第六章 DNS服务（1）
6.1 DNS简介
6.1.1 DNS的功能
DNS 是域名系统(Domain Name System) 的缩写，它的功能是将域名解析成ip。我们日常上网浏览网页时，在浏览器（如：IE）的地址栏中常输入的是网站的网址，其实网址这个概念在专业的角度称为域名，即：网址=域名。
而域名主要是给我们人去使用的。我们知道，在网络上，计算机与计算机之间的寻址方式是靠的ip地址。IP地址是四段数字组成的，而我们人去记忆不同网站的ip地址，这种数字化的地址很容易记错或记混，我们人的思维模式更习惯于记忆名称，如：百度、163、QQ等网站，我们可以很轻松的写出它们的网址。所以，为了方便人与主机之间的沟通，在internet上，就需要有一台服务器，记录着网站域名（即网址）与服务器ip的对应关系。类似于表格，当我们上网时，在浏览器地址栏中输入网址，客户端则会向DNS服务器发出询问请求，DNS服务器通过查表得到对应服务器的IP，返回给客户端，客户端再以这个ip地址寻址到达服务器，申请访问web页面。所以，一次上网的过程中，客户端其实会向外发送两次请求，第一次是询问DNS，查表得到web服务器的ip，第二次是按照所获得的ip，寻址找到web服务器请求访问页面。DNS上查表的过程，我们用更专业的术语表示就叫做解析。所以DNS服务器又称为域名解析服务器，其功能就是将域名解析成ip的。
以上过程我们可以想象成生活中的手机电话簿功能：我们可以记住每个朋友的姓名，但我们是记不住每个朋友的手机号的，这就需要用电话簿记录各个朋友的手机号，当我们需要给某个朋友打电话时，一定会先查电话簿，查到电话后，即可拨号打电话了。这里的电话簿的功能就相当于DNS的功能。
6.1.2 DNS命名空间
既然DNS可以负责全球网络的域名解析工作，那么全球的网络必然或有一套严谨的命名规范，那就是DNS命名空间的功能。
我们假设将全球的网络资源都放到一个总的虚拟的域之下，这个总域我们称为根据即.域（点域）。在根域之下，划分为多个二级域，这些域被称为顶级域，顶级域是不允许企业或个人直接申请的，顶级域是由全球的网络维护商按照国家、地区、行业等分配的，如：.cn.表示中国地区，.hk.表示中国香港，.org.表示国际组织，.com.表示工商企业的，.net.表示网络提供商等等。因为所有域都在根域（即.域）之下，所以，一般书写时我们可以把最后的.省略，如：.com .cn等
作为企业或个人，只可以在顶级域下申请子域，申请到子域后即可在子域下指定自己的网络层次了。如下图：
图中，最右侧，假设有个企业在.com顶级域下申请了子域pp，该企业下有一台主机，主机名叫www，所以，它的完整域名就是把域的线路由下向上写上去，之间用.做分隔，即：www.pp.com；图中中间部分，有另一个企业在.cn下注册了子域rzz，rzz下又设置了一个子域bbs，在bbs下有四台主机，那么它们的完整名字即是：www.bbs.rzz.cn等。因为整个域名空间都是在虚拟的域体系之下，所以，每个主机的主机名也都是虚拟的，即是在网络环境中的名字（类似于每个人有真名，但是平时上网时可以使用网名一样，都是虚拟的名字）。只是，在网络上，各企业已经习惯使用www的主机名作为网站服务器的名字，所以大多数网站的域名都是www.XXX.XXX的格式的。
6.1.3 命名相关概念
先来分析一下域名的格式，我们知道上网时在浏览器输入域名后，浏览器会自动在域名前写上http://字样，即指定了通信协议，这种协议 地址的格式我们称为url。
url 统一资源定位符，即协议 完整网络路径，如：http://www.baidu.com。
