DNS 服务器的作用是什么

DNS（Domain Name Server，域名服务器）的核心作用是进行域名（domain name）和与之相对应的 IP 地址（IP address）的转换。在互联网的庞大体系中，DNS 服务器就像是一个不可或缺的 “翻译官”，让我们能更便捷地访问网络资源。

一、DNS 服务器为何如此重要
互联网上的每一台设备都有一个唯一的 IP 地址，就如同现实生活中的家庭住址一样，数据的传输就是在不同 IP 地址之间进行的。网站服务器本质上也是一台连上网的电脑，只不过配置更适合作为服务器，并且放置在数据中心，保持低温、低尘环境，同时有安全保卫，这些服务器使用固定 IP 地址连入互联网。
当我们在浏览器中输入一个域名，比如www.example.com，或者点击某个链接进入一个域名时，浏览器会向我们的上网接入商发出域名请求。这时，接入商的 DNS 服务器就开始工作了，它会查询域名数据库，看这个域名的 DNS 服务器是什么，然后到对应的 DNS 服务器中抓取 DNS 记录，获取这个域名指向的 IP 地址。在得到 IP 信息后，接入商的服务器就去这个 IP 地址所对应的服务器上抓取网页内容，再传输给发出请求的浏览器。
如果没有 DNS 服务器，我们就只能通过记住一长串难以记忆的 IP 地址来访问网站，这对于普通用户来说几乎是不可能完成的任务。比如，要访问百度，若没有 DNS 服务器，我们就需要记住类似 220.181.38.148 这样的 IP 地址，而有了 DNS 服务器，我们只需要记住baidu.com这个简单易记的域名即可。

二、DNS 服务器的工作过程
1.用户发起请求：用户在浏览器地址栏中输入域名或者点击链接，此时用户的设备就会向本地的递归 DNS 服务器发起查询请求。
2.递归 DNS 服务器查询缓存：递归 DNS 服务器首先会检查自己的缓存中是否有与请求域名相关的 IP 地址。如果有，就直接将 IP 地址返回给用户设备，这样可以大大加快解析速度。例如，用户经常访问的一些网站，其 IP 地址可能已经被递归 DNS 服务器缓存，下次访问时就能快速获取。
3.缓存未命中时的查询流程：如果递归 DNS 服务器的缓存中没有该域名的 IP 地址，它就会向根 DNS 服务器发起查询。根 DNS 服务器是 DNS 层级结构中的顶级服务器，全球只有 13 台，它们包含了顶级域名（TLD）的相关信息，比如.com、.org、.net 等。根 DNS 服务器会根据请求域名的顶级域名，给递归 DNS 服务器返回一个指向合适的顶级域名（TLD）DNS 服务器的引用。
4.查询 TLD DNS 服务器：递归 DNS 服务器根据根 DNS 服务器的引用，向对应的 TLD DNS 服务器发起查询。TLD DNS 服务器负责存储和管理特定顶级域名的 DNS 记录。比如，对于.com 域名，就有专门的.com TLD DNS 服务器。TLD DNS 服务器会返回请求域名的权威 DNS 服务器的 IP 地址。
5.查询权威 DNS 服务器：递归 DNS 服务器向权威 DNS 服务器发起查询，权威 DNS 服务器由域名所有者或其指定的 DNS 托管提供商运营，负责存储和管理特定域名的 DNS 记录。权威 DNS 服务器会提供与请求域名相关的 IP 地址。
6.返回结果与缓存记录：递归 DNS 服务器获取到 IP 地址后，一方面将其返回给用户设备，使用户设备能够与对应的网站服务器建立连接，获取网页内容；另一方面，递归 DNS 服务器会将这个 IP 地址存储在自己的缓存中，以便下次有相同的查询请求时可以直接使用，提高解析效率。

三、DNS 服务器的类型
1.递归 DNS 服务器：也称为解析器或缓存 DNS 服务器，通常由互联网服务提供商（ISPs）、企业或其他组织运营。它主要负责接收用户设备的查询请求，并通过查询自身缓存或其他 DNS 服务器来获取 IP 地址，然后返回给用户设备。
2.根 DNS 服务器：作为 DNS 层级结构中的顶级服务器，全球仅 13 台。它们保存着顶级域名（TLD）的相关信息，在 DNS 解析过程中，为递归 DNS 服务器提供查询顶级域名 DNS 服务器的指引。
3.TLD DNS 服务器：负责存储和管理特定顶级域名（如.com、.org、.net 等）的 DNS 记录，当递归 DNS 服务器从根 DNS 服务器获取引用后，会向对应的 TLD DNS 服务器查询请求域名的权威 DNS 服务器的 IP 地址。
4.权威 DNS 服务器：由域名所有者或其指定的 DNS 托管提供商运营，负责存储和管理特定域名的 DNS 记录，是提供域名对应 IP 地址的最终来源。

四、DNS 服务器在其他方面的作用
1.负载均衡：DNS 服务器可以将 incoming 网络流量分配到多个 web 服务器上，确保高效的负载均衡，防止单个服务器因流量过大而不堪重负。例如，大型网站如淘宝、京东等，通过 DNS 服务器的负载均衡功能，可以将大量用户的访问请求合理分配到多个服务器上，保证用户能够快速、稳定地访问网站。
2.冗余和故障转移：可以配置 DNS 服务器的冗余和故障转移机制，以确保高可用性和容错性。如果一台 DNS 服务器出现故障，另一台 DNS 服务器可以立即接管解析域名和引导网络流量的责任。这样，即使部分 DNS 服务器出现问题，也不会影响用户对网络资源的正常访问。
3.安全：可以为 DNS 服务器配置安全功能，如 DNSSEC（域名系统安全扩展），以防范 DNS 欺骗、缓存中毒和其他可能危及 DNS 解析过程完整性的网络威胁。通过 DNSSEC，DNS 服务器可以对 DNS 记录进行数字签名，确保数据在传输过程中的完整性和真实性，防止被恶意篡改。
4.隐私：可以配置 DNS 服务器使用 DNS over HTTPS（DoH）或 DNS over TLS（DoT）协议来加密 DNS 查询，从而保护用户的隐私。这些加密协议可以防止 DNS 查询被第三方窥探和窃取，保障用户在网络访问过程中的隐私安全。

拓展阅读
1.什么是 IP 地址：IP 地址是互联网协议地址，用于在网络中标识设备的位置，如同现实中的家庭住址。
2.递归查询和迭代查询的区别：递归查询中，DNS 服务器代替客户端进行完整的查询过程并返回最终结果；迭代查询中，DNS 服务器只返回下一个可查询的服务器地址，由客户端继续查询。
3.DNS 缓存中毒的原理和防范：DNS 缓存中毒是攻击者篡改 DNS 缓存记录，使域名解析到错误 IP；防范方法包括启用 DNSSEC、及时更新 DNS 服务器软件等。