǒng)稱為節(jié)點(diǎn)。

每個(gè)節(jié)點(diǎn)域有一個(gè)名字（不超過63個(gè)字符，且不用區(qū)分大小寫字母），

不同的節(jié)點(diǎn)域可以使用相同的名字，

根節(jié)點(diǎn)沒有名字。

某個(gè)節(jié)點(diǎn)的完整域名由從該節(jié)點(diǎn)到根的標(biāo)記序列構(gòu)成

中間以“.”（小數(shù)點(diǎn)）為分隔。

寫的時(shí)候由左至右按級(jí)別依次從低到高書寫，最右邊為頂級(jí)域，

如..三級(jí)域.二級(jí)域.頂級(jí)域

域名lib.pku.edu.cn由lib,pku,edu,cn共四個(gè)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符組成，

這些標(biāo)識(shí)符通常稱為標(biāo)號(hào)

每個(gè)標(biāo)號(hào)后面的各個(gè)標(biāo)號(hào)稱為域

在lib.pku.edu.cn中最低級(jí)域?yàn)閘ib.pku.edu.cn，第三級(jí)域是pku.edu.cn，代表北京大學(xué)；第二級(jí)域是edu.cn代表教育機(jī)構(gòu)；頂級(jí)域?yàn)閏n代表中國

這種類似文件目錄樹的層次結(jié)構(gòu)保證了每一個(gè)域名在全因特網(wǎng)范圍內(nèi)是唯一的。雖然有的節(jié)點(diǎn)域使用了相同的名字，但是它們隸屬于不同的父域，下面又劃分不同的子域，因而保證了節(jié)點(diǎn)的完整域名在全網(wǎng)是唯一的

例如，www.tsinghua.edu.cn、mail.xjtu.edu.cn、www.xjtu.edu.cn，其中第1,3個(gè)計(jì)算機(jī)的名字都是www，但隸屬于不同三級(jí)域，而第2、3個(gè)域名表示相同三級(jí)域下不同的計(jì)算機(jī)

域名命名限制

域名不能超過63個(gè)字符

路徑全名不能超過255個(gè)字符

書寫時(shí)不區(qū)分大小寫

每級(jí)域名目前都是由英文字母和數(shù)字組成

級(jí)別最低的域名寫在最左邊，級(jí)別最高的域名寫在最右邊

域名系統(tǒng)不規(guī)定一個(gè)域名需要包含多少個(gè)下級(jí)域名

也不規(guī)定每一級(jí)的域名代表什么意思

各級(jí)域名由上一級(jí)域名管理機(jī)構(gòu)管理

最高域名則由NIC管理

域名只是個(gè)邏輯概念，并不能反映出計(jì)算機(jī)所在的物理地點(diǎn)

域名管理

在DNS中，每個(gè)域分別由不同的組織進(jìn)行管理。

每個(gè)組織都可以將它的域再分成一定數(shù)量的子域并將這些子域委托給其他組織進(jìn)行管理。

例如，管理edu.cn域的中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）又授權(quán)北京大學(xué)信息中心來管理pku.edu.cn子域。

域名系統(tǒng)對(duì)下級(jí)域的個(gè)數(shù)和層數(shù)沒有規(guī)定，但是整個(gè)域名的長度不得超過255個(gè)字符。

域的命名由使用者自己決定，各級(jí)域的域名由其上一級(jí)的域名管理機(jī)構(gòu)管理，而頂級(jí)域名由國際互聯(lián)網(wǎng)代理成員管理局IANA全權(quán)負(fù)責(zé)。

在1998年之后，國際域名注冊(cè)是由Internet名字與號(hào)碼指派公司ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，ICANN）統(tǒng)一管理的。

