DNS缓存是什么

Fanly 2023-09-21 20:08:36

DNS缓存是一种临时存储DNS信息的机制，能够提高互联网性能、降低DNS服务器负担、增强网络稳定性、减少网络流量，同时具备安全性功能。工作原理包括本地缓存、递归DNS服务器、迭代查询和TTL过期。这一关键技术使得我们能够更快地访问网站，减少等待时间，同时确保互联网基础设施的稳定性和可靠性。

互联网已经成为我们生活的重要组成部分。然而，很少有人考虑到底是什么使得互联网如此之快、之可靠。其中一个关键因素是 DNS 缓存，它在背后默默地发挥着重要作用。本文泪雪网将深入探讨 DNS 缓存是什么，它如何工作，以及为什么它对互联网的正常运行至关重要。

DNS 缓存

一、DNS 的基础知识

在我们深入研究 DNS 缓存之前，首先让我们了解一下 DNS（Domain Name System）的基本概念。DNS 是一种分布式的命名系统，用于将易于记忆的域名（如 leixue.com）转换为计算机能够理解的 IP 地址（如 192.168.1.1）。这是互联网中的一项关键服务，因为它允许我们使用人类可读的域名来访问网站，而不必记住复杂的 IP 地址。

DNS 工作原理的简要概述如下：

用户在浏览器中输入一个域名，例如 www.leixue.com。
操作系统首先检查本地 DNS 缓存，看是否已经有了该域名的 IP 地址。如果有，它会直接返回给浏览器。
如果本地缓存中没有找到该域名的 IP 地址，操作系统将向互联网上的一个或多个 DNS 服务器发出查询请求。
DNS 服务器之间存在层次结构，最终会找到一个负责该域名的顶级 DNS 服务器，该服务器负责返回域名对应的 IP 地址。
一旦获取到 IP 地址，操作系统将其存储在本地 DNS 缓存中，以便以后的访问使用。

二、DNS 缓存的概念

现在我们已经了解了 DNS 的基本工作原理，让我们深入研究 DNS 缓存是什么以及它为何如此重要。

DNS 缓存是指将最近查询的 DNS 信息临时存储在计算机或网络设备中的过程。这些信息通常包括域名到 IP 地址的映射，以及与域名相关的其他记录，如 MX 记录（用于电子邮件交付）或 TXT 记录（用于文本信息存储）。缓存的目的是提高域名解析的速度和效率，减轻 DNS 服务器的负担，以及降低网络流量。

下面是 DNS 缓存的一些关键概念：

本地 DNS 缓存： 本地计算机和设备通常都具有自己的 DNS 缓存。当您访问一个网站时，您的计算机会首先检查自己的本地 DNS 缓存，以查找该域名的 IP 地址。如果找到，就不必向互联网上的 DNS 服务器发送查询请求，这可以大大加快访问速度。
递归 DNS 缓存： 递归 DNS 服务器是 ISP（互联网服务提供商）或其他网络提供商维护的服务器，它们负责处理 DNS 查询。这些服务器也会维护自己的 DNS 缓存，以减轻互联网上的根 DNS 服务器和顶级域 DNS 服务器的负担。递归 DNS 服务器通常会缓存更广泛的 DNS 记录，以便为其客户提供快速的域名解析服务。
TTL（Time to Live）： 每个 DNS 记录都附带有一个 TTL 值，它指定了该记录在 DNS 缓存中存储的时间长度。一旦 TTL 过期，DNS 缓存将不再使用该记录，并且必须重新查询以获取最新的信息。TTL 的存在确保了 DNS 缓存中的信息会定期更新，以反映域名记录的变化。

三、DNS 缓存如何工作

现在让我们更深入地了解 DNS 缓存是如何工作的。它的运作方式可以分为以下几个步骤：

查询本地缓存： 当您的计算机首次尝试访问一个域名时，它首先会检查自己的本地 DNS 缓存。如果缓存中包含了该域名的 IP 地址，解析就完成了，不需要进一步的查询。
向递归 DNS 服务器查询： 如果本地缓存中没有找到域名的 IP 地址，您的计算机将向您的 ISP 或其他网络提供商的递归 DNS 服务器发送查询请求。这个服务器也有自己的 DNS 缓存。
迭代查询： 如果递归 DNS 服务器的缓存中没有所需的信息，它将执行一个迭代查询。这个查询过程涉及向根 DNS 服务器发出查询请求，然后向顶级域 DNS 服务器、次级域 DNS 服务器，以及最终的目标域名的 DNS 服务器发出一系列查询请求，直到找到所需的 IP 地址。
缓存结果： 一旦递归 DNS 服务器找到了域名的 IP 地址，它将把这个信息存储在自己的 DNS 缓存中。这个过程不仅可以提供更快的解析速度，还可以减轻 DNS 服务器的负担，因为将来其他用户可能会查询相同的域名。
TTL 过期： 每个 DNS 记录都有一个 TTL 值，一旦过期，DNS 缓存将不再使用该记录，并且必须重新查询以获取最新的信息。TTL 值的设置由域名所有者控制，通常在 DNS 管理界面中进行配置。

四、DNS 缓存的重要性

既然我们了解了 DNS 缓存的工作原理，让我们讨论一下为什么它如此重要：

提高性能： DNS 缓存显著提高了域名解析的速度。因为大多数域名解析都可以从本地或递归 DNS 缓存中完成，而不必进行全球性的查询，所以用户能够更快地访问网站，减少了等待时间。
减轻 DNS 服务器负担： 如果没有 DNS 缓存，每次有人访问一个网站时，DNS 服务器都必须进行一次完整的查询，这将对互联网的基础设施产生巨大的压力。DNS 缓存将这个负担分散到各个层次的服务器上，减轻了根 DNS 服务器和顶级域 DNS 服务器的负荷。
提高网络稳定性： DNS 缓存可以在网络故障或域名服务器不可用的情况下提供一定程度的冗余。如果某个 DNS 服务器不可访问，计算机可以尝试从其他可用的 DNS 缓存中获取域名解析信息。
减少网络流量： DNS 缓存减少了不必要的网络流量。如果每次访问网站都需要进行完整的 DNS 查询，网络流量将会大幅增加。DNS 缓存可以在一定程度上减少这种冗余的流量。
安全性： DNS 缓存还可以用于实施一些安全策略，例如 DNS 缓存污染的防御。通过仅允许受信任的 DNS 服务器向缓存中添加信息，可以减少潜在的安全威胁。

结论

DNS 缓存是互联网基础设施中不可或缺的一部分，尽管它在日常使用中往往被忽视。它通过提高性能、减轻 DNS 服务器负担、提高网络稳定性、减少网络流量和增强安全性，为互联网的正常运行发挥了关键作用。无论您是普通互联网用户还是网络管理员，了解 DNS 缓存的工作原理和重要性都是非常有价值的。通过更深入地理解这一技术，我们可以更好地欣赏互联网背后复杂的基础架构，以及使其如此强大和可靠的因素之一。