字节二面：DNS是什么？是什么原理？

写在前面

最近有个同学后台私信让我出一个DNS的工作原理，面试的时候居然问到了，所以就简单聊聊DNS的工作原理吧！
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1. DNS 的核心作用

DNS（域名系统，Domain Name System）是互联网中用于将人类可读的域名转换为机器可识别的 IP 地址的核心服务。

域名与 IP 的映射：DNS 本质上是一个分布式数据库，存储了域名与对应 IP 地址的映射关系。
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2. DNS 的组成部分

域名空间（Domain Name Space）：
以树状结构组织域名，例如：根域（.） → 顶级域（.com） → 二级域（sbnvidia.com） → 子域（www.sbnvidia.com）
DNS 服务器：
- 递归解析器（Recursive Resolver）：用户直接访问的服务器（如 ISP 提供的 DNS 或公共 DNS 如 8.8.8.8），负责代替用户完成查询。
- 根域名服务器（Root Server）：全球共 13 组，存储顶级域（如 .com、.org）的地址信息。
- 顶级域服务器（TLD Server）：管理特定顶级域（如 .com 服务器存储所有以 .com 结尾的域名信息）。
- 权威域名服务器（Authoritative Server）：存储具体域名的 IP 地址（如 example.com 的权威服务器由域名所有者管理）。

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DNS 记录：存储域名相关信息的条目，常见类型包括：
- A 记录：域名到 IPv4 地址的映射。
- AAAA 记录：域名到 IPv6 地址的映射。
- CNAME 记录：域名别名（如将 www.example.com 指向 example.com）。
- MX 记录：邮件服务器地址。
- NS 记录：指定管理域名的权威服务器。

这也是在我们域名解析的时候所需要了解的
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3. DNS 解析流程

当用户在浏览器输入 www.sbnvidia.com 时，解析过程如下：

本地缓存查询：
- 浏览器检查自身缓存 → 若无，检查操作系统缓存（如 hosts 文件）。
- 若仍无结果，向递归解析器（如本地 DNS 服务器）发起请求。
递归解析器处理：
- 递归解析器先检查自身缓存，若未命中，则从根域名服务器开始逐级查询：
  a. 根域名服务器：返回 .com 顶级域服务器的地址。
  b. 顶级域服务器（.com）：返回 sbnvidia.com 的权威服务器地址。
  c. 权威域名服务器：返回 www.sbnvidia.com 的 IP 地址。
返回结果：
- 递归解析器将最终 IP 返回给用户设备，并缓存结果（根据记录的 TTL 时间）。

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缓存层级：浏览器 → 操作系统 → 递归解析器均会缓存结果，减少重复查询。
TTL（Time to Live）：每条 DNS 记录设有时效性，超时后缓存失效，需重新查询。

4. 基于UDP 还是TCP？

UDP 在过去的几十年中其实都是 DNS 主要使用的协议，作为互联网的标准，目前的绝大多数 DNS 请求和响应都会使用 UDP 协议进行数据的传输，我们通过抓包工具就能轻松获得以 UDP 协议为载体的 DNS 请求和响应。

抓去 baidu.com 的DNS解析发现协议是UDP
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但其实 DNS 使用了 UDP 来获取域名对应的 IP 地址，这个观点虽然没错，抓包抓出来也确实是这样，但是还是有一些片面，这仅仅只是验证了这种case是UDP，更加准确的说法其实是 DNS 查询在刚设计时主要使用 UDP 协议进行通信，但 TCP 也是在 DNS 的演进和发展中被加入到规范的
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那我们就要讲讲DNS的发展历史了：

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1987 年的 RFC1034 和 RFC1035 定义了最初版本的 DNS 协议，刚被设计出来的 DNS 就会同时使用 UDP 和 TCP 协议，对于绝大多数的 DNS 查询来说都会使用 UDP 数据报进行传输，TCP 协议只会在区域传输的场景中使用，其中 UDP 数据包只会传输最大 512 字节的数据，多余的会被截断；
两年后发布的 RFC1123 预测了 DNS 记录中存储的数据会越来越多，同时也第一次显式的指出了发现 UDP 包被截断时应该通过 TCP 协议重试。
过了将近 20 年的时间，由于互联网的发展，人们发现 IPv4 已经不够分配了，所以引入了更长的 IPv6，DNS 也在 2003 年发布的 RFC3596 中进行了协议上的支持；
随后发布的 RFC5011 和 RFC6376 增加了在鉴权和安全方面的支持，但是也带来了巨大的 DNS 记录，UDP 数据包被截断变得非常常见。
RFC6891 提供的 DNS 扩展机制能够帮助我们在一定程度上解决大数据包被截断的问题，减少了使用 TCP 协议进行重试的需要，但是由于最大传输单元的限制，这并不能解决所有问题。
在DNS出现的 30 多年后，RFC7766 才终于提出了使用 TCP 协议作为主要协议来解决 UDP 无法解决的问题，TCP 协议也不再只是一种重试时使用的机制。