域名系統 (DNS) 服務器是專門用于將網站主機名與其對應的 Internet 協議或 IP地址進行匹配的服務器。DNS服務器包含公共 IP地址及其相應域名的數據庫。根據 IPv4 或 IPV6 協議，連接到 Internet 的每個設備都有一個唯一的 IP地址，有助于識別它。托管網站的 Web 服務器也是如此。

什么是 DNS？

DNS 是一個記錄域名和 IP地址的系統，它允許瀏覽器找到與輸入的主機名 URL 對應的正確 IP地址。當我們嘗試訪問一個網站時，我們通常會在網絡瀏覽器中輸入他們的域名。但是，Web 瀏覽器需要知道確切的 IP地址才能加載網站內容。DNS 將域名轉換為 IP地址，以便可以從網站的服務器加載資源。有時，網站可以有多個 IP地址對應一個域名。例如，像谷歌這樣的大型網站會讓用戶從世界遙遠的地方查詢服務器。即使在瀏覽器中輸入的站點名稱相同，來自新加坡的計算機嘗試查詢的服務器可能與來自多倫多的另一臺計算機嘗試訪問的服務器不同。這就是 DNS緩存的用武之地。

DNS緩存

DNS緩存是將 DNS 數據存儲在靠近請求客戶端的 DNS 記錄上的過程，以便能夠更早地解析 DNS 查詢。這避免了進一步向下鏈的額外查詢的問題，并縮短了網頁加載時間并減少了帶寬消耗。 DNS 記錄存儲在 DNS緩存中的時間稱為生存時間或 TTL。這段時間很重要，因為它決定了 DNS 記錄的“新鮮度”以及它是否與 IP地址的最近更新相匹配。DNS緩存可以在瀏覽器級別或操作系統（OS 級別）完成。

瀏覽器 DNS緩存：由于 Web 瀏覽器通常會將 DNS 記錄存儲一段時間，因此它通常是用戶創建 DNS 記錄時首先檢查的位置。在瀏覽器上，檢查 DNS緩存和向 IP地址發出 DNS 請求所涉及的步驟較少。

操作系統 (OS) 級 DNS緩存：一旦 DNS 查詢離開最終用戶的機器，尋找匹配項的下一站就是操作系統級別。操作系統內部的一個進程，稱為“存根解析器”，檢查它自己的 DNS緩存，看看它是否有記錄。如果不是，則將查詢從本地網絡發送到 Internet 服務提供商 (ISP)。

DNS 如何工作？

DNS 負責將主機名（我們通常稱為網站或網頁名稱）轉換為 IP地址。輸入域名的行為稱為 DNS 查詢，查找相應 IP地址的過程稱為 DNS 解析。

DNS 查詢可以分為三種類型：遞歸查詢、迭代查詢或非遞歸查詢。

• 遞歸查詢 —— 這些查詢是 DNS服務器必須以請求的資源記錄進行響應的查詢。如果找不到記錄，則必須向 DNS 客戶端顯示錯誤消息。
• 迭代查詢 —— 這些查詢是 DNS 客戶端將繼續請求來自多個 DNS服務器的響應，直到找到最佳響應，或者出現錯誤或超時。如果 DNS服務器無法找到查詢的匹配項，它將引用對域命名空間的較低級別具有權威性的 DNS服務器。然后 DNS 客戶端會查詢此引用地址，并且此過程會繼續使用其他 DNS服務器。
• 非遞歸查詢 —— 這些查詢在請求的資源可用時由 DNS 解析器解析，要么是由于服務器是權威的，要么是因為資源已經存儲在緩存中。

不同類型的 DNS服務器

輸入 DNS 查詢后，它會在解析之前通過幾個不同的服務器，而無需任何最終用戶交互。

• DNS 遞歸：這是一個專門設計用于接收來自客戶端機器的查詢的服務器。它跟蹤 DNS 記錄并發出額外請求以滿足來自客戶端的 DNS 查詢。當請求的資源在查找過程的早期返回到遞歸時，可以通過 DNS緩存減少請求的數量。
• 根名稱服務器：該服務器負責將人類友好的主機名轉換為計算機友好的 IP地址。根服務器接受遞歸者的查詢并將其發送到下一階段的 TLD 名稱服務器，具體取決于查詢中看到的域名。
• 頂級域 (TLD) 名稱服務器：TLD 域名服務器負責維護有關域名的信息。例如，它們可能包含有關以“.com”或“.org”結尾的網站或“www.example.com.uk”、“www.example.com.us”等國家級域的信息。TLD 名稱服務器將從根服務器獲取查詢并將其指向與查詢的特定域相關聯的權威 DNS 名稱服務器。
• 權威域名服務器：在最后一步中，權威 DNS 名稱服務器會將 IP地址返回給 DNS 遞歸器，該遞歸器可以將其中繼到客戶端。這個權威 DNS 名稱服務器是位于查找過程底部的一個，用于保存 DNS 記錄。將這些視為過程中的最后一站或最終權威的真相來源。

DNS 查找與 DNS 解析器

DNS服務器返回 DNS 記錄的過程稱為 DNS 查找。它涉及從 Web 瀏覽器到 DNS服務器上的 DNS 查找過程并再次返回的主機名查詢。DNS 解析器是處理 DNS 查找過程的第一步的服務器，它啟動一系列步驟，以將 URL 轉換為用于加載網頁的 IP地址結束。

首先，用戶輸入的主機名查詢從 Web 瀏覽器傳輸到 Internet，并由 DNS 遞歸解析器接收。然后，遞歸 DNS服務器查詢 DNS 根服務器，該服務器將 的地址響應給負責存儲域的 TLD 服務器。

然后，解析器向相應域的 TLD 發出 DNS 請求，并接收域名服務器的 IP地址。作為最后一步，遞歸 DNS服務器查詢域名服務器并返回 IP地址以發送到 Web 瀏覽器。完成此 DNS 查找過程后，瀏覽器可以通過 HTTP 請求請求單個網頁。

這些步驟構成了標準的 DNS 查找過程，但可以通過 DNS緩存來縮短它們。DNS緩存允許將 DNS 查找信息本地存儲在瀏覽器、操作系統或遠程 DNS 基礎設施上，這允許跳過某些步驟以加快加載速度。