頂級(jí)域名（Top LevelDomain，TLD）有通用頂級(jí)域名以及國家頂級(jí)域名之分。

1.通用頂級(jí)域名gTLD

RFC1591最早規(guī)定的頂級(jí)域名有6個(gè)，

分別為

.edu（教育機(jī)構(gòu)），

.com（經(jīng)濟(jì)實(shí)體），

.org（各種不適于注冊(cè)在其他類別域的組織機(jī)構(gòu)和非政府組織），

.net（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)機(jī)構(gòu)），

.gov（政府部門或機(jī)構(gòu)，美國專用）和.mit（軍事部門，美國專用）

.int（用于由國際協(xié)議和國際數(shù)據(jù)庫建立的組織機(jī)構(gòu)）。

每一個(gè)頂級(jí)域類別都是為相應(yīng)的機(jī)構(gòu)創(chuàng)建的。

2.國家頂級(jí)域名nTLD

國家頂級(jí)域名采用由ISO-3166標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的兩位字母的國家代碼的形式，目前有243個(gè)

如.us表示美國，.cn表示中國等。

由于因特網(wǎng)用戶數(shù)量的劇增，2000年11月起又增加了7個(gè)通用頂級(jí)域名

分別是：.biz，.info，.name，.pro，.museum，.aero和.coop。

在國家頂級(jí)域名之下的二級(jí)域名均由該國家自行確定。

我國將二級(jí)域名劃分為“類別域名”和“行政區(qū)域名”兩大類。

其中“類別域名”有6個(gè)，它們是

.AC適用于科研機(jī)構(gòu)；

.com適用于工商、金融等企業(yè)，

.edu（適用于中國的教育機(jī)構(gòu)），

.gov（適用于中國的政府機(jī)構(gòu)），

.net（適用于提供互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的機(jī)構(gòu)），

.org（適用于非營利性組織）；

“行政區(qū)域名”共34個(gè)，適用于我國的各省、自治區(qū)、直轄市，

例如.bj表示北京市，.sh表示上海市等。

在中國注冊(cè)域名通常分為國內(nèi)域名注冊(cè)和國際域名注冊(cè)。

目前，國內(nèi)域名注冊(cè)統(tǒng)一由中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）進(jìn)行管理，具體注冊(cè)工作由通過CNNIC認(rèn)證授權(quán)的各代理商執(zhí)行。

國際域名是由ICANN統(tǒng)一管理的，具體注冊(cè)工作由通過CNNIC認(rèn)證授權(quán)的各代理商執(zhí)行。

中文域名指能用漢字命名的新一代域名，它是中國人自己的域名，使用和記憶非常方便。

域名與IP

在這里要特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：雖然域名和IP地址都是分層的地址結(jié)構(gòu)，而且都是以“.”為分隔的，但是二者的各層之間并沒有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。域名是按名字組織關(guān)系來劃分的，是一個(gè)邏輯概念，與計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的物理位置和子網(wǎng)的劃分沒有任何關(guān)系，而且“.”的數(shù)量不一定是三個(gè)；IP地址是一個(gè)32bit的二進(jìn)制數(shù)，點(diǎn)分十進(jìn)制記法中的“.”是為了提高可讀性，在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中處理的IP地址是沒有“.”的

域名解析

使用域名進(jìn)行訪問網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不能直接用于TCP/IP協(xié)議的路由選擇

需要先把域名解析成IP地址，這種主機(jī)域名映射成IP地址的過程叫做域名解析

進(jìn)行域名解析的主機(jī)叫做DNS服務(wù)器（域名服務(wù)器，名字服務(wù)器，Name Server），就是將因特網(wǎng)上主機(jī)的域名轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的IP地址。

在DNS系統(tǒng)中，存儲(chǔ)有關(guān)域名及其二進(jìn)制IP地址信息的程序軟件運(yùn)行在專門的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之上，完成域名到IP映射

