DNS（Domain Name System，域名系统）
1. 核心定位与价值
DNS 是 TCP/IP 协议栈中应用层的分布式域名解析系统 ，核心作用是将人类易记的域名（如www.baidu.com）映射为计算机可识别的 IP 地址（如 115.239.210.27） 。
TCP/IP 通信依赖 IP 地址定位主机，但 IP 地址（如 203.0.113.10）无意义、难记忆，而域名（如www.google.com）具备语义化、易传播的特点。DNS 本质是 "互联网的地址簿"，解决了 "IP 难记、域名难解析" 的矛盾。
2. 发展背景：从 hosts 文件到 DNS 系统
在 DNS 出现前，网络依赖hosts文件管理域名与 IP 的映射：
- 原理：每台主机本地存储一个文本文件，记录 "主机名 - IP" 对应关系（如
host-a 172.20.2.1）； - 弊端：
- 扩展性差：新主机接入或 IP 变更需手动更新所有主机的 hosts 文件；
- 维护成本高：依赖中心机构（SRI-NIC）统一管理，更新不及时。
为解决这些问题，DNS 系统应运而生：
- 分布式管理：每个组织自行维护内部 "域名 - IP" 映射，注册到 DNS 数据库；
- 自动查询：用户输入域名时，主机自动向 DNS 服务器查询，无需手动更新本地文件；
- 兼容性保留：至今主机仍保留 hosts 文件，域名解析时优先查询 hosts 文件，再查询 DNS 服务器。
3. 域名的结构
域名采用分层结构 （树状结构），用.分隔各级域名，从右到左层级递增：
（1）结构拆解（以www.baidu.com为例）
| 域名部分 | 层级 | 含义 |
|---|---|---|
. |
根域 | 域名系统的最顶层，全球共 13 组根服务器（由 ICANN 管理），默认省略不写 |
.com |
顶级域（TLD） | 最高级域名，分为两类：- 通用顶级域（.com 企业、.net 网络服务、.org 非盈利组织）；- 国家 / 地区顶级域（.cn 中国、.uk 英国、.jp 日本） |
baidu |
二级域 | 企业 / 组织的唯一标识，需向域名注册商（如阿里云、万网）申请注册 |
www |
三级域（主机名） | 习惯用法，用于标识主机功能（如 www 代表 web 服务器、ftp 代表文件服务器），可自定义 |
（2）核心特点
- 唯一性：同一顶级域下的二级域唯一（如.com 下只有一个 baidu）；
- 灵活性：三级及以下域名可由企业自行管理（如mail.baidu.com、map.baidu.com）。
4. 域名解析过程：从域名到 IP 的查询链路
DNS 解析是 "递归查询 + 迭代查询" 结合的过程，核心是通过分层服务器逐级定位目标 IP，以下是详细步骤（以查询www.baidu.com为例）：
（1）关键角色
客户端：发起域名查询的主机（如你的电脑、手机）；
本地 DNS 服务器：用户设备（电脑、手机等）优先查询域名的 "就近 DNS 节点"，相当于 "家门口的互联网地址簿管理员"------ 你查域名时，会先把请求发给它，它要么用自己的缓存直接返回结果，要么帮你去根服务器、顶级域服务器等逐级查询，最后把 IP 地址给你，一般运营商会提供、企业 / 学校内部也有自己维护的本地 DNS
根服务器：全球 13 组，存储所有顶级域服务器的 IP 地址；
顶级域服务器（如.com 服务器）：存储该顶级域下所有二级域服务器的 IP 地址；
权威服务器 （如baidu.com服务器）：存储目标域名的最终 "域名 - IP" 映射（或 CNAME 映射）。
（2）解析步骤
客户端本地查询：客户端先查自身缓存（浏览器缓存、系统缓存），再查 hosts 文件，若有对应 IP 直接返回，无需后续步骤；
递归查询本地 DNS ：若本地无缓存，客户端向本地 DNS 服务器发送 "递归查询请求"（"帮我找到www.baidu.com的 IP"）；
本地 DNS 查询根服务器 ：本地 DNS 向根服务器发送 "迭代查询请求"（"www.baidu.com的 IP 是什么？"），根服务器返回.com顶级域服务器的 IP；
本地 DNS 查询顶级域服务器 ：本地 DNS 向.com服务器发送请求，.com服务器返回baidu.com权威服务器的 IP；
本地 DNS 查询权威服务器 ：本地 DNS 向baidu.com权威服务器发送请求，权威服务器返回解析结果（可能是 CNAME 记录或 IP）；
