Domain Name System網域名稱系統

今天談談網域名稱系統(Domain Name System, DNS)的觀念，記得當初ycwang授課的時候，我自己以為DNS是個簡單的系統，只不過就是把網址(URL)轉換為網際網路協定位址(Internet Protocol Address)的功能而已。

然而這樣的認知大概懂了一成，從這幾年的經歷看來，我對DNS的理論基礎沒有完全搞清楚，我太小看DNS系統了！沒關係，學習就是不斷發現自己的不足，然後趕緊補足遺漏的知識，最怕的是不知道自己缺了什麼。

從網頁應用程式的技術角度來看，URL(Uniform Resource Locator，)可以分成五個部分，以Google我的帳戶的URL為例：

https://www.google.com/accounts/ManageAccount?hl=zh-tw

1. 通訊協定配置名稱(Scheme Name)：即通訊協定，如https或http
2. 主機名稱(Host Name)：指的是www.google.com
3. 連接埠編號(Port Number)：與通訊協定有關，http是80的埠號
4. 路徑名稱(Path Name)：在主機上的資料路徑，這個範例是accounts/ManageAccount
5. 查詢字串(Query String)：http中指的是GET參數，如hl=zh-tw

從DNS的角度來看，DNS所做的是將URL的主機名稱(Hostname)轉換成IP位址(IP Address)，提供「Hostname-to-IP-Address Translation Service」的功能，那麼大費周章的意義有二：

第一，網路上的主機位置是由IP位置判定識別，這是一個32位元的資料(一般以192.168.1.1之類的四段十進位字串表示)，非常不容易讓使用者記憶與識別，所以我們才會需要主機名稱。

第二，主機名稱雖利於人類記憶與識別，但對於網路系統來說會有實現困難，因為主機名稱千百萬種長度不一，非常不利於網路設備(路由器)判斷，效率也不夠好，這也就是為何IP位置要定義32位元的固定長度。

DNS除了上述功能外，還可以有三個用途：

1. 主機別名(Host Aliasing)：如果主機名稱(網址)不好記憶，可以用另一個做為別名。
2. 郵件伺服器別名(Mail Server Aliasing)：與主機別名用途相同，這指的是對於郵件用途。
3. 負載分配(Load Distribution)；利用DNS將同一個主機名稱分配至不同的IP位置。

從系統面來看，DNS網域名稱系統是一個分散式的(Distributed)大系統，並且是具有階層的(hierarchical)資料庫系統，DNS在網路架構上屬於應用層(Application Layer)，底層傳輸層依賴的是UDP通訊協定，使用Port 53的埠號。

值得注意的一點，雖然說DNS屬於應用層，但是應用層之中的HTTP、FTP、SMTP等等應用服務都是依賴於DNS(都會使用到URL)，我們可以說DNS是應用層的基礎設施(infrastructure)也不為過！

DNS伺服器的階層架構可分成三類：

1. Root DNS servers：最上層，全球共13台，分別標示A至M。
2. Top-Level Domain (TLD) servers：第二層，管理網域如com, org, edu, gov或各國的網域位置。
3. Authoritative DNS servers：被TLD授權的DNS，通常是組織自己建置的DNS，管理自己私人的URL。

另外為了效能上的提升，也有建置Local DNS servers與DNS Caching的功能。

以上是DNS大致上的概念，細節部分還真是多啊！千萬不要小看DNS，當你真正使用DNS做一些事情才知道DNS博大精深。其他比較重要的參考資料有：

• RFC 1034(Domain Names - Concepts and Facilities)
• RFC 1035(Domain Names - Implementation and Specification)
• RFC 2136(Dynamic Updates in the Domain Name System (DNS UPDATE))

等等，還有很多有關DNS的RFC，請參考DNS RFC - Domain Name System RFC's (IETF)。

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