各服務(wù)器只負(fù)責(zé)解析主管范圍的解析工作

DNS系統(tǒng)由一個(gè)分布式的主機(jī)信息數(shù)據(jù)庫管理互聯(lián)網(wǎng)上所有主機(jī)的域名與IP地址，

不同域名是數(shù)據(jù)庫的不同部分

每個(gè)域至少有一個(gè)域名服務(wù)器進(jìn)行管理，該域名服務(wù)器保存著這個(gè)域名空間的所有信息，并負(fù)責(zé)回答某個(gè)域名地址的查詢請(qǐng)求

查詢結(jié)構(gòu)有兩種：本地計(jì)算機(jī)含有該域名地址則直接給出，若本地沒有該域名則給出其他域名服務(wù)器地址

根服務(wù)器知道所有一級(jí)域的服務(wù)器位置；

一級(jí)域名服務(wù)器知道本域內(nèi)所有的域名服務(wù)器位置

收到域名查詢后，根域名服務(wù)器提供該域名所在的第一級(jí)域名服務(wù)器地址和名字，

第一級(jí)再提供第二級(jí)，以此類推，直到得到答案

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，大部分的名字轉(zhuǎn)換請(qǐng)求為本地請(qǐng)求，

因此為了提高查詢效率，不必每次都去訪問根名字服務(wù)器。

另外，名字服務(wù)器還可以在其本地緩沖區(qū)存儲(chǔ)查詢過程中獲得的其他名字服務(wù)器的信息，

以便在將來的查詢中縮短響應(yīng)時(shí)間，

用戶的主機(jī)中也可以使用這樣的緩存技術(shù)來加速查詢。

當(dāng)然，名字服務(wù)器并不會(huì)永遠(yuǎn)保留這個(gè)信息，而會(huì)在一定時(shí)間后放棄它。

這個(gè)到期間隔時(shí)間稱為存活期（Time To Live，TTL）。

DNS數(shù)據(jù)庫中的每一數(shù)據(jù)都有相應(yīng)責(zé)任區(qū)的管理員指定的TTL。

DNS服務(wù)器類型

主要DNS服務(wù)器

當(dāng)DNS服務(wù)器管理主要區(qū)域時(shí)，被稱為主要DNS服務(wù)器

它是主要區(qū)域的集中更新源，用戶可以部署兩種模式主要區(qū)域

1.標(biāo)準(zhǔn)主要區(qū)域；此區(qū)域數(shù)據(jù)存在本地文件中，只有主要DNS可以管理，一旦主DNS出現(xiàn)故障，此主要區(qū)域不能再進(jìn)行修改，輔助服務(wù)器答復(fù)DNS的解析請(qǐng)求。此區(qū)域只支持非安全的動(dòng)態(tài)更新

2.活動(dòng)目錄集成主要區(qū)域；此區(qū)域僅當(dāng)在域控制器上部署DNS時(shí)有效，區(qū)域數(shù)據(jù)存放在活動(dòng)目錄中并隨目錄的復(fù)制而復(fù)制。默認(rèn)情況下，每一個(gè)運(yùn)行在域控制器上的DNS服務(wù)器都將成為主要DNS，并可以修改區(qū)域中數(shù)據(jù)（多點(diǎn)更新），避免標(biāo)準(zhǔn)主要區(qū)域的單點(diǎn)故障。活動(dòng)目錄集成主要區(qū)域支持安全的動(dòng)態(tài)更新

輔助DNS服務(wù)器

實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和避免單點(diǎn)故障

輔助DNS用于獲取區(qū)域數(shù)據(jù)的源DNS服務(wù)器稱為主服務(wù)器

主服務(wù)器可以由主要DNS服務(wù)器或者其他輔助DNS來擔(dān)當(dāng)

當(dāng)創(chuàng)建輔助區(qū)域時(shí)，要求用戶指定主服務(wù)器

在輔助服務(wù)器和主服務(wù)器之間存在著區(qū)域復(fù)制，用于從主服務(wù)器更新區(qū)域數(shù)據(jù)