Albresky's Blog
云盘
归档
分类 标签
友链
趣味
捉猫咪 最难五子棋
关于
Albresky's Blog

DNS工作原理与基本部署

Albresky 收录于 计算机网络
   - 次阅读   - 条评论  

DNS服务器基本原理、利用Bind9搭建本地DNS服务器

一、DNS简介

1.1 DNS的作用

因特网上的主机有多种方式来标识，比如IP地址、主机名、域名等。但是，这些标识方式都有各自的特点，不同的标识方式有不同的优缺点。比如，IP地址是唯一的，但是不容易记忆；主机名（如www.baidu.com、www.google.com）是容易记忆的，但是不唯一；域名(如baidu.com、google.com)是唯一的，也容易记忆，但是需要通过域名服务器（DNS server）来解析。因此，域名是最常用的标识方式。

DNS（Domain Name System）是因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库，它能够使人更方便地访问因特网。DNS服务器就是存储域名和IP地址映射信息的服务器，它能够将域名解析为IP地址（正向解析），或者将IP地址解析为域名（反向解析）。另外，DNS亦指一个使得主机能够查询分布式数据库的应用层协议，DNS协议运行在UDP协议之上，使用53号端口。

而DNS服务器一般运行在BIND( Berkeley Internet Name Domain)软件上，BIND是一个开源的DNS服务器软件，由Berkeley大学开发，现在由ISC（Internet Systems Consortium）维护。

DNS除了能够实现域名与IP地址之间的映射，还提供了以下服务：

  • 主机别名（host aliasing）: 一个主机可以有多个别名，这样就可以用不同的名字来访问同一个主机。例如，一台拥有着复杂主机名example.hangzhou.zj.gov.cn的主机，可以通过news.hz.gov.cn、hz.gov.cn来访问。其中，news.hz.gov.cn和hz.gov.cn都是example.hangzhou.zj.gov.cn的别名，而example.hangzhou.zj.gov.cn是news.hz.gov.cn和hz.gov.cn的规范主机名。

  • 邮件服务器别名（mail server aliasing）：除了让主机名更容易记忆，电子邮件地址的便捷性也很重要。例如，如果Albrecht想要一个gmail账户，Albrecht的邮件地址可能就像albrecht@gmail.com这么简单，但是实际上Gmail邮件服务器的主机名可能比这复杂多了，它的规范主机名可能是这样的：mailserver2.california.gmail.com。因此，邮件服务器别名的引入，就可以让电子邮件应用程序通过调用DNS，对提供的主机名别名（gmail.com，[注]MX记录允许邮件服务器和Web服务器使用相同的主机名别名）进行解析，从而得到规范主机名（mailserver2.california.gmail.com），从而访问邮件服务器。

  • 负载分配（load distribution）：DNS服务器可以将一个被频繁访问的主机名映射到多个IP地址上，这样就可以实现繁忙主机的负载分配。例如，一个主机名www.baidu.com可以映射到多个IP地址上，当用户访问www.baidu.com时，DNS服务器会将用户的请求分配到不同的IP地址上，从而降低某一台主机的负载，以实现实现负载分配。

1.2 DNS的工作原理

1.2.1 DNS服务器的层次（分类）

  • 根域名服务器（root name server）：根域名服务器是DNS服务器的最高层，它是DNS服务器的顶级服务器，它存储着顶级域名服务器的地址信息，例如，com域名服务器的IP地址信息，edu域名服务器的IP地址信息，gov域名服务器的IP地址信息等。

  • 顶级域名服务器（top-level domain name server）：顶级域名服务器是DNS服务器的第二层，它存储着权威DNS服务器的地址信息（例如，baidu.com权威域名服务器的地址信息，hdu.edu权威域名服务器的地址信息）。

  • 权威域名服务器（authoritative name server）：权威域名服务器是DNS服务器的第三层，它存储着主机名和IP地址的映射关系（例如，www.baidu.com的主机IP地址信息）。

1.2.2 本地DNS服务器

本地DNS服务器通常指的是ISP提供的DNS服务器，它并不属于上述的DNS服务器层次，该DNS服务器与用户主机一般只相隔几个路由器而已。当用户主机发起DNS请求时，该请求就会被发往本地DNS服务器，本地DNS服务器起着代理的作用，它会将用户的DNS请求转发到上述的DNS服务器层次中的某一台DNS服务器上，然后将DNS服务器返回的结果返回给用户主机。

1.2.3 DNS服务器的工作流程（不考虑DNS缓存）

/network-dns-bind9/dns.webp
各种DNS服务器的交互

假设主机cs.hdu.edu.cn想要访问cs.zju.edu.cn，那么在建立TCP连接前，主机cs.hdu.edu.cn肯定要知道cs.zju.edu.cn的IP地址。这里假设cs.hdu.edu.cn的本地DNS服务器为dns.hdu.edu.cn，且cs.zju.edu.cn的权威服务器为dns.zju.edu.cn。

