晚上好，我是老杨。
我们知道，TCP/IP提供了通过IP地址来连接到设备的功能。
但对用户来讲，记住某台设备的IP地址是相当困难的，因此，有人专门设计了一种字符串形式的主机命名机制，这些主机名与IP地址相对应。
在IP地址与主机名之间需要有一种转换和查询机制，提供这种机制的系统就是域名系统DNS（Domain Name System）。
可能还有小白对DNS的概念有那么一点不清晰，老杨今天这篇文章就从几个方面入手，都给你说道说道。
今日文章阅读福利：《DNS与BIND(第5版)》
需要的小友，可以私信老杨，备注“DNS”，前20名无偿送出该资源。
01 到底啥是DNS？
DNS就相当于电话簿, 电话簿可以根据人名查找对应的电话号码，而DNS可以根据域名查找对应的IP地址。
有小白可能会问：为啥非要整个IP地址，就域名不行吗？这就要从互联网通信协议相关知识讲起。
简单的讲，IP地址是每一个计算机的唯一标识, 就像每个人的身份证号一样是独一无二的, 只有通过IP地址才来唯一确定一台计算机。
但是由于IP地址一连串的数字, 记忆麻烦，因此就产生了域名, 域名相当于IP地址的昵称，但它和IP地址是一对多的关系，即一个域名可能对应多个IP地址, 用户访问时，只会被导向其中一个。
所以，通过DNS查询IP地址是必要的。那DNS到底是怎么工作的？
简单举个例子来说明DNS的工作流程，就用http://www.baidu.com为例吧：
com被称为”顶级域名“(top-level domain)；
baidu和被称为”次级域名“(second-level domain)；
www被称为主机名, 也叫做“三级域名”。
常见的域名往往只显示了三个层级, 比如上面所说的http://www.baidu.com。这是因为所有域名的最后一个根域名都是一样的都是.root, 所以平时都省略了。
实际上应该是：www.baidu.com.root
因此，域名实际上是一个拥有四个层级的层级结构，即：
主机名.次级域名.顶级域名.根域名，也就是host.sld.tld.root
DNS解析域名时就是按照层级结构, 从根域名开始逐级向下分级查询，比如咱们来查查http://www.baidu.com。
首先访问根域名服务器, 查询.com(顶级域名)由哪一个顶级域名服务器维护；
根据返回结果, 访问顶级域名服务器, 查询.baidu(次级域名)由哪一个次级域名服务器维护；
根据返回结果, 访问次级域名服务器, 查询www(主机名)的IP地址；
上述的查询流程是由本地的DNS服务器完成, 而并非本地主机。
本地主机通过浏览器访问一个域名时：
首先会查询本地主机的/etc/hosts文件, 查看是否进行了域名和IP映射自定义设置 (比如在/etc/hosts文件中将http://www.baidu.com映射成了127.0.0.1, 那么浏览器访问http://www.baidu.com时访问的将是本地主机)
如果没有相应的自定义设置, 则会访问本地DNS服务器。
本地DNS服务器的IP地址可查看/etc/resolv.conf文件
本地DNS服务器会先查看本地缓存, 是否有对应域名和IP的映射，如果有则直接返回给本地主机，如果没有则进行上述查询流程。
02 DNS根服务器又是什么？
DNS 根服务器，是负责 DNS 和整个 Internet 功能的名称服务器，它们是确定任何域名名称的第一步，DNS可以将域名转换为 IP 地址。
根区是顶级域的全局列表，它包含通用顶级域（.com、.net、.org）、国家代码顶级域（.no、.se、.uk）和国际化的顶级域名，即以各国本地字符编写的 ccTLD，根区来自互联网号码分配机构 (IANA)，它是互联网名称与数字地址分配机构 (ICANN) 的一部分。
域名到 IP 地址的映射是使用 DNS 区域以分层顺序完成的，根服务器为根区域提供服务，根区域位于层次结构的顶部并发布根区域文件，根区域文件又包含所有 TLD 授权服务器的资源记录。
因此，它们可以通过两种方式工作：
- 直接响应对根区域中的此资源记录的请求
- 将请求转发到所请求 TLD 的适当名称服务器
尽管在后一种情况下它们不直接参与名称解析，但根服务器位于整个 Internet 基础结构的根目录中，没有它们，你今天所了解和使用的大部分网络都将无法使用。
目前全球共计拥有13台DNS服务器，其中一台主根服务器在美国，由美国互联网机构运作。其余12台根服务器为辅助根服务器，有9台同样在美国，还有2台在欧洲，1台在亚洲。
由于本地 DNS 基础设施的限制，它使用的是 32 字节 IPv4，IP 地址必须对应一个数据包，当时数据包限制为 512 字节，所以每个IPv4地址是32位，其中13位是416字节，剩下的96字节是协议信息。
起初，13 个 IP 地址中的每一个都有一个服务器，每个 IP 地址赋予一个服务器集群，使用广播路由创建了一个由全球数百台服务器组成的网络。
