第62 章 DNS

    dns（域名系统，domain name system）是一种将易于记忆的域名（例如）转换为与之对应的ip地址（例如）的系统。互联网上的每个设备都需要一个唯一的ip地址才能进行通信，但人们通常难以记住这些数字。因此，dns作为互联网上的“电话簿”，使我们能够用更简单的方式来访问网站和其他在线资源。

    dns的工作原理：

    1 用户在浏览器中输入域名，例如。

    2 浏览器向本地dns解析器（通常由您的互联网服务提供商提供）发送查询请求。

    3 本地dns解析器首先检查其缓存，看是否已有该域名的ip地址。如果有，它会立即返回该地址，否则它将向根域名服务器发送查询请求。

    4 根域名服务器将返回负责顶级域名（如、org等）的顶级域名服务器（tld）的ip地址。

    5 本地dns解析器将向tld服务器发送查询请求，tld服务器将返回负责的权威dns服务器的ip地址。

    6 本地dns解析器将向权威dns服务器发送查询请求，权威dns服务器将返回的ip地址。

    7 本地dns解析器将ip地址返回给用户的浏览器，浏览器使用该ip地址与目标服务器建立连接。

    dns可以通过以下几种方式提高网站访问速度：

    1 缓存：dns解析器会将已经解析过的域名及其对应的ip地址存储在缓存中。当用户再次访问同一个域名时，dns解析器可以直接从缓存中获取ip地址，而无需进行额外的查询。这大大减少了dns查询所需的时间，从而提高了网站访问速度。

    2 负载均衡：在拥有大量用户的情况下，网站可能会在多个服务器上运行，以确保每个用户的请求都能得到及时的响应。dns可以将用户的请求分配到不同的服务器上，从而实现负载均衡。这样，每个服务器只需处理一部分请求，从而减轻单个服务器的负担，提高整个系统的响应速度。

    3 地理定位：dns可以根据用户的地理位置将用户的请求定向到距离用户最近的服务器上。这种方式被称为“地理定位”或“地理dns”。通过将用户的请求发送到距离最近的服务器上，可以减少数据在网络上的传输时间，从而提高网站访问速度。

    4 cdn（内容分发网络）集成：许多网站使用cdn来分发其内容。cdn是一种全球性的分布式服务器网络，可以缓存网站的静态资源（如图像、视频、脚本等），以便在用户请求时快速提供这些资源。dns可以与cdn集成，将用户的请求定向到距离用户最近的cdn节点。这样可以显著减少数据传输的时间，从而提高网站访问速度。

    5 使用dns预解析：dns预解析是一种浏览器功能，可以在用户访问页面时提前解析页面上链接的域名。这样，当用户点击这些链接时，dns查询已经在后台完成，从而减少了等待时间，提高了网站访问速度。

    除了提高网站访问速度之外，dns还具有以下一些其他功能：

    1 负载平衡：dns可以将用户的请求分散到多个服务器上，从而实现负载均衡。这样可以避免某个服务器的过载，提高整个系统的性能和稳定性。

    2 地理定位：dns可以根据用户的地理位置将用户的请求定向到距离用户最近的服务器上。这样可以减少数据在网络上的传输时间，提高网站访问速度。

    3 故障转移：dns可以在某个服务器出现故障时自动将用户的请求重定向到其他可用的服务器上。这样可以确保服务的连续性，避免因服务器故障而导致的服务中断。

    4 安全性：dns可以防止dns欺骗、dns污染等攻击，从而保护用户的网络安全。

    5 可扩展性：dns可以通过增加服务器数量和分布式架构来支持大规模的域名解析需求，从而实现可扩展性。

    6 域名管理：dns可以为企业提供域名管理服务，包括域名注册、域名解析、域名续费等。

    7 邮件服务：dns可以为企业提供邮件服务，包括邮件转发、邮件列表、邮件归档等。

    8 网络监控：dns可以监控网络流量、服务器性能等数据，为企业提供网络监控服务。

    dns作为互联网的关键组成部分，尽管它带来了许多便利，但也存在一些潜在的风险。以下是一些常见的dns相关风险：

    1 dns欺骗（dns spoofing）：攻击者通过伪造dns响应，将用户引导至恶意网站，从而窃取用户的敏感信息，如用户名、密码和信用卡信息。

    2 dns劫持（dns hijacking）：攻击者通过篡改dns记录，将用户引导至非预期的网站，这可能导致恶意软件下载、钓鱼攻击或广告欺诈。

    3 dns放大攻击（dns amplification attack）：攻击者利用dns服务器的递归查询功能，向一个域发送大量伪造的请求，并使用受害者的ip地址作为请求来源。当dns服务器响应这些请求时，受害者的ip地址可能会受到大量的响应数据，从而导致网络拥塞甚至瘫痪。