  • 首先，主机cs.hdu.edu.cn向本地DNS服务器dns.hdu.edu.cn发送一个DNS查询报文，请求cs.zju.edu.cn的IP地址。
  • 本地DNS服务器将该报文转发给根域名服务器，根域名服务器根据请求报文中的edu前缀，向本地DNS服务器返回edu域名服务器的IP地址列表。
  • 本地DNS服务器接收到上述IP地址列表后，从中选择一个IP地址，向该IP发送一个DNS查询报文，请求cs.zju.edu.cn的IP地址。
  • edu权威域名服务器收到本地DNS服务器的请求报文后，根据请求报文中的zju.edu前缀，向本地DNS服务器返回zju.edu域名服务器的IP地址列表。
  • 本地DNS服务器接收到zju.edu域名服务器的IP地址列表后，从中选择一个IP地址，向该IP发送一个DNS查询报文，请求cs.zju.edu.cn的IP地址。
  • dns.zju.edu.cn权威域名服务器收到本地DNS服务器的请求报文后，根据请求报文中的cs.zju.edu.cn目标主机名，向本地DNS服务器返回cs.zju.edu.cn主机的IP地址。

1.3 DNS记录

资源记录（Resource Record，RR）是DNS数据库中的一条记录（四元组），它包含了一些域名系统中的资源信息，例如域名、IP地址、邮箱地址等。DNS数据库中的每条记录都是一个RR，RR的格式如下：

<name> <TTL> <class> <type> <data>

其中，name是域名，TTL是生存时间，class是类别，type是类型，data是数据。

Name和Value的值取决于Type：

  • Type=A：Name是主机名，Value是IP地址；
  • Type=NS：Name是域名，Value是获得Name域中主机IP地址的权威DNS服务器的主机名；
  • Type=CNAME：Name是别名，Value是规范主机名；
  • Type=MX：Name是域名，Value是邮件服务器器的规范主机名。

二、搭建本地DNS服务器

以Ubuntu系统为例，利用BIND搭建本地DNS服务器。

2.1 安装bind

1

sudo apt-get install bind9 bind9utils bind9-doc dnsutils

2.2 配置bind

在bind9中，/etc/bind/目录保存了bind的配置文件，/var/cache/bind/目录保存了bind的数据库文件。

本文以IPv4地址解析为例，故先指定named只解析IPv4：

1

sudo vim /etc/default/bind9

将OPTIONS选项指定为：

1

OPTIONS="-u bind -4"
  • /etc/bind目录
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16

# /etc/bind/

├── bind.keys
├── db.0
├── db.127
├── db.255
├── db.empty
├── db.local
├── db.root
├── named.conf
├── named.conf.default-zones
├── named.conf.local
├── named.conf.options
├── named.conf.rfc1912.zones
├── rndc.key
└── zones.rfc1918

其中，

  • named.conf是bind的主配置文件，它包含了其他配置文件的引用；
  • named.conf.options是bind的配置文件，它包含了bind的配置选项；
  • named.conf.local是bind的配置文件，它包含了本地域名服务器的配置选项；
  • named.conf.default-zones是bind的默认配置文件，它包含了默认的域名服务器的配置选项；

2.2.1 编辑named.conf

named.conf内容是由以下三个文件定义的：

1
2
3

include "/etc/bind/named.conf.options";
include "/etc/bind/named.conf.local";
include "/etc/bind/named.conf.default-zones";
  • 首先重新生成rndc密钥：
1

sudo rndc-confgen
  • 输出如下：
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

# Start of rndc.conf
key "rndc-key" {
	algorithm hmac-md5;
	secret "BbNdifeAlefcKTCehu2xIQ==";
};

options {
	default-key "rndc-key";
	default-server 127.0.0.1;
	default-port 953;
};
# End of rndc.conf

# Use with the following in named.conf, adjusting the allow list as needed:
# key "rndc-key" {
# 	algorithm hmac-md5;
# 	secret "BbNdifeAlefcKTCehu2xIQ==";
# };
# 
# controls {
# 	inet 127.0.0.1 port 953
# 		allow { 127.0.0.1; } keys { "rndc-key"; };
# };
# End of named.conf
  • 将上述输出日志的以下部分取消注释#，然后追加到named.conf中:
1
2
3
4
5
6
7
8
9

key "rndc-key" {
	algorithm hmac-md5;
	secret "BbNdifeAlefcKTCehu2xIQ==";
};

controls {
	inet 127.0.0.1 port 953
	allow { 127.0.0.1; } keys { "rndc-key"; };
};
  • 日志记录

向named.conf中追加：

1
2
3
4
5
6

logging {
  channel default_debug {
    file "named.run"; //记录了一些named的信息，如监听/解析记录等,位置在/var/named/chroot/var/named/data下
    severity dynamic;
  };
};