例：文档中 dig 结果显示，www.baidu.com先解析为www.a.shifen.com（CNAME 记录，域名别名），再解析为 115.239.210.27 和 115.239.211.112（A 记录，IPv4 地址）；
结果返回与缓存：本地 DNS 将最终 IP 返回给客户端，同时缓存该解析结果（过期时间由 TTL 控制），后续同类查询可直接复用缓存。
（3）核心概念补充
- 递归查询：客户端→本地 DNS，"你帮我查到底"，本地 DNS 需返回最终结果；
- 迭代查询：本地 DNS→根服务器→顶级域服务器→权威服务器，"你告诉我下一个该查谁"，每一步只返回下一级服务器地址；
- TTL（Time To Live）：解析结果的缓存有效期（如文档中为 40 秒、1057 秒），过期后需重新查询。
5. DNS 工具：dig
dig 是 Linux/Unix 下的 DNS 查询工具，可直观查看解析过程和结果，文档中给出了使用示例，以下是关键说明：
（1）安装与基础使用
- 安装：
yum install bind-utils（CentOS/RHEL）或apt install dnsutils（Ubuntu）； - 基础命令：
dig www.baidu.com（查询指定域名的 IPv4 地址）。
（2）结果拆解
; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-61.el7_5.1 <<>> www.baidu.com
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 41628
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 3, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 0
;; QUESTION SECTION:
;www.baidu.com. IN A
;; ANSWER SECTION:
www.baidu.com. 1057 IN CNAME www.a.shifen.com.
www.a.shifen.com. 40 IN A 115.239.210.27
www.a.shifen.com. 40 IN A 115.239.211.112
;; Query time: 0 msec
;; SERVER: 100.100.2.136#53(100.100.2.136)
;; WHEN: Wed Sep 26 00:05:25 CST 2018
;; MSG SIZE rcvd: 90- HEADER 部分：
status: NOERROR表示查询成功；qr=1表示是响应包，rd=1表示启用递归，ra=1表示服务器支持递归； - QUESTION SECTION：查询目标（
www.baidu.com），IN A表示查询 IPv4 地址（A 记录）； - ANSWER SECTION：解析结果（3 条记录），分别是 CNAME 别名和两个 A 记录，数字（1057、40）是 TTL 值；
- 统计信息：
Query time是查询耗时，SERVER是提供解析的 DNS 服务器 IP（端口 53 是 DNS 默认端口）。
6. DNS 缓存
DNS 缓存分为三级，目的是减少重复查询，提升解析效率：
- 浏览器缓存：浏览器存储近期解析的域名，有效期较短（如几分钟到几小时）；
- 系统缓存：操作系统层面的缓存（Windows 用
ipconfig /displaydns查看，Linux 用systemd-resolve --statistics查看）； - 本地 DNS 服务器缓存：缓存时间最长（由 TTL 控制），是整个网络解析的核心缓存节点。
7.CNAME
CNAME 是 DNS（域名系统）里的 域名别名记录（全称 Canonical Name），核心是给一个域名 "起别名"------ 让一个域名（别名域名）直接指向另一个域名（主域名），而不是像 A 记录那样直接绑定到 IP 地址。
比如你常用的 "www.baidu.com"，其实是个 "别名"：通过 DNS 查询会发现，www.baidu.com的 CNAME 记录指向www.a.shifen.com（这是百度的主域名）；之后再查www.a.shifen.com的 A 记录，才能得到具体的 IP 地址。相当于 "先找别名对应的主名字，再通过主名字找实际地址"。