    4 域名过期：域名过期后，原所有者可能会失去对该域名的控制权，这可能会导致域名被恶意使用者购买并用于钓鱼攻击、恶意软件分发等目的。

    5 注册信息泄露：由于域名注册过程需要提供个人信息，因此注册信息泄露可能导致用户面临身份盗窃和其他安全问题。

    6 域名系统安全扩展（dnssec）实施不足：dnssec是一种安全扩展，可以防止dns欺骗和篡改。然而，许多域名和dns服务器尚未采用dnssec，从而使这些域名和服务器容易受到攻击。

    7 中间人攻击（man-in-the-middle attack）：攻击者通过截取和篡改dns查询和响应，可以在用户和实际服务器之间插入自己，从而窃取敏感信息或实施其他恶意行为。

    为应对这些潜在风险，企业和个人应采取一定的安全措施，如使用安全的dns解析器、启用dnssec、保持域名注册信息更新、使用加密连接（如https）访问网站等。

    要防范dns相关风险，企业和个人可以采取以下一些措施：

    1 使用安全的dns解析器：使用可靠的、支持dnssec的dns解析服务，如google public dns（和）、cloudflare dns（）等。这些解析器通常会提供对dns攻击的额外保护。

    2 启用dnssec：如果可能的话，为您的域名启用dnssec。dnssec是一种安全扩展，可以防止dns欺骗和篡改。许多域名注册商和服务商支持dnssec。

    3 保持域名注册信息更新：确保您的域名注册信息（如联系人、电子邮件地址等）始终是最新的。这样，在域名到期前，您可以及时收到续费通知，避免因域名过期而失去所有权。

    4 使用加密连接（如https）访问网站：确保您访问的网站使用加密连接（https），这将有助于保护您的数据在传输过程中的安全性。

    5 安装和更新安全软件：确保您的设备上安装了有效的防病毒软件、防火墙和其他安全工具。定期更新这些软件以确保其能抵御最新的威胁。

    6 提高员工和用户的安全意识：通过培训和宣传，提高员工和用户对网络安全威胁的认识。教育他们识别可疑的电子邮件、网站和链接，以防范钓鱼攻击和其他网络威胁。

    7 使用vpn：在公共wi-fi热点等不安全的网络环境下，使用虚拟专用网络（vpn）可以帮助保护您的网络流量免受窃听和中间人攻击。

    8 定期监控和审计：定期检查您的dns设置和记录，确保没有异常的更改。监控网络流量，以便及时发现潜在的攻击迹象。

    通过采取这些措施，您可以有效地降低dns相关风险的影响，提高网络安全。

    让我们以一个简单的例子来说明dns的工作原理。假设你想访问一个网站，其域名为 。要访问该网站，你的计算机需要知道其对应的ip地址。以下是dns解析过程的详细步骤：

    1 你在浏览器中输入 ，然后按下回车键。

    2 浏览器会向操作系统发送一个请求，要求解析  的ip地址。

    3 操作系统会首先检查其本地hosts文件（位于 c:\windows\system32\drivers\etc\hosts（windows）或 /etc/hosts（linux和macos）），查看是否存在  的条目。如果找到，则直接使用该ip地址。如果未找到，操作系统会向本地dns解析器发送查询请求。

    4 本地dns解析器收到查询请求后，首先会检查其缓存，看是否已经有  的ip地址。如果找到，则返回该ip地址。如果未找到，本地dns解析器会向其上级dns服务器发送查询请求。

    5 上级dns服务器可能会回应该请求，或者将请求转发给其他上级dns服务器，直到找到负责解析顶级域名（如）的tld（顶级域名）服务器。

    6 tld服务器会返回负责  的权威dns服务器的ip地址。

    7 本地dns解析器收到这个ip地址后，会将请求转发给权威dns服务器。

    8 权威dns服务器收到请求后，会返回  的ip地址。

    9 本地dns解析器收到这个ip地址后，会将其存储在缓存中，以便下次快速响应相同的请求。然后，本地dns解析器将ip地址返回给操作系统。

    10 操作系统使用这个ip地址与  的服务器建立连接，并开始请求网页内容。

    通过以上步骤，你的计算机成功地通过dns解析找到了  的ip地址，并成功访问了该网站。

    下面是一个使用python编写的简单示例，演示如何使用socket库执行dns查询。在这个例子中，我们将查询谷歌的ip地址。

    ```python

    import socket

    def dns_query(domain):

    try:

    创建一个udp套接字，用于dns查询

    sock = socketsocket(socketaf_i, socketsock_dgram)

    socksettimeout(5)

    构建dns查询请求

    query = domainencode() + b&39;&39;ljust(50, b&39;\0&39;) + b&39;\0\0\1\0\0\0\0\0\0&39;

    查询类型a表示获取ipv4地址

    query += b&39;\x01\0\0\x01&39;

    发送dns查询请求到dns服务器

    socksendto(query, (&39;&39;, 53))

    接收dns响应

    response, _ = sockrecvfrom(4096)

    sockclose()