其实我们日常中常说的链接，专业称谓就是url。如：我们会给朋友要的某网店链接，某电影的下载链接等，这些都是url。
全称域名（FQDN） 其实我们日常中说的域名（如www.baidu.com），严格来讲并不是标准的叫法。在专业的称谓中，一个完整的网址应该称为全称域名，简写FQDN（英文单词为全质量的域名）。而FQDN规定最多由255个字符组成。
域名 标准定义中，域名的概念只是指所在域部分，如：baidu.com。
主机名（又称NetBios名） FQDN中的www部分称为主机名部分。规定主机名最多16个字符，但最后一个字符固定为.（点）,所以只有前15个字符可自定义。
小结，可见FQDN是由主机名 域名组成。
6.2 DNS解析原理
6.2.1 客户端解析顺序
首先来介绍一下客户端的申请解析顺序。作为客户端，在上网时会用到DNS解析，但是可以想象到，如果有几个网站，我们经常访问，而每次都需要访问公网的DNS做解析，势必会影响效率。那么，如果本机内有一个文件，记录下所有常用网站的ip，每次上网就可以不必再询问DNS了，这就是静态解析文件的作用。
在Linux中，静态解析文件是/etc/hosts（我们在第一章网络配置中介绍过）。所以，Linux系统的解析顺序是：当有网络访问需要做解析时，Linux先查看/etc/hosts文件中有无相关记录，若有，就按该记录执行了，不再去询问DNS服务器；若此文件中无相关记录，则再去询问DNS服务器做解析。PS：具体配置可参看本书第一章。
对比静态解析文件，DNS解析又被称为动态解析。
6.2.2 DNS支持的解析模式
因为DNS是负责域名与ip对应关系记录的，所以，客户端就会有两种询问情况：一种是客户端拿着域名，请求DNS给查询出ip；另一种是客户端拿着ip，请求DNS给查询出对应的域名。针对这两种情况，在DNS中定义其为两种解析模式：
正向解析：客户端拿着域名，请求DNS解析，获取到ip。
反向解析：客户端拿着ip，请求DNS解析，获取到域名。
6.2.3 DNS解析过程
我们可以想象到，客户端请求解析时，会询问DNS服务器，但全球有那么多台服务器，一台DNS上是不可能记录全球所有服务器的ip的。所以，在全球网络中，DNS的解析过程有一套完整的机制。首先来看一下下图：
如图，假设一台主机，网卡配置中指向了一台DNS服务器，当客户机想要访问www.microsoft.com这个域名时，会向网卡所指向的DNS服务器发出询问，若该dns有相关记录，就会立即回复。但若这台dns服务器无相关记录，则它会向全球的根域（即.）的dns服务器发出询问，根域服务器收到后，并不会返回最终结果，而是，分析域名请求，将域名所在的顶级域（即.com）的dns服务器地址反馈回去（如图中第2步）。则客户机网卡指向的那台dns服务器，再向.com顶级域的dns服务器发出请求，顶级域服务器同样不给最终答案，返回子域的dns服务器地址（图中第3步）。客户端所指向的dns再向子域的dns服务器发送请求，获取到最终答案（图中第4步）。客户端所指向的dns收到解析结果后，先放入缓存中，以备之后又其他客户端再次询问，然后再回复给客户端。
以上便是在全球范围内的解析过程，值得介绍的是，全球的根域dns服务器共有13台，这13台的ip是公开的，在安装dns软件包后，会自动写到相关配置文件中，以便解析时使用。
另外，在以上过程中，我们可以看到作为客户端，只需要发送请求，然后最后接收结果，这种工作模式成为递归模式。即递归模式是指只负责发送请求和接收最后结果，其他步骤都不参与。而客户端指向的dns服务器，它会参与到解析过程中的每一步，它会去询问根域、询问顶级域、询问子域，这种参与到每一步的工作模式称为迭代模式。所以总结可知，查询模式有两种：递归查询、迭代查询。一般客户端都工作在递归模式下，dns服务器都工作在迭代模式下。
