本篇博客主要说明如下几个问题： 1、什么是域名？什么是URL？两者有什么关系？ 2、域名是如何转换成IP地址？ 3、浏览器是怎么访问一个网站的？
域名是分等级的，一般分为：主机名.二级域名.顶级域名.。注意，最后有一个点代表的是根域，是所有域的起点。常见的域名有www.google.com、www.baidu.com等。
顶级域名TLD（Top Level Domain）
- 国家顶级域名 nTLD： .cn 表示中国，.us 表示美国，.uk 表示英国，等等。
- 通用顶级域名 gTLD：.com （公司和企业），.net （网络服务机构），.org （非赢利性组织），.edu （美国专用的教育机构），.gov （美国专用的政府部门），.mil （美国专用的军事部门），.int（国际组织）。（最早的顶级域名）
- 基础结构域名(infrastructure domain)：这种顶级域名只有一个，即 arpa，用于反向域名解析，因此又称为反向域名。
顶级域名的管理服务由对应的域名注册管理机构（域名注册局）负责，注册服务通常由域名注册商负责。
当前，对于每一级域名长度的限制是 63 个字符，域名总长度则不能超过 253 个字符。
比如http://mail.163.com/index.html
- http://：这个是协议，也就是HTTP超文本传输协议，也就是网页在网上传输的协议。
- mail：这个是服务器名或主机名（host），代表着是一个邮箱服务器，所以是mail.，常见www.baidu.com中，www是服务器名。主机名又称为“三级域名”，这是用户在自己的域里面为服务器分配的名称，是用户可以任意分配的。
- 163.com：com是顶级域名、163是二级域名。
- mail.163.com：这是一个域名，真正的域名是mail.163.com.root，简写为mail.163.com.（注意最后由个点）。因此，根域名.root对于所有域名都是一样的，所以平时是省略的。
- /：这个是根目录，也就是说，通过域名找到服务器，然后需要知道访问该服务器下的哪个目录，这里的根目录并不是服务器的根目录下，具体的目录是服务器的配置文件决定，由配置文件完成对URL中的根目录与服务器目录的映射。
- index.html：这个是根目录下的默认网页，有时候输入http://mail.163.com/，服务器会在自己的目录下寻找默认的网页，一般是index.html（163默认网页是否是这个不清楚）。
- http://mail.163.com/index.html：这个叫做URL，统一资源定位器，全球性地址，用于定位网上的资源。
所以域名是URL的一部分。
DNS（Domain Name Server，域名服务器） 是进行域名(domain name)和与之相对应的IP地址 (IP address)转换的服务器。DNS中保存了一张域名(domain name)和与之相对应的IP地址 (IP address)的表，以解析消息的域名。将域名解析为IP的称为正向解析，将IP解析为域名的称为反向域名解析。 （思考：知道IP地址，那端口号怎么知道？端口号80）
DNS 使用 TCP 和 UDP 端口 53。 DNS 是一个应用层协议。
Linux下搭建DNS 服务器
域名与IP之间的对应关系，称为"记录（record）"。根据使用场景，"记录"可以分成不同的类型（type），常见的资源记录类型有：
- NS 记录： 域名服务器记录（Name Server），返回保存下一级域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域名，不能设置为IP地址。
- MX 记录： 邮件记录（Mail eXchange），返回接收电子邮件的服务器地址。
- A 记录： 地址记录（Address），返回域名指向的IPv4地址。DNS里用得最多的记录。
- AAAA 记录： 地址记录（Address），返回域名指向的 IPv6 地址记录。
- CNAME： 规范名称记录（Canonical Name），返回另一个域名，即当前查询的域名是另一个域名的跳转。
- PTR 记录： 逆向查询记录（Pointer Record），PTR记录用于定义与 IP地址相关联的名称。PTR 记录是A或AAAA记录的逆。 PTR记录是唯一的，因为它们以 .arpa根开始并被委派给IP地址的所有者。
每一级域名都有自己的NS记录，NS记录指向该级域名的域名服务器。这些服务器知道下一级域名的各种记录。
主机名到 IP 地址的映射有两种方式：
-
静态映射：在本机上配置域名和 IP 的映射，旨在本机上使用。Windows 和 Linux 的 hosts 文件中的内容就属于静态映射。
-
