网络基础--DNS和DDNS原理

1、DNS简介

• 定义：域名系统DNS（Domain Name System）是一种用于TCP/IP应用程序的分布式数据库，提供域名与IP地址之间的转换服务。
• 作用：网络中的每台主机都是由IP地址来标识的，用户只有获得待访问主机的IP地址才能够成功实现访问操作。对于用户来讲，记住主机的IP地址是相当困难的，因此设计了一种字符串形式的主机命名机制，这些主机名与IP地址一一对应，这就是域名系统。域名系统解决了IP地址信息不便于记忆这一问题。用户进行访问网络主机操作时，可以直接使用便于记忆的、有意义的域名，由网络中的域名解析服务器将域名解析为正确的IP地址。

2、 DNS和DDNS工作原理

2.1 工作原理

DNS域名解析分为静态域名解析和动态域名解析，二者可以配合使用。在解析域名时，首先采用静态域名解析（查找静态域名解析表），如果静态域名解析不成功，再采用动态域名解析。由于动态域名解析可能会花费一定的时间，且需要域名服务器的配合，因而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。

• 静态DNS：
  静态域名解析通过静态域名解析表进行，用户手动建立域名和IP地址之间的对应关系表，将一些常用的域名放入表中。当客户端需要域名所对应的IP地址时，首先到静态域名解析表中查找指定的域名，从而获得所对应的IP地址，提高域名解析的效率。
• 动态DNS：
  用户程序（例如Ping、Tracert）对域名服务器（DNS Server）的访问是通过DNS客户端（DNS Client）的一个地址解析器（Resolver）完成的。用户程序、解析器和域名服务器以及解析器上的缓存区关系如下图所示。
  
  其中解析器和缓存区集成在一起构成DNS Client，它的作用是接收用户程序的DNS请求，并对其做出反应。一般来说，用户程序（例如Ping、Tracert）、缓存区和解析器是在同一台主机上，域名服务器和它们在不同的主机上。

2.2 DNS的工作过程

1. 用户使用域名访问某些应用服务时，用户程序首先向DNS客户端中的解析器发出请求。
2. 解析器收到用户程序发送的DNS请求后，首先查询本地的域名缓存。
   1）本地的域名缓存中存在该域名对应的映射表项，解析器就将域名对应的IP地址返回给用户程序。
   2）本地的域名缓存没有发现所要查找的映射项，解析器就向域名服务器（DNS Server）发送查询请求。
3. 域名服务器收到查询报文后，首先判断请求的域名是否处于自己被授权管理的子域里，再根据不同的判断结果，向DNS Client发送相应的响应报文。
   1）如果是在自己被授权管理的子域范围之内，服务器首先从自己的数据库中查找域名对应的IP地址。
   2）如果判断该域名不属于本域范围之内，就将请求交给上一级的域名解析服务器处理，直到完成解析，并将解析的结果返回给DNS客户端。
4. DNS客户端收到域名服务器的响应报文后，将解析结果返回给应用程序。
   动态域名解析支持缓存功能。每次动态解析成功的域名与IP地址的映射均存放在动态域名缓存区中，当下一次查询相同域名的时候，就可以直接从缓存区中读取，不用再向域名服务器进行请求。缓存区中的映射在一段时间后会被老化删除，以保证及时从域名服务器得到最新的内容。老化时间由域名服务器设置，DNS客户端从协议报文中获得老化时间。
5. 域名后缀列表功能
   动态域名解析支持域名后缀列表功能，用户可以预先设置一些域名后缀，在域名解析的时候，用户只需要输入域名的部分字段，系统会自动将输入的域名加上不同的后缀进行解析。

2.3 DDNS的工作模式

• DDNS概述
  利用DNS可以将域名解析为IP地址，从而实现使用域名来访问网络中的节点。但是，DNS仅提供了域名和IP地址之间的静态对应关系，当节点的IP地址发生变化时，DNS服务器无法动态地更新域名和IP地址的映射关系。此时，如果仍然使用域名访问该节点，通过域名解析得到的IP地址是错误的，从而导致访问失败。动态域名系统DDNS（Dynamic Domain Name System）用来动态更新DNS服务器上域名和IP地址之间的映射关系，保证通过域名解析到正确的IP地址。

• DDNS工作模式
  DDNS采用的是客户端/服务器工作模式，提供了两种更新方式：
  （1）RFC2136定义的DDNS更新方式：设备作为DDNS客户端，动态更新DNS服务器中域名和IP地址的映射关系。
  （2）通过DDNS服务器实现的更新方式：设备作为DDNS客户端，将域名与IP地址的映射关系发送给指定URL地址的DDNS服务器，然后DDNS服务器通知DNS服务器动态更新域名和IP地址之间的映射关系。下图图通过DDNS服务器实现更新的DDNS典型组网图。
  
  （3）DDNS客户端：IP地址变化时，需要在DNS服务器上动态更新其域名和IP地址映射关系的设备。Internet用户通常通过域名访问提供应用层服务的服务器，如HTTP、FTP服务器。为保证提供应用层服务的服务器IP地址变化时，其他用户仍然可以通过域名访问这些服务器，服务器将作为DDNS客户端，向DDNS服务器发送更新域名和IP地址映射关系的DDNS更新请求。
  （4）DDNS服务器：负责通知DNS服务器动态更新域名和IP地址之间的映射关系。接收到DDNS客户端的更新请求后，DDNS服务器通知DNS服务器重新建立DDNS客户端的域名和IP地址之间的映射关系，从而保证即使DDNS客户端的IP地址改变，Internet用户仍然可以通过同样的域名访问DDNS客户端。

DDNS更新过程没有统一的标准，不同的DDNS服务器请求更新的过程各不相同。DDNS服务提供商有www.3322.org、www.oray.cn、www.dyndns.com等。

参考资料：
《https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1000097303/adddaaee》