域名系统DNS

1、域名系统概述

域名系统DN( Domain Name System)是因特网使用的命名系统,用来把便于人们使的机器名字转换为P地址。域名系统其实就是名字系统。为什么不叫“名字”而叫“域名呢?这是因为在这种因特网的命名系统中使用了许多的“域”( domain,因此就出现了“名”这个名词。“名字系统”没有说清用在什么地方,而“域名系统”就很明确地指明这种系统是用在因特网中。在下一节我们就会讲到,在域名结构中会出现很重要的“点(.)”。

许多应用层软件经常直接使用域名系统DNS,但计算机的用户只是间接而不是直接用域名系统。

用户与因特网上某个主机通信时,显然不愿意使用很难记忆的长达32位二进制主机地址。即使是点分十进制TP地址也并不太容易记忆。相反,大家愿意使用比较容易记忆的主机名字。早在 ARPANET时代,整个网络上只有数百台计算机,那时使用一个叫做hos的文件,列出所有主机名字和相应的P地址。只要用户输入一个主机名字,计算机就可很快地把这个主机名字转换成机器能够识别的二进制P地址。

为什么机器在处理IP数据报时要使用IP地址而不使用域名呢?这是因为IP地址的长度是固定的32位(如果是IPv6地址,那就是128位,也是定长的),而域名的长度并不是固定的,机器处理起来比较困难。

从理论上讲,整个因特网可以只使用一个域名服务器,使它装入因特网上所有的主机名,并回答所有对IP地址的查询。然而这种做法并不可取。因为因特网规模很大,这样的域名服务器肯定会因过负荷而无法正常工作,而且一旦域名服务器出现故障,整个因特网就会魔痪。因此,早在1983年因特网就开始采用层次树状结构的命名方法,并使用分布式的域名系统DNS。DNS的因特网标准是RFC1034,1035。

因特网的域名系统DNS被设计成为一个联机分布式数据库系统,并采用客户服务器方DNS使大多数名字都在本地进行解析( resolve),仅少量解析需要在因特网上通信,因此DNS系统的效率很高。由于DNS是分布式系统,即使单个计算机出了故障,也不会妨碍整个DNS系统的正常运行。

域名到P地址的解析是由分布在因特网上的许多域名服务器程序(可简称为域名服共同完成的。域名服务器程序在专设的结点上运行,而人们也常把运行域名服务器程序的机器也称为域名服务器。

域名到P地址的解析过程的要点如下:当某一个应用进程需要把主机名解析为IP地址时,该应用进程就调用解析程序( resolver,并成为DNS的一个客户,把待解析的域名放在DNS请求报文中,以UDP用户数据报方式发给本地域名服务器(使用UDP是为了减少开本地域名服务器在查找域名后,把对应的IP地址放在回答报文中返回。应用进程获得目的主机的P地址后即可进行通信。

若本地域名服务器不能回答该请求,则此域名服务器就暂时成为DNS中的另一个客户,并向其他域名服务器发出查询请求。这种过程直至找到能够回答该请求的域名服务器为上述的这种查找过程,后面还要进一步讨论。

2、因特网的域名结构

早期的因特网使用了非等级的名字空间,其优点是名字简短。但当因特网上的用户数急剧增加时,用非等级的名字空间来管理一个很大的而且是经常变化的名字集合是非常困难的。因此,因特网后来就采用了层次树状结构的命名方法,就像全球邮政系统和电话系统那样。采用这种命名方法,任何一个连接在因特网上的主机或路由器,都有一个唯一的层次结构的名字,即域名 domain name)。这里,“域”( domain)是名字空间中一个可被管理的划域还可以划分为子域,而子域还可继续划分为子域的子域,这样就形成了顶级域、二级从语法上讲,每一个域名都是由标号abe序列组成,而各标号之间用点隔开(请注域、三级域,等等。

从语法上讲，每一个域名都是有标号序列组成，而各标号之间用点隔开（请注意是小数点“.”,不是中文的句号“。”)。例如下面的域名

就是中央电视台用于收发电子邮件的计算机(即邮件服务器)的域名,它由三个标号组成,其中标号com是顶级域名,标号ctv是二级域名,标号mai是三级域名。

DNS规定,域名中的标号都由英文字母和数字组成,每一个标号不超过63为了记忆方便,最好不要超过12个字符),也不区分大小写字母(例如, CCTV符或域名中是等效的)标号中除连字符()外不能使用其他的标点符号。级别最低的域名写最个左边,而级别最高的顶级域名则写在最右边。由多个标号组成的完整域名总共不超过255个此字符DNS既不规定一个域名需要包含多少个下级域名,也不规定每一级的域名代表什意思。各级域名由其上一级的域名管理机构管理,而最高的顶级域名则由 ICANN进行管理。用这种方法可使每一个域名在整个因特网范围内是唯一的,并且也容易设计出一种查找域名的机制。

需要注意的是,域名只是个逻辑概念,并不代表计算机所在的物理地点。变长的域名和使用有助记忆的字符串,是为了便于人来使用。而I地址是定长的32位二进制数字则非域名的机制。

常便于机器进行处理。这里需要注意,域名中的“点”和点分十进制IP地址中的“点”并无一一对应的关系。点分十进制P地址中一定是包含三个“点”,但每一个域名中“点”据206012月的统计,现在顶级域名 TLD (Top Level domain)已有265个WTLD,数目则不一定正好是三个。

据2006年12月的统计,现在顶级域名 TLD (Top Level domain)已有265个WTLD,分为三大类：

(1) 国家顶级域名nLD:采用SO3160的规定。如:cn表示中国,us表示美国,uk表分为三大类示英国,等等。国家顶级域名又常记为cTLD(c表示国家代码 country-code)。到2006年12月为止,国家顶级域名总共有247个。

(2) 通用顶级域名gTLD:到206年12月为止,通用顶级域名的总数已经达到18个W-gTD。最常见的通用顶级域名有7个,即Cn(公司企业,.met(网络服务机构),og(非营利性的组织),int(国际组织),(美国专用的教育机构,goy(美国的政府部门),ml表示(美国的军事部门)。5其余11个通用顶级域名是aeo(航空运输企业),biz(公司和企业,cat(加泰隆人的语言和文化团体),coo(合作团体),ino(各种情况),jbs(人力资源管理者),mobi(移动产品与服务的用户和提供者), museum(博物馆,nane(个人),pro(有证书的专业人员), travel(旅游业)。

(3) 基础结构域名 infrastructure domain:这种顶级域名只有一个,即apa,用于反向域名解析,因此又称为反向域名。