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筆記一下學習網路五層#2.5

DNS The Internet's Directory Service

網路上主要辨識host的方法為hostname & IP addressIP主要由4 bytes以及有自己的嚴格規則形式組成,使用者習慣使用網址來記host,而router則是偏好固定規則的IP address,為了整合這兩種特性,於是有了DNS (domain name system)

DNS是IP address & hostname對映的分散式資料庫,應用層的協定允許hosts對此資料庫發送query,DNS協定主要以UDP為底使用port 53。之前提過的HTTP SMTP FTP也都有使用此協定,用於將此用者提供的hostname轉化成對應的IP。

所以當我們輸入網址,發送request時,會先觸發DNS application,browser從URL抓取host name並傳給DNS application,接著DNS clicent 傳送包含此hostname的query給DNS server,獲得對映的IP address,再回傳給browser,一旦browser獲取到IP後便開始建立TCP通道。而注意到通常IP網址會被快取在 nearbyDNS server內

Overview of How DNS Works

DNS是如何從DNS Server 找到對應的IP ADDRESS呢,如上述我們提到的DNS server,實際上的架構是有階級制的架構,由上而下為Root server -> TLD(top-level domain) server -> authoritative DNS servers,假使今天看到amazon.com的網址,DNS會從root開始聯繫,root 回傳對應到的 IP address以及TLD server,接著再從TLD server回傳對應到的IP address及 authoritative DNS server,最後回傳準確的IP address。

值得注意的是,DNS帶有Cacheing的Feature,也就是每當 DNS Server 收到reply message時,是可以cache message裡面的資訊在local memory裡面,當下次再有類似的host name query時,便能從cache住的資訊回傳,即便此DNS server 不是 authoritative for the hostname的,由於 IP address & hostname的關係並不是永久的,通常cache的資訊兩天後就會被拋棄。

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20181226/20107670cUJZ136hpX.png

  • Root DNS - 根據2011 秋天的資料 目前全球大概有 247 root servers。

  • TLD - 高等DNS domain如常見的 .org .net .edu .gov等等都是,以及所有帶有國家代號的如.tw .US等等

  • Authoritative DNS server - 最接近我們的DNS server,通常一個企業可以自己組一台DNS server保存紀錄,或者付錢給特定企業儲存,通常公司都會擁有自己的主要以及輩分的DNS server

    DNS server擁有一個重要的type local DNS server,並不屬於上面的階級結構,但在DNS架構中也是一個重要的角色,每個ISP會擁有自己的local DNS server (default name server),當我們連結到ISP時,便是透過local DNS server取得對映的位址,當我們發出一個DNS query首先就會經過local DNS server,再由local DNS server以proxy的形式傳送query到階級制的DNS server裡去。

    https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20181227/20107670D5pZVe5IDk.png

DNS Records and Messages

Message組成主要有四種fields(Name, Value, Type, TTL),TTL決定了resource record何時從cache清除,type包含了幾種狀態,Name & Value主要相異於Type的回傳

  • Type A - DNS 已經找到對應的 hostname-IP address,Name為hostname、Value為IP address (relay1.bar.foo.com, 145.37.93.126, A)

  • Type NS - DNS server 知道此record存於哪個authoritative server Name為domain name、Value為authoritative server(foo.com, dns.foo.com, NS)

  • Type CNAME - Value為類名稱,Name為domain name (foo.com, relay1.bar.foo.com, CNAME)

  • Type MX - Value是mail server的類名稱(foo.com, mail.bar.foo.com, MX)

    DNS query & replay message擁有同樣的形式,前12個bytes為header section,主要包含幾個區塊,第一個區塊為16-bit的數字,讓client可以去match reply & query,再來包含幾個flag field

  • 1-bit query/reply flag - 辨認message為query(0) or reply(1)

  • 1-bit authoritative flags - 當找到DNS server for queried name,設於replay message裡

  • 1-bit recursiondesired flag - 當client找不到record時重複執行動作

  • 1-bit available field - 當DNS server 支援 recursion

    第二部分為Question section,帶有query information,包含name field、type field,再來為reply message的Answer section,包含了queried name,以及每筆record type、Value、TTL。

    https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20181228/20107670iKjo6BYgZs.png

Inserting Records into the DNS Database

假使今天我想架設一個個人網站為BenTheDust.com,首先我肯定得先註冊我的domain nameregistrar指的是間實體公司負責驗證此domain name的唯一性並將此domain name加入DNS database,並提供此服務的些許費用。當註冊完domain name後,接下來得提供registrar對應的pair name & IP address以及主要認可和次要的authoritative DNS servers。有了這些資訊,registrar便可以確保 Type NS & Type A的紀錄是有存進TLD com servers

DNS在發展中,在協定裏加入了UPDATE OPTION讓data可以從database透過DNS message動態的增加或刪除,當這些紀錄record的步驟完成後,便可以連到我們的個人網站。

再複習一下DNS的流程步驟,假使今天Ben要連到BenTheDust.com,流程便會如下圖
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20190107/20107670dxmrnbmqxB.png


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