6.3 DNS服务部署
下面我们来演示一个实验：部署一台基本的DNS服务器，并让它负责rzz.com域的解析工作。
实验环境：
服务器 Linux 192.168.10.1 关闭防火墙
客户端 windows 192.168.10.10 网卡dns指向 192.168.10.1
配置步骤如下：
1、安装DNS服务
yum -y bind bind-chroot ---安装dns所需软件包
2、编辑主配置文件，创建区域，即新建域
vi /etc/named.conf ---编辑DNS主配置文件
options{}中改：
listen-on port 53 { 192.168.10.1; }; ---指定本机对外提供服务的网卡
directory "/var/named"; ---指定区域文件的存放位置
allow-query { any; }; ---指定针对哪些客户端提供服务
下侧：加入
zone "rzz.com" IN { ---新建正向区域，关键字是zone
type master; ---设定类型为标准主要主区域
file "rzz_zheng"; ---指定区域文件名
allow-update { none; }; ---拒绝动态更新
};
zone "10.168.192.in-addr.arpa" IN { ---新建反向区域
type master;
file "rzz_fan";
allow-update { none; };
};
说明：
1）区域的类型有标准主要区域、辅助区域两种，主要区域就是首选的做各种配置的区域。辅助区域可视为做备用的区域，下一节会详细介绍。
2）file行表示指定该区域的区域文件名字，那么，在创建区域文件时，名字必须与这里指定的名字一致。区域文件中记录各个解析记录，详情见第三步.
3）allow-update行是指定允许哪个服务器做ip的动态更新，即当某服务器更换ip后，通知到DNS服务器上，则DNS服务器更新记录信息。一般都设置为none，即不支持动态更新。
4）反向区域是针对一个ip范围创建区域，这个范围内的ip都由这个区域负责反向解析。反向区域的名字“10.168.192.in-addr.arpa”是固定的书写格式。前面部分是ip地址中前三段的反写，后面的“.in-addr.arpa”是固定字符。
3、创建区域文件，写入记录
cd /var/named ---进入区域文件存放位置
vi rzz_zheng ---创建正向区域文件，对应主配置文件中区域文件名的指定
$TTL 1D ---最小生存期，即设定本缓存的存在时间
@ IN SOA ns1.rzz.com. admin.rzz.com. ( ---SOA指定谁是本域的主dns服务器，后面指定管理员邮箱， @符用.代替
20180319;serial ---序列号，即版本号，主辅更新比较相互的序列号
3H;refresh --- 更新周期，3H=3小时
15M;retry ---失败重试，即更新失败后，隔多久重试
1W;expire ---放弃时间，更新失败，重试坚持多久后放弃
1D;minimum --- 最短生效期，更新失败，发生变化的数据有效多久
) ---注：以上五行内容的功能，将在下节介绍。
@ IN NS ns1.rzz.com. ---指定有哪些dns服务器负责本域解析
@ IN NS ns2.rzz.com.