动态映射：建立一套域名解析系统（DNS），只在专门的 DNS 服务器上配置主机到 IP 地址的映射，网络上需要使用主机名通信的设备，首先需要到 DNS 服务器查询主机所对应的 IP 地址。
通过域名去查询域名服务器，得到 IP 地址的过程叫做域名解析。在解析域名时，一般先静态域名解析，再动态解析域名。可以将一些常用的域名放入静态域名解析表中，这样可以大大提高域名解析效率。
有DNS的地方，就有缓存。浏览器、操作系统、Local DNS、根域名服务器，它们都会对DNS结果做一定程度的缓存。 DNS查询顺序：浏览器缓存→系统缓存→路由器缓存→ISP DNS 缓存→迭代搜索
主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。 本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭代查询。
上图展示了一个域名解析的流程，步骤如下， 首先进行静态域名解析：
- 用户打开 Web 浏览器，在地址栏中输入 www.163.com，然后按 Enter 键。
- 浏览器先检查自身缓存中有是否解析过这个域名对应的ip地址，如果有，解析结束。 查看浏览器中的域名解析缓存结果：chrome://net-internals/#dns（该命令行针对于chrome浏览器，只需要复制粘贴到Chrome的地址栏，回车即可）。 浏览器的DNS缓存查看和清除
- 如果浏览器缓存中没有，浏览器会检查操作系统缓存中有没有对应的已解析过的结果。而操作系统也有一个域名解析的过程。在windows中可通过c盘里一个叫hosts文件（c:windowssystem32driversetc）来设置，如果你在这里指定了一个域名对应的ip地址，那浏览器会首先使用这个ip地址。在Linux中可以通过 /etc/hosts 文件来设置。 在windows操作系统下，可通过ipconfig /displaydns命令进行查看本地的缓存的DNS域名解析的结果。（该缓存中包含，hosts文件中的信息。当断网后，该缓存中的信息就是hosts文件中的信息。）
如果静态域名解析未命中，则需要进行动态域名解析。
再进行动态域名解析：
- 如果至此还没有命中域名，将解析请求路由到本地域名服务器（LDNS） 来解析这个域名，该过程为上图中的step1。这台服务器一般在你的城市的某个角落，距离你不会很远，并且这台服务器的性能都很好，一般都会缓存域名解析结果，大约80%的域名解析到这里就完成了。这一般由用户的 Internet 服务提供商 (ISP) 进行管理，例如有线 Internet服务提供商、DSL宽带提供商或公司网络。
- 如果LDNS仍然没有命中，则LDNS将域名解析请求发送给根域名服务器解析，开启迭代搜索。根域名服务器的NS记录和IP地址一般是不会变化的，所以内置在DNS服务器里面。
- 根域名服务器接受请求并返回给LDNS一个顶级域名服务器地址（该例中域名是以.com作为顶级域名，所以返回的地址是.com域服务器的IP地址）。
- 根据上一步返回的地址信息，LDNS发送解析请求给顶级域名服务器。
- 顶级域名服务器接受请求并返回给LDNS一个这个域名对应的Name Server的地址，这个Name Server就是网站注册的域名服务器（163.com域服务器）。
- 根据上一步返回的地址信息，LDNS发送解析请求给Name Server注册的域名服务器。
- 163.com域服务器通过查询得知www服务器对应的ip地址，返回该域名对应的IP和TTL值给LDNS，LDNS缓存这个域名和IP地址，缓存时间由TTL值控制。
- LDNS将IP地址返回给网络客户端，用户根据TTL值缓存在本地系统，域名解析过程结束。
DNS服务器根据域名的层级，进行分级查询。 dig - DNS lookup utility（DNS查找工具），可以显示整个查询过程。
上面的命令会输出六段信息： 
第一段是查询参数和统计： 
- 第一行：dig程序的版本号和查询的域名。
- 第二行：表示可以在命令后面加选项。
- 第三行：表示以下是获取信息的内容。
- 第四行：这是返回信息的头部。 opcode（操作码）：QUERY（代表是查询操作）； status有四种状态：NXDOMAIN（ 否定回答，不存在此记录）、NOERROR（没有错误，查询成功）、REFUSED（DNS服务器拒绝回答，记录未生效） 以及SERFAIL（DNS服务器停机或DNSsec响应验证失败）； id：编号,在DNS协议中，通过编号匹配返回和查询。