简化多域名管理
如果你的网站有多个子域名（比如www.xxx.com、mail.xxx.com、blog.xxx.com），都需要指向同一台服务器：
- 不用给每个子域名都设置 A 记录（直接绑 IP），只需让所有子域名CNAME 指向主域名（如
xxx.com）； - 后续服务器 IP 变更时，只需要修改主域名的 A 记录，所有别名域名会自动同步，不用逐个调整，大幅减少维护成本。
关键注意点
CNAME 记录不能和 A 记录同时存在：一个域名要么用 CNAME 指向其他域名，要么用 A 记录绑定 IP，二者只能选其一。
8.A记录是什么
A 记录是 DNS（域名系统）中最基础的IPv4 地址记录（全称 Address Record），核心作用是把域名直接绑定到具体的 IPv4 地址------ 当用户访问该域名时，DNS 服务器会直接返回对应的 IP 地址，让设备能定位到目标主机。
比如你有一个域名www.example.com，对应的服务器 IP 是192.168.1.100：
- 你在 DNS 服务商（如阿里云）里给
www.example.com配置一条 A 记录，将其 "值" 设为192.168.1.100； - 当用户访问
www.example.com时，DNS 查询会直接返回192.168.1.100，用户设备就能直接连接到这台服务器。
CNAME出来后查出来多条A记录是怎么回事
"CNAME 出来后有多条 A 记录"，核心逻辑是：CNAME 本身不会直接对应 A 记录，多条 A 记录是 "CNAME 指向的主域名" 的配置------ 解析流程是 "别名域名→主域名→多个 IP"，多条A记录是主域名为了负载均衡 / 高可用配置的多 IP，不是 CNAME 直接生成的。
先理清解析的完整流程
以之前看到的 dig 查询结果为例：
- 你查询
www.baidu.com（别名域名），DNS 先返回一条CNAME 记录 ：www.baidu.com → www.a.shifen.com（主域名）； - 因为 CNAME 只指向主域名，不直接对应 IP，所以 DNS 会自动 "接着查询主域名
www.a.shifen.com的 A 记录"； - 主域名
www.a.shifen.com配置了两条 A 记录 （比如115.239.210.27和115.239.211.112），所以最终返回这两条 A 记录。
你看到的 "CNAME + 两条 A 记录"，是 "别名→主名→多 IP" 的解析结果叠加，两条 A 记录属于主域名，不是 CNAME 本身的记录。
为什么主域名会配置两条 A 记录
主域名（比如www.a.shifen.com）设置多条 A 记录，本质是为了负载均衡和高可用，这是大型网站的常见配置：
- 负载均衡：两条 A 记录对应两台（或两组）相同的服务器，用户访问时，DNS 会随机返回其中一个 IP，把访问流量分散到不同服务器上 ------ 避免单台服务器压力过大（比如百度每天亿级访问，不可能靠一台服务器扛）；
- 高可用 ：如果其中一台服务器故障（比如 IP
115.239.210.27对应的服务器宕机），DNS 会检测到不可用，自动把用户引导到正常的 IP（115.239.211.112），保证网站不会整体瘫痪。
不是CNAME 出来两条 A 记录"，而是 "主域名的 A 记录被连带查询出来
很多人会误以为 "CNAME 对应了两条 A 记录"，其实是误解：
- CNAME 的作用只有一个：告诉 DNS"这个别名的主名是 XXX，去查 XXX 的 IP"；
- A 记录的作用：只负责 "域名→IP" 的直接映射，这里的两条 A 记录是主域名的配置，和 CNAME 本身无关；
- 你看到的 "两条 A 记录"，是 DNS 自动完成 "CNAME 跳转后，查询主域名 A 记录" 的结果，是解析流程的 "第二步输出"。
你看到的这种基于多 A 记录的 DNS 负载均衡是完全自动完成的，不需要你手动写任何代码 ------ 核心是 DNS 服务器内置了负载均衡策略，你只需要在 DNS 服务商后台配置好多条 A 记录即可。
具体怎么 "自动" 工作？
以百度的www.a.shifen.com配置两条 A 记录为例：
- 你只需要做配置（不用写代码） ：在 DNS 服务商（比如阿里云、百度自己的 DNS 服务器）后台，给
www.a.shifen.com添加两条 A 记录（对应两个 IP），这个操作是 "点按钮 / 填表单" 式的配置，不是写代码； - DNS 服务器自动分发 IP ：当有用户查询