ns1 IN A 192.168.10.1 ---A记录指定域名对应的ip
ns2 IN A 192.168.10.2 ---对于NS记录必须做A记录的解析
www IN A 192.168.10.100 ---由于没有真正搭建web服务器，先假设www服务器ip是100，一下各条也是如此。
ftp IN A192.168.10.110
xia IN CNAME ftp.rzz.com. ---CNAME记录，设定别名
@ IN MX 10 mail.rzz.com. ---MX记录，指定本域邮件服务器，可以写多条MX记录，10表示优先级，数越小，优先级越高
mail IN A 192.168.10.120
说明：
1）本文件中所有的FQDN中最后的.（根域）不可省略。
2）若有两台或者多台DNS服务器负责当前区域的解析工作，则会有主、辅身份之分，主DNS为日常管理配置的主服务器。辅助DNS为备用机，会跟随主DNS的配置自动更新设置（下节会具体讲解）。所以在此文件中，需要指明都有哪些DNS服务器负责本区域的解析，用NS记录表示。但仅看NS记录是无法区分主、辅身份的，所以使用SOA记录指定谁是主DNS服务器，则其他的皆为辅助DNS了。
3）此文件中的@符表示当前域，所以带@符的配置即表示指定当前域内的NS记录、当前域内的SOA记录等。
4）因为在主配置文件（/etc/named.conf）中已经指定了正向区域的区域名（如rzz.com）,此文件只是对应区域创建的区域文件，所以此文件中做解析时无需写明域名，只写主机名即可，如：www IN A 192.168.10.100。
5）此文件中的CNAME记录称为别名记录，是给某个FQDN起另一个名字的。可以理解为一台主机两个名字。
6）每行中的IN关键字，为固定的书写格式，原意表示标准的internet资源记录。
7）MX记录指定负责本域的邮件服务器是谁，再由A记录解析出ip。具体功能参看下图：
如图，假设有一个qq的用户，想要给163的用户发送邮件，按照邮件的通信原理，会先将邮件发送给自己域的邮件服务器（即QQ的邮件服务器，邮件服务遵守SMTP协议），再由QQ的邮件服务器转发给163的邮件服务器，再转给163的用户。但是作为QQ的邮件服务器，当接收到客户的邮件请求时，是不知道163邮件服务器的地址的，所以会向DNS发出询问，DNS会做两步操作：一，查询163.com区域内的MX记录，得到邮件服务器的FQDN，再根据A记录，把FQDN解析成ip，返回QQ的邮件服务器。QQ邮件服务器得到ip后，即可将邮件发送给163的服务器了。另外，MX记录可以写多条，通过数字设置优先级，则DNS会给客户端回复多个邮件服务器的ip，询问者会按优先级转发邮件，若一个发送不通再发给另一个。
下面，再来编写一下反向区域文件
vi rzz_fan
$TTL 1D
@ IN SOA ns1.rzz.com. admin.rzz.com. (
20180319;serial
3H;refresh
15M;retry
1W;expire
1D;minimum
)
@ IN NS ns1.rzz.com.
@ IN NS ns2.rzz.com.
1 IN PTR ns1.rzz.com. --- PTR 反向解析记录
2 IN PTR ns2.rzz.com.
100 IN PTR www.rzz.com.
110 IN PTR ftp.rzz.com.
120 IN PTR mail.rzz.com.
说明：
1）反向文件中的PTR记录是将ip解析成域名的
2）反向文件中只需要写ip地址的第四段数字，因为在主配置文件中反向区域名已经把ip的前三段写明了。
4、启动服务
systemctl restart named
systemctl enable named
配置完毕后，客户端即可检测验证了，我们在windows客户端的网卡上设置DNS指向10.1服务器，如下图：
在cmd界面中使用nslookup命令验证dns解析，如下图：
图中，可见当解析xia.rzz.com时，会显示原名为ftp.rzz.com，xia.rzz.com是别名（aliases）。其实我们在日常上网时，公网上查到的很多都是别名状态，如下图：
图中可见，www.baidu.com其实是网站的别名。其实，公网上很多网站的常用域名都是使用的别名，这是因为很多网站服务器在企业内部有其特殊的命名方式，但为了方便公网用户使用，所以在公网上常用的是别名。
6.4 区域文件记录类型总结
上节实验，我们已经通过区域文件实现了域名的解析，下面来总结一下区域文件中的可用记录类型：
SOA 起始授权机构，指定谁是主DNS
NS 域名服务器，指定本域都有哪些DNS
A 主机记录 ，解析域名=>ip
CNAME 别名记录，给域名起另一个名字
MX 邮件服务器记录，指定本域的邮件服务器
PTR 反向指针记录，解析ip=>域名