2.2.2 编辑name.conf.options

  • name.conf.options内容如下：
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17

options {
	directory "/var/cache/bind";  //数据库文件存放目录

  // 转发服务器
	forwarders {
 		223.5.5.5;
	};

	// Domain Name System Security Extensions安全认证机制
  dnssec-enable no;
	dnssec-validation no;
	auth-nxdomain no;    # conform to RFC1035

  allow-query { any; };  //允许查询的IP地址, any表示所有IP地址
  recursion yes;        //允许递归查询
	listen-on-v6 { any; };  // 要监听IPv6地址
};

2.2.3 编辑named.conf.local

  • 正向解析：将域名解析为IP地址

  • 反向解析：将IP地址解析为域名

  • named.conf.local内容如下：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11

// 本地域名服务器：正向解析
zone "shikaihdu.net" {
    type master;  // 主服务器
    file "/etc/bind/db.shikaihdu.net";  // 域名SOA配置
};

// 本地域名服务器：反向解析
zone "1.168.192.in-addr.arpa" {
    type master;  // 主服务器
    file "/etc/bind/db.rev-shikaihdu.net";  // 域名SOA配置
};

2.2.4 编辑SOA记录

  • SOA记录是域名服务器的配置文件，它包含了域名服务器的配置信息，如域名服务器的IP地址、域名服务器的管理员邮箱、域名服务器的刷新时间等

  • [根域] 即所谓的“.”，比如主机名www.baidu.com在SOA配置中应该为www.baidu.com.

  • SOA记录的配置文件有两个，分别是正向解析和反向解析的配置文件

  • 正向解析的配置文件：/etc/bind/db.shikaihdu.net

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12

$TTL    604800
@       IN      SOA     shikaihdu.net. root.shikaihdu.net. (
                             21         ; Serial 本区配置数据的序列号，用于从服务器判断何时获取最新的区数据
                         604800         ; Refresh 若辅助域名服务器更新数据失败，多长时间再试
                          86400         ; Retry 若辅助域名服务器更新数据失败，多长时间再试
                        2419200         ; Expire 若辅助域名服务器无法从主服务器上更新数据，原有的数据何时失效
                         604800 )       ; Negative Cache TTL 缓存TTL
;
@       IN      NS      shikaihdu.net. ; 域名服务器
@       IN      A       192.168.1.106 ; 本地域名服务器的IP地址
ltsc    IN      A       192.168.1.109 ;为局域网内的虚拟机主机ltsc的IP地址
pc      IN      A       192.168.1.112 ;为局域网内的物理主机pc的IP地址
  • 反向解析的配置文件：/etc/bind/db.rev-shikaihdu.net
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12

$TTL    604800
@       IN      SOA     shikaihdu.net. root.shikaihdu.net. (
                             21         ; Serial
                         604800         ; Refresh
                          86400         ; Retry
                        2419200         ; Expire
                         604800 )       ; Negative Cache TTL
;
@       IN      NS      shikaihdu.net.
106     IN      PTR     shikaihdu.net.
109     IN      PTR     ltsc.shikaihdu.net
112     IN      PTR     pc.shikaihdu.net

2.2.5 named配置文件检查

  • 检查named.conf文件是否有语法错误（会递归检查named.conf中包含的配置）
1

$ named-checkconf
  • 检查指定域名的配置文件
    • 若输出OK，表示无语法错误；否则会输出错误信息
1

$ named-checkzone shikaihdu.net /etc/bind/db.shikaihdu.net

2.3 重载配置

  • 重载配置文件：sudo rndc reconfig
  • 重启named服务：sudo systemctl restart bind9

三、客户机测试

3.1 配置DNS服务器地址

  • Linux客户机
    • 编辑/etc/resolv.conf文件，修改全局DNS：
1

nameserver 192.168.1.106
  • Windows客户机
    • 更改适配器选项，对网络设备点击“属性”
      • 取消选择“Internet协议版本6（TCP/IPv6）”
      • 选择“Internet协议版本4（TCP/IPv4）”，点击“属性”，修改DNS服务器地址：192.168.1.106
/network-dns-bind9/windows-dns.webp
Windows设置DNS服务器地址

3.2 测试

  • Linux客户机
1
2

ping ltsc.shikaihdu.net
ping pc.shikaihdu.net
  • Windows客户机
1
2

ping ltsc.shikaihdu.net
ping pc.shikaihdu.net
  • 测试结果
/network-dns-bind9/linux-ping.png
Linux中ping ltsc/pc.shikaihdu.net
/network-dns-bind9/windows-ping.png
Windows中ping ltsc/pc.shikaihdu.net

五、参考文献

更新于 2024-09-15 
DNSBind9
返回 | 主页
给作者倒杯卡布奇诺 ~
Albresky 支付宝支付宝
Albresky 微信微信