面试题：DNS域名解析的过程是怎样的？

DNS是什么？

DNS，全称为Domain Name System，即域名系统，是一种将人类可读的域名（如 google.com）转换为计算机可识别的IP地址（如 172.217.9.174）的分布式数据库系统。

它是互联网基础设施的关键组成部分，负责实现域名与IP地址之间的映射，使得用户可以通过容易记忆的域名访问网站，而不是需要记住复杂的IP地址。

DNS属于协议的哪一层？

DNS（Domain Name System）在OSI七层协议模型中，主要属于应用层（Application Layer）。DNS服务直接面对应用程序，为它们提供域名解析服务，使得应用程序能够通过域名找到相应的IP地址，而无需关心底层网络的细节。虽然DNS查询过程中会涉及到UDP或TCP传输（传输层的功能），但DNS协议本身是为了提供一种应用服务，即名称解析服务，这是位于OSI模型的最顶层——应用层的功能。

DNS查询过程是什么？

DNS查询过程是一个分层次的解析流程，大致可以分为以下几个步骤：

客户端查询（本地缓存）

当用户尝试访问一个网站时，其设备（客户端）首先会在本地缓存中查找是否有该域名对应的IP地址记录。本地缓存可能存在于浏览器、操作系统或本地DNS解析器中。如果有缓存记录且未过期（根据TTL设定），则直接使用该IP地址，查询结束。

递归查询（本地DNS服务器）

如果本地缓存中没有找到相应记录，客户端会向其配置的本地DNS解析器（通常是ISP提供的DNS服务器，或者用户自定义的公共DNS服务器）发送DNS查询请求。这个本地DNS服务器会执行递归查询，即它会代替客户端继续查询过程，直至获得最终结果。首先，它会在自己的缓存中查找，如果找到则返回给客户端；如果没找到，它会继续向其他DNS服务器查询。

根域名服务器查询

如果本地DNS服务器的缓存也没有所需记录，它会向互联网的根域名服务器发起查询。根域名服务器不会直接提供域名到IP的映射，而是会回应一个指向下一级（顶级域名服务器）的指针。

顶级域名服务器查询

本地DNS服务器根据根域名服务器的回复，继续向对应的顶级域名服务器（如.com、.org、.net等）查询。顶级域名服务器同样可能没有直接的IP地址，但它会知道负责该二级域名的权威域名服务器是谁，并将这个信息返回。

权威域名服务器查询

最后，本地DNS服务器向管理该域名的权威域名服务器查询。权威域名服务器存储着该域名到IP地址的精确映射信息。如果找到了对应记录，权威服务器会将IP地址返回给本地DNS服务器。

结果返回与缓存

本地DNS服务器将获得的IP地址返回给最初的客户端，并通常也会在自己的缓存中保存这份记录，以便未来快速响应相同查询。

同时，客户端通常也会缓存这个映射记录，以减少对DNS服务器的后续请求。

图片展示如下：

DNS缓存机制是什么？

DNS缓存机制是提高DNS查询效率和减轻DNS服务器负担的重要策略，它分为几种不同的层级，每一级都有其缓存逻辑：

客户端（本地）缓存

位置：操作系统层面或浏览器自身。

作用：当用户访问过一个域名后，其IP地址会被缓存在本地，这样再次访问时就不必重复进行DNS查询。

特点：缓存时间相对较短，遵循DNS记录中的TTL（Time To Live）值。

本地DNS解析器/递归DNS服务器缓存

位置：ISP（互联网服务提供商）提供的DNS服务器或企业内部的DNS解析器。

作用：为减少对外部查询的需求，这些服务器会缓存之前查询过的域名-IP映射。

特点：TTL也是主要依据，但一些服务器可能有更智能的缓存策略，如基于访问频率调整缓存时间。

DNS递归查询过程中的各级缓存

位置：包括根域名服务器、顶级域名服务器和权威域名服务器之间递归查询路径上的任何DNS服务器。

作用：即使不是权威服务器，也会在递归查询过程中临时缓存结果，以加速后续类似查询的响应。

特点：这些缓存通常是临时的，严格遵循TTL值。

DNS缓存机制极大地缩短了域名解析的时间，减少了网络流量，提升了用户体验。同时，通过合理设置TTL值，可以平衡数据的实时性和缓存的有效性。

DNS递归查询和迭代查询怎么理解？

递归查询主要发生在客户端与本地DNS服务器之间。客户端发出查询请求后，期望这个DNS服务器能给出最终答案（IP地址），而不是更多的查询线索。这个直接服务于客户端的DNS服务器会承担起“递归查找”的责任，即它会不断地查询其他DNS服务器，直到找到权威DNS服务器并获得最终结果，或确定查询失败。（体现在不断查找）

迭代查询主要描述的是DNS服务器之间的交互方式。当一个DNS服务器无法直接提供权威答案时，它不是停止查询，而是会向查询者返回一个指向下一级DNS服务器（可能是根域名服务器、顶级域名服务器等）的参考信息，让查询者继续向这些参考点进行查询。这个过程一步步推进，直到找到负责该域名的权威DNS服务器。（体现在下一步的查询依赖于上一步的结果）