    解析dns响应

    data = response[12:]

    flags, qdcount, ancount, nscount, arcount = structunpack(&39;!16shhih&39;, data[:12])

    qdname = data[12:12 + qdcount]

    an = data[12 + qdcount:]

    从响应中提取ip地址

    iplist = []

    for i in range(ancount):

    domain, ttl, ip = structunpack(&39;!256sh12s&39;, an[i  12 + 12: (i + 1)  12 + 12])

    iplistappend(ip)

    return iplist

    except sockettimeout:

    print(f&34;timeout when querying {domain}&34;)

    return []

    查询谷歌的ip地址

    ip_addresses = dns_query(&39;&39;)

    if ip_addresses:

    print(f&34;ip addresses of {domain}: {ip_addresses}&34;)

    ```

    在这个例子中，我们创建了一个udp套接字，并向谷歌的dns服务器（）发送了一个dns查询请求。然后，我们从响应中提取ip地址，并将其打印出来。

    这个例子仅用于演示目的。在实际应用中，你需要处理更多的错误情况以及不同类型的查询（如mx、cname等）。此外，这个例子没有使用dns缓存，而实际应用中通常会使用dns缓存来提高性能。

    在这个代码中，&39;&39; 实际上是一个占位符，表示实际的dns服务器地址。在python中，有时我们使用 &39;&39; 或 &39;&39; 作为一个占位符来表示无效或未指定的地址。

    在实际应用中，你应该使用一个实际的dns服务器地址。例如，你可以使用google的公共dns服务器（和）或cloudflare的dns服务器（）。在这种情况下，代码应修改为：

    ```python

    将 &39;&39; 替换为实际的dns服务器地址

    response, _ = sockrecvfrom(4096)

    ```

    以及：

    ```python

    查询谷歌的ip地址

    ip_addresses = dns_query(&39;&39;, &39;&39;)

    ```

    注意的是，使用公共dns服务器可能会导致隐私问题，因为公共dns服务器可能会记录你的dns查询。在选择dns服务器时，务必考虑你的需求和隐私偏好。

    配置dns服务器涉及到许多方面，包括硬件选择、操作系统、dns软件等。以下是一个简化的指南，介绍了如何设置基本的dns服务器。本示例将使用bind（berkeley inter name domain）作为dns服务器软件，在linux系统上进行配置。

    1 安装bind：

    在linux系统上，你可以使用包管理器安装bind。以debian/ubuntu系统为例：

    ```sh

    sudo apt-get update

    sudo apt-get install bind9 bind9utils

    ```

    对于centos/rhel系统：

    ```sh

    sudo yum install bind bind-utils

    ```

    2 配置bind：

    bind的主要配置文件位于`/etc/bind/`目录。你需要修改或创建以下文件：

    - `/etc/bind/namedconf`：主配置文件，包含全局设置和区域定义。

    - `/etc/bind/namedconfoptions`：包含全局选项，如监听地址和端口。

    - `/etc/bind/namedconflocal`：包含本地区域定义，这些区域与本地网络相关。

    - `/var/cache/bind/`：dns服务器的缓存文件。

    例如，编辑`/etc/bind/namedconf`以定义正向查找区域：

    ```sh

    //

    // do any local configuration here

    //

    // consider adding the 1918 zones here, if they are not used in your

    // organization

    //include &34;/etc/bind/zonesrfc1918&34;;

    zone &34;&34; {

    type master;

    file &34;/etc/bind/&34;;

    };

    ```

    然后，在`/etc/bind/`文件中定义正向查找区域数据：

    ```sh

    ;

    ;

    ;

    (

    2 ; serial

    604800 ; refresh

    86400 ; retry

    2419200 ; expire

    604800 ) ; negative cache ttl

    ;

    ;

    ;

    ; address records

    ns1 in a

    ns2 in a

    in a

    ```

    3 启动bind服务：

    在debian/ubuntu系统上：

    ```sh

    sudo systemctl enable bind9

    sudo systemctl start bind9

    ```

    在centos/rhel系统上：

    ```sh

    sudo systemctl enable named

    sudo systemctl start named

    ```

    4 设置dns服务器为客户端：

    对于linux系统，编辑`/etc/resolvconf`文件，并设置dns服务器的ip地址：

    ```sh

    nameserver

    ```

    对于windows系统，打开“控制面板” -＞ “网络和共享中心” -＞ “更改适配器设置” -＞ 选择网络适配器 -＞ 右键单击并选择“属性” -＞ 双击“inter 协议版本 4 (tcp/ipv4)” -＞ 在“首选dns服务器”中输入dns服务器的ip地址。

    完成以上步骤后，你的dns服务器应该已经配置完毕。请确保客户端的网络设置已正确更改，以便使用新的dns服务器。此外，你可以使用`dig`或`nslookup`命令测试dns服务器的功能。

    请注意，这只是一个简化的指南。