www.a.shifen.com的 IP 时，DNS 服务器会按内置策略（最常见的是轮询 ，也可能是随机、权重等），自动给不同用户返回不同的 IP：- 第一个用户来查 → 返回
115.239.210.27； - 第二个用户来查 → 返回
115.239.211.112； - 第三个用户来查 → 又返回
115.239.210.27； - 以此类推，自动把访问流量分散到不同 IP 对应的服务器上。
- 第一个用户来查 → 返回
ICMP
ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制消息协议）是网络层协议，基于 IP 协议工作（ICMP 报文封装在 IP 数据报中传输），核心作用是：
- 诊断网络连通性（如验证主机是否可达）；
- 通知 IP 数据报传输中的错误（如丢包原因、目标不可达）；
- 补充 IP 协议的不足：IP 协议是 "无连接、不可靠" 的，不提供差错控制和状态反馈，ICMP 恰好弥补了这一缺陷。
2. 关键特性
- 依赖 IP 传输：ICMP 报文本身不直接传输，需封装在 IP 数据报中（IP 头部的 "协议字段" 设为 1，表示承载的是 ICMP 报文）；
- 无端口号：ICMP 工作在网络层，他直接绕过了传输层，上面就是应用层，，端口号是传输层（TCP/UDP）的概念，因此 ICMP 不涉及端口；
- 兼容性：仅适用于 IPv4，IPv6 中对应的替代协议是 ICMPv6。
3. ICMP 报文类型：诊断查询与错误通知
ICMP 报文分为两大类，文档中列出了核心类型码，以下是常用类型的详细说明：
| 类型码（十进制） | 报文类型 | 类别 | 核心作用 |
|---|---|---|---|
| 0 | 回送应答（Echo Reply） | 诊断查询 | 响应 "回送请求" 报文（如 ping 命令的应答包），表示目标主机可达 |
| 3 | 目标不可达（Destination Unreachable） | 错误通知 | 当 IP 数据报无法送达目标时发送（如主机断电、端口未开放、路由不可达），细分 16 个子类型 |
| 8 | 回送请求（Echo Request） | 诊断查询 | 主动探测目标主机是否可达（如 ping 命令发送的请求包） |
| 11 | 超时（Time Exceeded） | 错误通知 | 数据报 TTL（生存周期）减为 0 时发送（如路由环路导致 TTL 耗尽），或分片未按时组装完成 |
| 5 | 重定向（Redirect） | 错误通知 | 路由器告知源主机 "存在更优路由"，让主机更新路由表 |
| 18 | 地址子网应答（Address Mask Reply） | 诊断查询 | 响应 "地址子网请求"，返回目标网络的子网掩码 |
4. 常用 ICMP 工具：ping 与 traceroute
（1）ping 命令：验证网络连通性
ping 是最常用的 ICMP 工具，基于 "回送请求（类型 8）" 和 "回送应答（类型 0）" 实现：
工作原理
- 源主机发送 ICMP Echo Request 报文（携带 32 字节测试数据、序列号、时间戳）；
- 目标主机收到后，返回 ICMP Echo Reply 报文（携带相同的测试数据）；
- 源主机计算往返时间（RTT），并统计丢包率，判断网络连通性。
面试坑点
- 问题："ping 使用哪个端口？"
- 答案：ping 基于 ICMP 协议（网络层），端口号是传输层（TCP/UDP）的概念，因此 ping不涉及任何端口！
（2）traceroute 命令：追踪路由路径
traceroute（Windows 下为 tracert）是基于 ICMP 超时机制（类型 11）的工具，核心作用是显示源主机到目标主机的所有路由节点（路由器） 。
① 工作原理
- 源主机向目标主机发送一系列 IP 数据报，封装 ICMP Echo Request 报文；
- 第一个数据报的 TTL 设为 1，经过第一个路由器后 TTL 减为 0，路由器返回 ICMP 超时报文，源主机记录该路由器 IP；
- 第二个数据报的 TTL 设为 2，经过第二个路由器后 TTL 减为 0，路由器返回超时报文，源主机记录第二个路由器 IP；
- 重复上述过程，直到 TTL 足够大，数据报到达目标主机，目标主机返回 ICMP Echo Reply 报文，追踪结束。