- 第五行：flags：标志； qr：query 查询标志，代表这是查询操作； rd：recursion desired，代表希望进行递归查询操作； ra：recursion available 在返回中设置，代表查询的服务器支持递归查询操作； aa：authoritative answer 权威回复，如果查询结果是由管理域名的域名服务器而不是缓存服务器提供的，则称为权威回复； QUERY：1表示查询数，对应下面的QUESTION SECTION:的记录数； ANSER：4表示4个查询结果，对应下面的ANSWER SECTION:的记录数； AUTHORITY：4表示4个权威域名服务器记录数，代表该域名有4个权威域名服务器，可供域名解析用，对应下面的AUTHORITY SECTION:的记录数； ADDITIONAL：4表示4个额外记录数，表示权威域名服务器的所有IP地址，对应下面的ADDITIonAL SECTION:的记录数。
- 第一行：向DNS请求的问题(请求部分)。
- 第二行：查询域名math.stackexchange.com.的A记录。
- 第一行：得到问题的答案(回应部分)。
- 第一列：查询的域名。
- 第二列：TTL缓存时间，表示缓存域名服务器可以在缓存中保存多少秒该记录。
- 第三列：class要查询信息的类别，IN代表类别为internet。
- 第四列：TYPE要查询的记录类型。
- 第五列：VALUE域名对应的A的值，即IP地址。
- 第一行：权威域名部分，即哪些服务器负责管理stackexchange.com的DNS记录，上面结果显示stackexchange.com共有四条NS记录，即四个域名服务器。
- 第一列：NAME域名。
- 第二列：TTL缓存时间。
- 第三列：class要查询信息的类别，IN代表类别为internet。
- 第四列：TYPE要查询的记录类型。
- 第五列：VALUE域名对应的权威域名解析服务器，即域名。
- 第一行：权威ns服务器的所有IP地址(额外记录部分)。
- 第一列：NAME域名。
- 第二列：TTL缓存时间。
- 第三列：class要查询信息的类别，IN代表类别为internet。
- 第四列：TYPE要查询的记录类型。
- 第五列：VALUE域名对应的A的值，即IP地址。
- 第一行：查询耗时。
- 第二行：查询使用的服务器地址和端口，其实就是本地配置的DNS域名服务器。
- 第三行：查询的时间。
- 第四行：回应的大小，收到305个字节。
如果不想看到这么多内容：
1、分级查询：
- 第一部分收到的receive，来自系统指定的DNS域名服务器（192.168.72.2）。根据内置的根域名服务器IP地址，DNS服务器向所有这些IP地址发出查询请求，询问.com的NS记录。
- 第二部分收到的receive，来自192.58.128.30（dig -x 192.58.128.30命令查看，域名：j.root-servers.net.）。上面结果显示.com域名的13条NS记录，同时返回的还有每一条记录对应的IP地址。DNS服务器向这些IP地址发出查询请求，询问stackexchange.com的NS记录。（全球13台根域名服务器的 IP 地址 ）
- 第三部分收到的receive，来自192.55.83.30（域名：m.gtld-servers.net.）。上面结果显示stackexchange.com域名的4条记录，同时返回的还有每一条记录对应的IP地址。然后，DNS服务器向这些IP地址发出查询请求，询问math.stackexchange.com的A记录。
- 第四部分收到的receive，来自216.239.34.109（域名：ns-cloud-d2.googledomains.com.）。上面结果显示math.stackexchange.com有四条A记录，即这四个IP地址都可以访问到网站。
dig命令无法找到IP地址，返回一条SOA记录。 
2、指定向DNS服务器8.8.8.8查询：
从中可知，根域名服务器的NS记录来自IP地址为8.8.8.8的DNS域名服务器，这13条NS记录是13台根域名服务器。根域名服务器的NS记录和IP地址一般是不会变化的，所以内置在DNS服务器里面，这也是为什么13条记录信息不是来自根域名服务器而是来自IP地址8.8.8.8（google DNS服务器）。
3、IP地址反查域名：
nslookup有交互式和非交互式两种使用方式如下图： 
host命令可以看作dig命令的简化版本，返回当前请求域名的各种记录。 
host命令也可以用于逆向查询，即从IP地址查询域名，等同于dig -x 。 
万维网的操作过程：首先是域名解析，然后http访问
- 浏览器分析超链接指向页面的URL。
- 浏览器向DNS请求解析网站名www.tsinghua.edu.cn的IP地址。
- 域名服务器DNS解析出清华大学服务器的IP地址。
- 浏览器与服务器建立TCP连接。
- 浏览器发出取文件命令：GET /chn/yxsz/index.html
- 服务器给出响应，把文件index.html发送给浏览器。
- TCP连接释放。
- 浏览器通过渲染，显示文件index.html中的所有文本。