DNS & CDN & HTTPDNS 原理簡析

背景：

域名系統(tǒng) DNS (Domain Name System ): 作為域名和 IP 地址相互映射的一個分布式數(shù)據(jù)庫，通過 DNS 可以將域名迅速解析為對應(yīng)的 IP 地址酵熙，從而方便我們訪問 Internet 上的任意一臺主機（或網(wǎng)站）轧简。

CDN(Content Delivery Network): 其基本思路是盡可能避開互聯(lián)網(wǎng)上有可能影響數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性的瓶頸和環(huán)節(jié)，使內(nèi)容傳輸?shù)母熵叶⒏€(wěn)定哮独。

HTTPDNS: 使用 HTTP 請求來模擬 DNS 請求

0x00 DNS 原理

DNS 服務(wù)器類型：

• 內(nèi)部 DNS ：位于內(nèi)網(wǎng)中，提供內(nèi)網(wǎng) DNS 服務(wù)察藐，也具備 Internet DNS 緩存與轉(zhuǎn)發(fā)能力
• 外部 DNS：位于 Internet 中皮璧，提供 Internet 的 DNS 服務(wù)（包括 DNS 緩存與轉(zhuǎn)發(fā)）
• 主 DNS：提供 DNS 服務(wù)（包括查詢，緩存寫入）
• 輔 DNS：只提供 DNS 查詢服務(wù)分飞，與主 DNS 同步數(shù)據(jù)庫
• 唯緩存 DNS：自身不具備 DNS 解析能力悴务，但具有 DNS 緩存數(shù)據(jù)庫
• 轉(zhuǎn)發(fā) DNS：具備轉(zhuǎn)發(fā)特性，能將 DNS 請求轉(zhuǎn)發(fā)給其他 DNS 服務(wù)器
• 權(quán)威 DNS： 自身數(shù)據(jù)庫中存在與 DNS 請求相對應(yīng)的映射
• 非權(quán)威 DNS：不存在相對應(yīng)的映射譬猫，而存在對應(yīng)緩存查詢結(jié)果

本地 DNS: 即在主機的 DNS 設(shè)置值

域名組成： [ 主機名 ].[ 二級域名 ].[ 頂級域名 ]讯檐，因此可以根據(jù)域名來在 樹形結(jié)構(gòu) 中找到一條從根到葉的路徑，葉節(jié)點即是權(quán)威 DNS

樹型DNS結(jié)構(gòu).PNG

DNS 服務(wù)器的功能：

• 權(quán)威 DNS染服，自身具備解析能力
• 轉(zhuǎn)發(fā) DNS
• 緩存 DNS

在由路由器組成的局域網(wǎng)中别洪，本地 DNS 設(shè)置為自動獲取（路由器）柳刮，路由器 DNS 設(shè)置為（ISP 提供的 DNS）挖垛，主機通過瀏覽器訪問 http://www.reibang.com 時 DNS 請求-響應(yīng)情況：

dns-process.png

上圖的文字描述如下：

1. 192.168.110.252 在瀏覽器訪問 http://www.reibang.com
2. 192.168.110.252 檢查本地 hosts 文件中是否存在 www.reibang.com 對應(yīng)的 IP
3. 若無，192.168.110.252 繼續(xù)檢查本地 DNS 緩存中是否存在 www.reibang.com 對應(yīng)的 IP
4. 若無秉颗， 192.168.110.252 向本地 DNS 服務(wù)器發(fā)起 DNS 查詢請求
5. 路由器接收到 DNS 查詢請求后痢毒，檢查路由器 DNS 緩存
6. 若無，路由器以外網(wǎng)地址 202.202.202.202 向本地 DSN 服務(wù)器 （ISP DNS）發(fā)起 DNS 查詢請求
7. ISP DNS 接收到 DNS 查詢請求后蚕甥，發(fā)現(xiàn)自己不是權(quán)威 DNS 哪替，且無對應(yīng)的緩存數(shù)據(jù)，于是將請求轉(zhuǎn)發(fā)給 其他 DNS 服務(wù)器 :happy:
8. 其他 DNS 服務(wù)器 接收到請求后菇怀，一樣發(fā)現(xiàn)自己不是權(quán)威 DNS夷家，且無對應(yīng)的緩存數(shù)據(jù)，于是開始進行 DNS 迭代查詢：將請求發(fā)送給 根域名服務(wù)器
9. 根域名服務(wù)器 接收到請求后敏释，將 頂級域名服務(wù)器 (.com) IP 發(fā)送給 其他 DNS 服務(wù)器
10. 其他 DNS 服務(wù)器 根據(jù) IP 將 DNS 查詢請求發(fā)送給 頂級域名服務(wù)器
11. 頂級域名服務(wù)器 接收到請求后，將 二級域名服務(wù)器 (jianshu.com) IP 發(fā)送給 其他 DNS 服務(wù)器
12. 其他域名服務(wù)器 根據(jù) IP 將 DNS 查詢請求發(fā)送給 二級域名服務(wù)器
13. 二級域名服務(wù)器 接收到請求后摸袁，發(fā)現(xiàn)自己是權(quán)威 DNS 服務(wù)器钥顽，于是將 www.reibang.com 映射的 IP 120.132.92.21 發(fā)送給 其他域名服務(wù)器
14. 其他域名服務(wù)器 接收到解析結(jié)果后，將 120.132.92.21 逐層返回傳遞下去靠汁，最終直至 192.168.110.252
15. 192.168.110.252 接收到 www.reibang.com 解析結(jié)果 120.132.92.21 蜂大，根據(jù) IP 與 www.reibang.com 建立 TCP 連接闽铐，然后發(fā)起 HTTP 請求主頁內(nèi)容

