HTTP

域名的出现

IP 协议的职责是“网际互连”，它在 MAC 层之上，使用 IP 地址把 MAC 编号转换成了四位数字，这就对物理网卡的 MAC 地址做了一层抽象。
例如，分为 A、B、C、D、E 五种类型，公有地址和私有地址，掩码分割子网等。只要每个小网络在 IP 地址这个概念上达成一致，不管它在 MAC 层有多大的差异，都可以接入 TCP/IP 协议栈，最终汇合进整个互联网。但接入互联网的计算机越来越多，IP 地址的缺点也就暴露出来了，最主要的是它“对人不友好”，虽然比 MAC 的 16 进制数要好一点，但还是难于记忆和输入。
解决办法：
在 IP 地址之上再来一次抽象，把数字形式的 IP 地址转换成更有意义更好记的名字，在字符串的层面上再增加“新玩法”。于是，DNS 域名系统就这么出现了。

域名的形式

• 域名是一个有层次的结构，是一串用“.”分隔的多个单词，最右边的被称为“顶级域名”，然后是“二级域名”，层级关系向左依次降低。
• 最左边的是主机名，通常用来表明主机的用途，比如“www”表示提供万维网服务、“mail”表示提供邮件服务，不过这也不是绝对的，名字的关键是要让我们容易记忆。
• www.baidu.com
  • 这里的“com”就是顶级域名，“baidu”是二级域名，“www”则是主机名。使用这个域名，DNS 就会把它转换成相应的 IP 地址，就可以访问该网站了。
• 域名不仅能够代替 IP 地址，还有许多其他的用途。
  • 在 Apache、Nginx 这样的 Web 服务器里，域名可以用来标识虚拟主机，决定由哪个虚拟主机来对外提供服务。
  • 域名本质上还是个名字空间系统，使用多级域名就可以划分出不同的国家、地区、组织、公司、部门，每个域名都是独一无二的，可以作为一种身份的标识。
  • 因为这个特性，域名也被扩展到了其他应用领域，比如 Java 的包机制就采用域名作为命名空间，只是它使用了反序。如果极客时间要开发 Java 应用，那么它的包名可能就是“org.geekbang.time”。
  • 而 XML 里使用 URI 作为名字空间，也是间接使用了域名。

域名的解析

就像IP 地址必须转换成 MAC 地址才能访问主机一样，域名也必须要转换成 IP 地址，这个过程就是“域名解析”。
目前全世界有几亿个站点，有几十亿网民，而每天网络上发生的 HTTP 流量更是天文数字。这些请求绝大多数都是基于域名来访问网站的，所以 DNS 就成了互联网的重要基础设施，必须要保证域名解析稳定可靠、快速高效。

• DNS 的核心系统是一个三层的树状、分布式服务，基本对应域名的结构：
  • 根域名服务器（Root DNS Server）
    • 管理顶级域名服务器，返回“com”“net”“cn”等顶级域名服务器的 IP 地址；
  • 顶级域名服务器（Top-level DNS Server）
    • 管理各自域名下的权威域名服务器，比如 com 顶级域名服务器可以返回 apple.com 域名服务器的 IP 地址；
  • 权威域名服务器（Authoritative DNS Server）
    • 管理自己域名下主机的 IP 地址，比如 apple.com 权威域名服务器可以返回 www.apple.com 的 IP 地址。
      
• 在这里根域名服务器是关键，它必须是众所周知的，否则下面的各级服务器就无从谈起了。目前全世界共有 13 组根域名服务器，又有数百台的镜像，保证一定能够被访问到。
• 有了这个系统以后，任何一个域名都可以在这个树形结构里从顶至下进行查询，就好像是把域名从右到左顺序走了一遍，最终就获得了域名对应的 IP 地址。
• 例如，要访问“www.apple.com”，就要进行下面的三次查询：
  • 访问根域名服务器，它会告诉“com”顶级域名服务器的地址；
  • 访问“com”顶级域名服务器，它再告诉“apple.com”域名服务器的地址；
  • 最后访问“apple.com”域名服务器，就得到了“www.apple.com”的地址。