这有助于平衡去中心化并确保可靠性，即使其中一个根服务器由于 DDoS 攻击或其他类型的 DNS 攻击也可以保证网络的可用性。
2016年推出“雪人计划”之后，全球16个国家，将会完成25台IPv6根服务器建设，也就意味着将来会拥有更多的根服务器。
为啥这么多根服务器，没有一台是中国的？
因为，原先的DNS服务器所包含协议，没有这么强大的能力单独分给中国一台。
也就是说，由于技术能力有限，全球13台根服务器，没有办法分给中国，这也就意味着，曾经大陆在DNS根服务器领域的确是四面楚歌。
当然，在中国，还有26个根域名服务器节点：
- 北京市I、L、J、K、F
- 香港特别行政区A、I、H、F、F、E、J
- 台北市I、E、F、F、K、L
- 澳门特别行政区E、F
- 上海市L
- 杭州市F
- 郑州市L
- 武汉市L
- 西宁市L
- 贵阳市K
但是，这并不意味着未来中国的根服务器没有发展空间，毕竟，大陆已经在IPv6根服务器中占据了一席之地。
随着国家对ipv6的支持，中国在ipv6网络建设上已经有了惊人的速度。随之而来的ipv6根DNS服务器中，中国拥有4台服务器，其中，一台为主根，其他三台为辅根。
所以，未来在根服务器领域中，必定会有中国的位置。
03 6个好用的DNS服务器，哪个是你的菜？
01 阿里 DNS (Alidns)
这组 DNS 是由阿里巴巴提供的，国内连通性还是不错的，海外部分地区连通性不是特别好，具体可以测试一下。
阿里 DNS 同时提供了 IPv4/IPv6 DNS 和 DoT/DoH 服务。
IPv4:
223.5.5.5
223.6.6.6
IPv6:
2400:3200::1
2400:3200:baba::1
DoH 地址:
https://dns.alidns.com/dns-query
DoT 地址:
http://dns.alidns.com
02 腾讯 DNS (DNSPod)
由 DNSPod 提供的公共免费 DNS，后来 DNSPod 被腾讯(Tencent)收购，现在属于腾讯公司所有，稳定性和连通性也是不错的，经测试海外也可以使用。
DNSPod 除了 IPv4，现在同时支持 IPv6 DNS 和 DoT/DoH 服务。
IPv4:
119.29.29.29
IPv6:
2402:4e00::
DoH 地址:
https://doh.pub/dns-query
DoH (国密 SM2,基于腾讯云政企国密解决方案) 地址:
https://sm2.doh.pub/dns-query
DoT 地址:
dot.pub
03 Google Public DNS
Google Public DNS 是最流行的免费DNS服务器之一，它的服务器托管在全球各地的数据中心，一旦连接到他们的IP地址，它会自动分配距离最近的服务器，能够为不同地区的人们都提供稳定和快速的访问体验
谷歌DNS拥有非常好记的IP地址 8.8.8.8，通过将你的默认DNS改为谷歌的公共DNS服务器，你可以拥有更快的浏览速度和更高的安全性，而且它提供了两个DNS服务器地址，你可以分别设置为自己的首选和备用DNS服务器
地址：
8.8.8.8
8.8.4.4
04 360 安全 DNS
360 提供的 DNS 服务，只提供了 IPv4 和 DoT/DoH 服务。
针对中国电信/铁通/移动的 IPv4:
101.226.4.6
218.30.118.6
针对中国联通的 IPv4:
123.125.81.6
140.207.198.6
DoH 地址:
https://doh.360.cn
DoT 地址:
http://dot.360.cn
中国电信 IPv6 DNS
如果用中国电信的宽带应该会自动分配这两个IP
240e:4c:4008::1
240e:4c:4808::1
中国联通 IPv6 DNS
如果用中国联通的宽带应该会自动分配这两个IP
2408:8899::8
2408:8888::8
中国移动 IPv6 DNS
中国移动宽带自动分配的两个IP
2409:8088::a
2409:8088::b
114DNS
114.114.114.114
114.114.115.115
05 百度 DNS
中国最大的搜索引擎百度提供的公共 DNS，经测试海外连通性也是不错的，暂时百度只提供了一组 IPv4 和 IPv6 DNS 地址。
IPv4:
180.76.76.76
IPv6:
2400:da00::6666
06 CNNIC DNS
是由中国互联网信息中心 CNNIC 提供的免费公共 DNS，同时支持 IPv4 和 IPv6。
IPv4:
1.2.4.8
210.2.4.8
IPv6:
2001:dc7:1000::1
整理：老杨丨10年资深网络工程师，更多网工提升干货，请关注公众号：网络工程师俱乐部