0x01 DNS 協(xié)議結(jié)構(gòu)

具體詳見：結(jié)合Wireshark分析DNS 協(xié)議

wireshark-dns.PNG

wireshark-cname.PNG

根據(jù)上面的 wireshark 分析結(jié)果可以看出：DNS 服務(wù)器返回的不一定是 IP ，在 DNS 請求中域名為別名時奶浦，則 DNS 服務(wù)器會返回其 A 記錄兄墅；

如上圖中 cdn-qn0.jianshu.io 域名解析返回的是 CNAME 類型結(jié)果 cname iduvrz0.qiniudns.com ，這表明 cdn-qn0.jianshu.io 是別名澳叉，其 cname 指向（A 記錄）是 iduvrz0.qiniudns.com

因為 A 記錄與 IP 映射隙咸，于是主機又向 DNS 服務(wù)器 發(fā)起 iduvrz0.qiniudns.com DNS 請求

0x02 DNS 循環(huán)與 CDN

DNS循環(huán)： 當權(quán)威 DNS 發(fā)現(xiàn)一個域名映射多個 IP 時，會使用 IP 輪詢的方式來將 IP 平均分配給多個 DNS 請求成洗，從而達到負載均衡的效果

CDN： 由于 DNS 循環(huán)時平均分配五督，不能根據(jù)不同服務(wù)器的負載情況優(yōu)化分配，甚至如果有一臺服務(wù)器宕機了瓶殃，DNS 不能及時了解到該情況把該服務(wù)器的 IP 分配出去充包，便會造成無法訪問；因此遥椿，在權(quán)威 DNS 和 服務(wù)器之間加上一個 CDN 層就顯得很必要了基矮；CDN 在具備調(diào)度分配服務(wù)器能力的基礎(chǔ)上，能夠同步服務(wù)器運行情況冠场，然后根據(jù)該情況及時適當調(diào)整調(diào)度策略家浇，從而使得負載均衡能力大大提高；

CDN功能：

• 調(diào)度分配主機慈鸠；負載均衡蓝谨，根據(jù) IP，網(wǎng)絡(luò)流量情況分配最靠近青团，網(wǎng)絡(luò)最通暢的 CDN 節(jié)點實現(xiàn)加速
• 反向代理
• 靜態(tài)緩存譬巫；緩存靜態(tài)資源（html，圖片督笆，音樂芦昔，視頻等）
• 防止 DDOS 攻擊

CDN原理圖：

cdn.PNG

通過在權(quán)威 DNS 服務(wù)器中配置 images.jianshu.com 的 cname 指向（A 記錄）為 abc.qiniudns.com

在 CDN DNS 中將 abc.qiniudns.com 與 110.110.110.110, 220.220.220.220, 330.330.330.330 三個 IP 映射

就可以實現(xiàn)通過 CDN 給域名images.jianshu.com 加速

更多 CDN 知識參見： CDN 知識

0x03 HTTPDNS

為了防止傳統(tǒng) DNS 解析過程中出現(xiàn)的 DNS 劫持，DNS 緩存版本過舊娃肿，因 DNS 服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)功能而造成的無法精準定位用戶位置的情況咕缎，于是通過使用 HTTPDNS 為主，傳統(tǒng)DNS為輔 的機制來實現(xiàn)快速料扰，實時凭豪，精準的 DNS 解析，從而提供給用戶快速晒杈，安全穩(wěn)定嫂伞，最新的網(wǎng)站訪問體驗

一篇很好的文章來解釋 HTTPDNS ： HttpDNS 服務(wù)詳解