不论你是否从事IT行业，和网络打交道是在所难免，比如，微信，抖音，网购比比皆是，当我们在浏览器里面输入一个域名，浏览器是如何定位到远程的服务器？其中会经历哪些过程？今天我们就来聊一聊其背后的原理？

一、什么是DNS？

其实，当用户在浏览器输入“example.com”进行访问时，浏览器会自动向 DNS服务器发送请求，DNS解析器将域名转换为IP地址，然后将 IP返回给浏览器，浏览器再访问该 IP，因此，整个过程中用户无需知道网站的 IP地址，却可轻松访问网站。如下图：

在上述描述中，有一个核心点是 DNS，那么，DNS是什么呢？

网上有很多公用的 DNS服务器，比如 Google的“8.8.8.8”，Cloudflare 公司的“1.1.1.1”等。

二、DNS工作原理

要了解 DNS的工作原理，需要从 DNS服务器和 DNS查询过程两个主要点来进行讲解。

在整个 DNS工作过程中，会经历 4种 DNS服务器，整个请求过程如下图：

1.DNS解析器

DNS解析器是一种服务器，负责整个域名转IP的过程，当收到客户端 DNS查询请求时，DNS解析器会根据“DNS查询类型”来查询对应的 IP地址。因此，递归 DNS解析器是域名转IP的总负责人。

2.根域名服务器

根域名服务器是将人类可读的域名转换为 IP地址的第一步，它管理着根域名，根域名用一个点（.）表示，因此，可以把根域名服务器理解成一个索引。

全球共有 13组根域名服务器，它们以英文字母“A到M”依序命名，网域名称格式为“A～M.root-servers.net”，具体信息如下表：

3.顶级域名服务器

顶级域名服务器（top-level domain，简写 TLD），托管着一些顶级域名（比如 .com，.io， .net），它是域名转IP的第二步，可以把顶级域名服务器理解成一个二级索引。

4.权威性域名服务器

权威性域名服务器（Authoritative nameserver），它是真实存储具体域名的服务器，比如（example.com，redis.io）等，它是域名转IP的最后一步，如果权威性域名服务器能查询记录，则返回 IP地址，否则做以下处理：

因此，可以把权威性域名理解成一个数据行。

需要注意：在某些情况下，主域名的权威名称服务器可能并不直接存储子域名的记录，而是委托给另一个专门管理子域名的名称服务器。比如，CNAME记录，子域名的记录指向另一个域名，因此，CNAME记录需要额外的查询步骤，以找到实际的 IP地址或进一步的 DNS记录。

DNS是一个分布式系统，内部的域名服务器以及其保存的域名是一个树状结构，如下图：

5.DNS查找过程

DNS 查找主要有以下 8个步骤：

上述 8个 DNS查找步骤可以返回“yuanjava.com”的 IP地址后，最后，浏览器使用该 IP地址向服务器发出 HTTP请求，获取对应的数据显示在网页中。

整个过程如下图：

三、DNS查询类型

在上述 DNS工作原理讲解时，我们提到了 DNS查询类型，那么 DNS查询类型有哪些呢？

通常来说，DNS查询类型有 3种：

1.递归查询

在递归查询中，DNS客户端要求 DNS服务器（通常是递归解析器）返回请求的资源记录或错误消息。如果递归解析器找不到记录，就会返回一个错误。

2.迭代查询

在迭代查询中，DNS客户端允许 DNS服务器返回它能提供的最佳答案。如果查询的 DNS服务器没有匹配的记录，它会返回一个指向更低层域名空间的 DNS服务器的引用，客户端再向引用地址发出查询。这个过程会继续，直到找到结果或出现错误或超时。

3.非递归查询

非递归查询通常发生在 DNS解析器客户端查询 DNS服务器时，DNS服务器能直接查到记录，要么因为它是该记录的权威服务器，要么因为该记录存在于它的缓存中。通常，DNS服务器会缓存 DNS记录以减少带宽消耗和上游服务器的负载。

DNS解析器通过组合上述 3种查询方式，可以优化 DNS解析过程和缩短传输距离。在理想情况下，可以使用缓存的记录数据，从而使 DNS 域名服务器能够返回非递归查询。

四、DNS查询实例演示

为了更好的演示域名的整个 DNS查询过程，本文通过对我的技术博客www.yuanjava.com这个域名进行 DNS解析，使用到的工具有dig命令，然后使用 3种方式进行解析：

在进入正式的解析之前，我们先来了解下 dig指令。

dig（Domain Information Groper，域名信息搜索器）是一个用于查询 DNS信息的命令，dig可以执行各种类型的 DNS查询，并显示详细的响应信息，包括查询的解析过程、响应时间、返回的记录等。

dig的基本语法：

dig @server name type

2.使用示例

(1) 查询记录

dig yuanjavacom # 返回 yuanjavacom的 IPv4地址记录dig yuanjavacom # 返回 yuanjavacom的IPv6地址记录dig yuanjavacom # 返回 yuanjavacom的邮件交换记录dig @ yuanjavacom #指定 Google公共的 dig @ yuanjavacom #指定 cloudflare公共的 

(2) 结果返回

dig的输出通常包含以下 6个部分：

讲解完 dig指令后，我们正式进入 DNS解析的实战演习：

3.使用指定的DNS服务器

首先，使用 13台根域名服务器的任意一台进行解析，这里以”198.41.0.4”为例，指令如下:

dig @ yuanjavacom

指令执行如下图：

因为根域名服务器给不了”yuanjava.com”的 IP地址，所以执行结果中没有 ANSWER SECTION，但是返回了.com对应的顶级域名服务器的 IPv4和 IPv6，选择第一台顶级域名服务器的IPv4，继续解析，指令如下：

dig @ yuanjavacom

指令执行如下图：

顶级域名服务器也给不了”yuanjava.com”的 IP地址，但返回了权威服务器的 IP地址，选择第一台权威域名服务器的 IP，继续解析，指令如下：

dig @ yuanjavacom

指令执行如下图：

最后，权威域名服务器查到了域名对应的 IP，到此，DNS域名解析的整个过程我们就通过手动的方法进行了演示。

4.使用公开的DNS服务器

使用公开的 DNS服务器，会屏蔽内部域名服务器查询过程，最终给出 IP地址，分别执行下面 2个指令：

dig @ yuanjavacomdig @ yuanjavacom

指令执行结果截图如下（截图中没有 Additional部分）：

5.使用运营商的DNS服务器

除了上述两种方式，我们还可以使用运营商自动配置的 DNS服务器，比如下面为家庭 wifi网络的示例截图：

五、DNS缓存

因为一个域名对应的 IP地址变动的频率很低，所以，可以将域名和 IP的映射关系缓存起来并且设置一定的失效时间，从而提高数据请求的性能和可靠性。那么，DNS缓存有哪些呢？

1.浏览器的DNS缓存

在 Chrome浏览器中，可以通过chrome://net-internals/#dns 查看 DNS缓存的状态，如下图：

2.操作系统的DNS缓存

除了浏览器会设置 DNS缓存外，在每一层的域名服务器也会设计对应的 DNS缓存，缓存查询的过程如下：