DNS与IP地址的那些事

1.上期问题答案

"www"只是Web服务器上的一种命名，并不是一种协议。在互联网发展初期，"www" 成为网站地址的标准前缀，但实际上并不是所有网站都需要使用 "www" 这个子域名。

2.本章主题

上一篇我们讲了如何生成HTTP请求，那么我们要怎么发送给Web服务器呢？相信看完这一章，你便会有答案了。

3.IP地址的基础知识

在网络中，所有的设备都会生成一个IP地址，IP地址就像我们现实生活中的家一样，xx城市xx小区xx号xx室。而想要把请求发送给Web服务器，那么我们要做的就是找到与服务器域名对应的IP地址。找到了IP地址那么操作系统便可以把请求发送给Web服务器了。

现在让我们看看IP地址到底长什么样

IP地址是一串32比特的数字，每8比特为一组，一共分成四组。用十进制按 " . " 来分隔。IP地址由网络号和主机号组成。例如下面的就是一个IP地址主体

11.12.13.14

但是我们要怎么分清楚哪段是网络号，哪段是主机号呢。所以我们需要附加信息，子网掩码就可以胜任这一工作。它是以32比特数字组成组成，左边全为1，右边全为0。跟IP地址一样由8比特为一组。而为1的部分就是IP地址的网络号，而相反的，为0的部分就是IP地址的主机号。例如下面这个例子

有时我们还会看到一种写法如下

10.11.12.13/24

这个的意思是有24比特的1，子网掩码总共32比特。所以这就相当于子网掩码是255.255.255.0，所以10.11.12是网络号，13是主机号。

在主机号完全是0或者完全是1的时候代表着两种特殊的含义。主机号全部为0代表整个子网，而不是子网中的某个设备。主机号全部为1代表向子网上所有设备发送包，也就是广播。

4域名与IP

4.1为什么域名和IP都要存在

在TCP/IP网络中是通过IP来确定通信的，那么我们自然而然就有一个问题，为什么还需要域名呢，直接在网址上写IP地址不就可以了吗，然而IP地址是一串数字组成的，想记住很多的数字非常的困难。而域名往往都可以和它网站本身的名字对应起来，大家只要想到某个代表性的东西，就可以自然而然地拼写出来。

那么就有一个问题，为什么不可以让TCP/IP网络通过域名来通信，而把IP地址舍弃掉呢？在实现的可能性上，这种做法是可以实现的，但是这又有了一个新的问题，那就是运行效率很低。IP地址的长度是4个字节，而如果改用域名的话最大需要255字节，这会使得网络负担加重，传送数据也会花费更多得时间。

那么我们要怎么把输入得域名转为IP地址呢，有这么一个机制，它可以帮助我们把域名转为IP地址，那就是DNS。

4.2DNS服务器获得IP地址

DNS查询IP地址的操作称为域名解析，想要获得IP地址，我们电脑上有这么一个解析器，在我们输入一个域名"www.zcccsss.com"，解析器会发送给DNS服务器，如果DNS服务器中有这个域名和它对应的IP地址，那么它会返回给解析器它所对应的IP地址"10.11.12.13"。

5.DNS大家族

5.1DNS服务器的基本工作

这一章我们就来详细地了解一下DNS服务器的工作。DNS服务器所受到的消息包含域名，Class，和记录类型。Class早期是为了如果还有别的网络类型，那么我们可以用Class来识别网络信息，但是现在除了互联网没有别的网络了，因此Class就一直是代表互联网的IN。那么都这么久了为什么Class字段还保留着呢，早期有着另外两种Class类型，"CH"和"HS"，为了兼容这些内容，Class一直保留着。记录类型表示域名对应何种记录类型的记录。当类型为A，表示域名对应IP地址，而MX则代表是邮件服务器。

当我们查询www.zcccsss.com这个域名时，客户端会发送以下信息

域名=www.zcccsss.com

Class=IN

记录类型=A

然后DNS服务器会通过这些消息去匹配已有的记录，DNS服务器会返回"10.11.12.13"给客户端。如果是查询邮件服务器的话，域名是@后面的部分[email protected]

域名=zcccsss.com

Class=MX

记录类型=A

在本例中域名会返回10和"mail.zcccssscom.com"。10表示的是服务器的优先级，数值越小表示服务器越优先。然后会把返回得到的"mail.zcccssscom.com"再去DNS服务器中查找，最终得到IP地址"11.12.13.14".

5.2为什么是大家族

我们上面讲解中，假设所有要查询的信息都已经在DNS服务器中，但是世界上任何一个连上网络的设备都会有一个IP地址，上哪去中一个这么大的服务器呢，全世界也不会只有一个DNS服务器，不然的话我们想访问一个网站，访问速度就会很慢，DNS服务器的负载也会很大。

所以信息会被分布保存在多台DNS服务器中，DNS中的域名会以句号分割来保存，"www.zcccsss.com"，在域名中越右边的位置层级越高，因此com是最高层，zcccsss紧随其后，www是最下面一层。但是我们需要注意一点，其实在com层上面还有一个根域，以" . "来代表，因此一个网站应该是"www.zcccsss.com."但是最后这个点一般不写，但是也不可以忽略它的存在。除此之外，根域的IP地址还被保存在了所有DNS服务器中，这样一来客户端就可以通过任意一台DNS服务器找到根DNS服务器然后顺藤摸瓜找到域名所对应的IP地址

以www.study.zcccsss.com为例，注意一个DNS服务器可能不止有一个域的信息，可能com和zcccsss.com的IP地址在同一个服务器中，但是为了方便理解，我们假设一个DNS服务器对应一个域

5.3DNS接力

首先客户端会把域名发送给最近的DNS服务器，如果DNS服务器中有对应的IP地址则返回，否则就会去访问根名称的服务器，如果根服务器也没有的话，根服务器就会返回“我这里也没有你这个域名，但是我看你有com域，我有com域的IP地址，你去它那里找找”。

最近的那个DNS服务器得到了com域的IP地址就会去它那里找，如果也没有包含，那么就会返回“我这里也没有这个域名，但是我有zcccsss的IP地址，你去它那里找吧”，以此类推，最后找到www层。终于在众机器的努力下，这个域名所对应的IP地址终于被找到了。

6.思考题

在DNS服务器中有一个缓存功能，可以记住之前查找过的域名，因此在查找域名的时候，可以不必去根域开始查找，例如zcccsss的域名已经存储在这个DNS服务器中，那我们就可以直接通过这个域名去找zcccsss的域名了。那么如果我们输入了错误的域名的话，DNS又会怎么工作了，大家可以想一下这个问题，把答案留在评论区。

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