深度探析因特网域名系统

用户与因特网上某主机通信时，很难记忆和使用长达32bit二进制的主机地址。即使是点分十进制IP地址也并不容易记忆。大家都希望能使用某种容易记忆和便于操作的主机名字。这就是DNS。

因特网的域名系统（DNS）采用联机的客户服务器方式组成一个分布式联机的数据库系统。用域名服务器把主机域名和IP地址一一对应。连接在因特网上的任何一个主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名（Domain Name）。当用户要和因特网某台计算机交换信息时，只需使用域名，网络会自动转换成IP地址，找到该台计算机。

每台计算机的域名由一系列的字母和数字组成。例如，清华大学计算机科学与技术系的域名为cs.tsinghua.edu.cn，其中cn代表中国，edu表示教育部门，tsinghua表示清华大学，cs表示计算机科学与技术系。由此可见，域名是有层次的，域名中的最末部分通常都表示国家，最左部分代表该台计算机的名字。域名是一个逻辑概念，它不必与物理地址相一致。

1.域名的分级

早期的因特网使用的是非等级的名字空间来描述域名，其优点是名字简短，缺点是不能推广到具有大量计算机的网络。由于名字取自单一的标识字符集，随着网点数量的增加，潜在的冲突也随之增多。为此，因特网国际特别委员会（Internet International Ad Hoc Committee，IAHC）决定不采用集中命名的机制，而是采用分布的名字空间管理机构，使名字和地址的映射任务分布执行。

域名的结构由若干分量组成，各分量之间用点隔开，这些分量分为顶级域名、二级域名、三级域名……每一级由英文字母和数字组成（最多不超过63个字符，字母不分大小写）。级别最低的域名写在最左边，级别最高的顶级域名写在最右边。完整的域名不超过255个字符。域名系统不规定一个域名需包含多少个下级域名，也不规定每一级的域名代表什么意思。各级域名由其上一级的域名管理机构管理，最高的顶级域名由因特网有关机构管理。用这种方法可使每一个名字都是唯一的，并且容易查找域名。

顶级域名有三类：

（1）国家顶级域名：如cn表示中国，us表示美国，uk表示英国。

（2）国际顶级域名：采用int。

（3）通用顶级域名：com表示公司企业，net表示网络服务机构，org表示非营利性组织，edu表示教育机构，gov表示政府部门，mil表示军事部门，firm表示公司企业，shop表示销售公司和企业，web表示万维网活动单位，arts表示文化娱乐单位，info表示信息服务单位和nom表示个人。

二级域名均由各国自行确定，我国把二级域名划分为“类别域名”和“行政区域名”两类。类别域名为：ac表示科研机构，com表示工、商和金融企业，edu表示教育机构，gov表示政府部门，net表示互联网络，NIC表示接入网络的信息中心和运行中心（NOC），org表示各种非营利性组织。“行政区域名”共34个，适用于我国各省、自治区、直辖市。如bj为北京市，sh为上海市，js为江苏省等。二级域名下面的三级域名可向中国互联网网络中心CNNIC申请。

2.域名和IP地址的映射

域名方案应包括一个高效、可靠、通用的分布系统，实现名字与IP地址的映射，特点是：

（1）系统应是分布的。由分布在多个网点的一组服务器协同操作解决映射问题。(www.xing528.com)

（2）系统应是高效的。大多数名字映射在本地操作，只有少数名字映射需要在互联网上通信。

（3）系统应是可靠的。单台计算机故障不会影响系统正确运行。

（4）系统应是通用的。它不仅限于使用机器名。

图4-66是一个树形结构的域名服务器的概念布局。树的根是识别顶层域名的服务器。它是一个能解析每个域名的服务器，并为该名字选择一个正确的服务器，然后逐级往下搜索，最后将结果返回。

每一个域名服务器不但能够把域名转换到IP地址，而且还必须具有连向其他域名服务器的信息。当自己不能进行域名到IP地址的转换时，就能够知道到什么地方去找其他的域名服务器。

因特网上的域名服务器系统是按照域名的层次来安排的。每一个域名服务器都只对域名系统中的一部分进行管辖。现在共有三种不同类型的域名服务器。

（1）本地域名服务器（Local Name Server）。每个因特网接入服务商ISP（Internet Service Pro-vider）、一个大学或大学里一个系，都可拥有一个本地域名服务器，有时也称默认域名服务器。本地域名服务器离用户较近，一般不超过几个路由器的距离。如果需要查询的主机也属于同一个本地ISP，则本地域名服务器立即就能将查询的主机名转换为它的IP地址，而不需要去询问其他的域名服务器。

图4-66 域名服务器的树形概念布局

（2）根域名服务器（Root Name Server）。当本地域名服务器不能立即回答某主机的查询时，该本地域名服务器就以DNS域名系统客户的身份向某一个根域名服务器查询。如果根域名服务器具有被查询主机的信息，就把DNS回答的报文发送给本地域名服务器，然后本地域名服务器再回答发起查询的主机。如果根域名服务器没有被查询主机的信息，它就一定知道某个保存被查询主机各自映射的授权域名服务器的IP地址。

根域名服务器通常用来管辖顶级域（如.com）的域名转换，而不直接对顶级域下面所属的域名进行转换，它能够找到下面所有的二级域名服务器。

（3）授权域名服务器（Authoritative Name Server）。每个主机都必须在授权域名服务器处注册登记。通常一个主机的授权域名服务器就是它的本地的因特网接入服务商（ISP）的一个域名服务器。为了更加可靠地工作，一个主机最好至少有两个以上的授权服务器。许多域名服务器同时充当本地域名服务器和授权域名服务器。