减轻域名解析的方法

缓存

• 虽然核心的 DNS 系统遍布全球，服务能力很强也很稳定，但如果全世界的网民都往这个系统里挤，即使不挤瘫痪了，访问速度也会很慢。所以在核心 DNS 系统之外，还有两种手段用来减轻域名解析的压力，并且能够更快地获取结果，基本思路就是“缓存”。
  • 许多大公司、网络运行商都会建立自己的 DNS 服务器，作为用户 DNS 查询的代理，代替用户访问核心 DNS 系统。这些“野生”服务器被称为“非权威域名服务器”，可以缓存之前的查询结果，如果已经有了记录，就无需再向根服务器发起查询，直接返回对应的 IP 地址。
  • 这些 DNS 服务器的数量要比核心系统的服务器多很多，而且大多部署在离用户很近的地方。比较知名的 DNS 有 Google 的“8.8.8.8”，Microsoft 的“4.2.2.1”，还有 CloudFlare 的“1.1.1.1”等等。
• 其次，操作系统里也会对 DNS 解析结果做缓存，如果你之前访问过“www.apple.com”，那么下一次在浏览器里再输入这个网址的时候就不会再跑到 DNS 那里去问了，直接在操作系统里就可以拿到 IP 地址。
• 另外，操作系统里还有一个特殊的“主机映射”文件，通常是一个可编辑的文本，在 Linux 里是“/etc/hosts”，在 Windows 里是“C:WINDOWSsystem32driversetchosts”，如果操作系统在缓存里找不到 DNS 记录，就会找这个文件。
• 有了上面的“野生”DNS 服务器、操作系统缓存和 hosts 文件后，很多域名解析的工作就都不用“跋山涉水”了，直接在本地或本机就能解决，不仅方便了用户，也减轻了各级 DNS 服务器的压力，效率就大大提升了。
  

域名的“新玩法”

重定向

因为域名代替了 IP 地址，所以可以让对外服务的域名不变，而主机的 IP 地址任意变动。当主机有情况需要下线、迁移时，可以更改 DNS 记录，让域名指向其他的机器。
比如，有一台“buy.tv”的服务器要临时停机维护，那就可以通知 DNS 服务器：“这个 buy.tv 域名的地址变了，原先是 1.2.3.4，现在是 5.6.7.8，麻烦改一下。”DNS 于是就修改内部的 IP 地址映射关系，之后再有访问 buy.tv 的请求就不走 1.2.3.4 这台主机，改由 5.6.7.8 来处理，这样就可以保证业务服务不中断。

搭建一个在内部使用的 DNS

因为域名是一个名字空间，所以可以使用 bind9 等开源软件搭建一个在内部使用的 DNS，作为名字服务器。这样开发的各种内部服务就都用域名来标记，比如数据库服务都用域名“mysql.inner.app”，商品服务都用“goods.inner.app”，发起网络通信时也就不必再使用写死的 IP 地址了，可以直接用域名，而且这种方式也兼具了第一种“玩法”的优势。

基于域名实现的负载均衡

• 第一种方式，因为域名解析可以返回多个 IP 地址，所以一个域名可以对应多台主机，客户端收到多个 IP 地址后，就可以自己使用轮询算法依次向服务器发起请求，实现负载均衡。
• 第二种方式，域名解析可以配置内部的策略，返回离客户端最近的主机，或者返回当前服务质量最好的主机，这样在 DNS 端把请求分发到不同的服务器，实现负载均衡。

前面说的都是可信的 DNS，如果有一些不怀好意的 DNS，那么它也可以在域名这方面“做手脚”，弄一些比较“恶意”的“玩法”，举两个例子：

• “域名屏蔽”，对域名直接不解析，返回错误，让你无法拿到 IP 地址，也就无法访问网站；
• “域名劫持”，也叫“域名污染”，你要访问 A 网站，但 DNS 给了你 B 网站。

网友总结：
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比如你有一个网站要上线，你在域名注册商那里申请了abc.com,那么你的域名A记录就保存在这个域名注册商的DNS服务器上，该DNS服务器称为权威域名服务器。当客户端访问abc.com时，先查找浏览器DNS缓存，没有则查找操作系统DNS缓存，在这一阶段是操作系统dnscache clinet 服务进行DNS缓存的（你在任务管理器里面可以看到一个dns客户端进程，就是这玩意实现缓存的），如果还是没有则查找hosts文件中的域名记录。然后依然没有的话则访问电脑上设置的DNS服务器IP（根据本地网卡被分配的 dns server ip 来进行解析，dns server ip 一般是“非官方”的ip），比如三大营运商的dns服务器或者谷歌的8.8.8.8，此时这一层的DNS服务器称为“野生DNS缓存服务器”，也就是非权威域名服务器。如果还是没有则非权威域名服务器会去查找 根域名服务器-顶级域名服务器-二级域名服务器-权威域名服务器 ，这样客户端就在权威域名服务器上找到了abc.com对应的IP了，这个IP可以是多个，每次客户端请求的时候域名服务器会根据负载均衡算法分配一个IP给你。当DNS缓存失效了，则重新开始新一轮的域名请求。
总结如下：
浏览器缓存->操作系统dnscache ->hosts文件->非权威域名服务器->根域名服务器->顶级域名服务器->二级域名服务器->权威域名服务器。
其中非权威域名服务器还包括LDNS（企业内网DNS服务器），三大营运商DNS，谷歌公开的DNS，微软公开的DNS等。
另外DNS请求有两种方式：递归查询和迭代查询，这方面大家可以网上了解一下。LDNS往后面查询一般是递归查询，因为公司内网是有防火墙的，全部请求通过LDNS来递归查询然后把结果给内网用户。

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http-note 笔记内容来自极客时间《透视HTTP协议》专栏--罗剑锋老师 努力学习 受益匪浅