HTTPDNS 解析

简介

HTTPDNS使用HTTP协议进行域名解析，代替现有基于UDP的DNS协议，域名解析请求直接发送到HTTPDNS服务器，从而绕过运营商的Local DNS，能够避免Local DNS造成的域名劫持问题和调度不精准问题。 HTTPDNS是面向移动开发者推出的一款域名解析产品，具有域名防劫持、精准调度等特性。开通HTTPDNS服务后，您就可以在管理控制台添加要解析的域名，调用服务API进行域名解析。HTTPDNS是一款递归DNS服务，与权威DNS不同，HTTPDNS并不具备决定解析结果的能力，而是主要负责解析过程的实现。

众所周知，发送HTTP请求后，会通过DNS解析，找到服务器后再响应请求。不过，传统的DNS系统存在很多问题，最常见的就是DNS劫持、平均访问延迟较高、用户连接失败率较高这三个问题。其中最重要的是DNS劫持，因为DNS解析是交给运营商来做的，所以解析结果被运营商劫持插入广告，解析结果不按 TTL 缓存，解析被错误递归（跨地区甚至跨运营商）等问题导致我们不得不去寻找一种可以绕开运营商的办法来做【域名->IP】的映射方式，那就是HttpDNS。

HttpDNS是通过ip直接请求http获取服务器A记录地址，不存在向本地运营商询问domain解析过程，所以从根本避免了劫持问题。同时由于是ip直接访问省掉了一次domain解析过程，可以在一定程度上降低平均访问延迟。HttpDNS和LocalDNS最大的区别在与：前者使用HTTP协议进行域名解析；后者协议运行在UDP协议之上，使用端口号53。

DNS

什么是DNS

网络通讯大部分是基于TCP/IP协议的，而TCP/IP是基于IP寻址的，所以计算机在网络上进行通讯时只能识别如“202.96.134.133”之类的IP地址，而不能认识域名，而其中的转换工作就需要借助DNS域名解析服务。简单来说，DNS就是提供将主机名和域名转换为IP地址的工作，工作原理如下图。

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DNS工作流程

事实上，DNS是一个应用层协议，他为其他应用层协议提供解析工作，包括不限于HTTP和SMTP以及FTP，用于将用户提供的主机名解析为ip地址。具体的工作过程如下： ①用户主机上运行着DNS的客户端，就是我们的PC机或者手机客户端运行着DNS客户端了； ②浏览器将接收到的url中抽取出域名字段，就是访问的主机名，比如http://www.baidu.com/, 并将这个主机名传送给DNS应用的客户端； ③DNS客户机端向DNS服务器端发送一份查询报文，报文中包含着要访问的主机名字段（中间包括一些列缓存查询以及分布式DNS集群的工作）； ④该DNS客户机最终会收到一份回答报文，其中包含有该主机名对应的IP地址； ⑤一旦该浏览器收到来自DNS的IP地址，就可以向该IP地址定位的HTTP服务器发起TCP连接。

DNS体系架构

可以发现，当应用程序发送网络请求时，会调用DNS的客户机端，并指明需要被转换的主机名。当用户主机的DNS客户端接收到请求后，会向网络中发送一个DNS查询报文。所有DNS请求和回答报文使用的UDP数据报经过端口53发送，经过若干ms到若干s的延时后，用户主机上的DNS客户端接收到一个提供所希望映射的DNS回答报文。因此，从用户主机上调用应用程序的角度看，DNS是一个提供简单、直接的转换服务的黑盒子。但事实上，实现这个服务的黑盒子非常复杂，它由分布于全球的大量DNS服务器以及定义了DNS服务器与查询主机通信方式的应用层协议组成。并且，全球的根域名服务器只有13个，为什么是13个，而不是更多，请看为何根域名服务器只有13个？。

DNS的一种简单的设计模式就是在因特网上只使用一个DNS服务器，该服务器包含所有的映射，在这种集中式的设计中，客户机直接将所有查询请求发往单一的DNS服务器，同时该DNS服务器直接对所有查询客户机做出响应，尽管这种设计方式非常诱人，但他不适用当前的互联网，因为当今的因特网有着数量巨大并且在持续增长的主机，这种集中式设计会有单点故障（嗝屁一个，全球着急），通信容量（上亿台主机发送的查询DNS报文请求，包括但不限于所有的HTTP请求，电子邮件报文服务器，TCP长连接服务），远距离的时间延迟（澳大利亚到纽约的举例），维护开销大（因为所有的主机名-ip映射都要在一个服务站点更新）等问题。

DNS服务器一般分三种，根DNS服务器，顶级DNS服务器，权威DNS服务器，架构图如下。

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• 根DNS服务器：返回顶级域DNS服务器的IP地址
• 顶级域DNS服务器：返回权威DNS服务器的IP地址
• 权威DNS服务器：返回相应主机的IP地址

假设全国有多个数据中心，托管在多个运营商，每个数据中心三个可用区。对象存储通过跨可用区部署，实现高可用性。在每个数据中心中，都至少部署两个内部负载均衡器，内部负载均衡器后面对接多个对象存储的前置服务器。

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在上面的DNS架构体系中，其工作的流程大体如下：

1. 当一个客户端要访问object.yourcompany.com时，需要将域名转为ip，所以请求本地DNS解析器。
2. 本地DNS解析器查看是否有本地缓存这个记录，如果有则直接使用
3. 如果没有，请求本地的DNS服务器。
4. 本地的DNS服务器一般部署在你的数据中心或所在运营商的网络中，本地DNS服务器需要查看本地是否有缓存，如果有则返回。
5. 若无，本地DNS需要递归的从根DNS服务器，查到顶级域名服务器，最终查到权威DNS服务器，返回给本地DNS服务器。

DNS缺点

不过，正如文章开头说的，传统的DNS存在很多缺点： 域名缓存问题：本地做一个缓存，直接返回缓存数据。可能会导致全局负载均衡失败，因为上次进行的缓存，不一定是这次离客户最近的地方，可能会绕远路。 域名转发问题：如果是A运营商将解析的请求转发给B运营商，B去权威DNS服务器查询的话，权威服务器会认为你是B运营商的，就返回了B运营商的网站地址，结果每次都会夸运营商。 出口NAT问题：做了网络地址转化后，权威的DNS服务器，没法通过地址来判断客户到底是哪个运营商，极有可能误判运营商，导致跨运营商访问。 域名更新问题：本地DNS服务器是由不同地区，不同运营商独立部署的，对域名解析缓存的处理上，有区别，有的会偷懒忽略解析结果TTL的时间限制，导致服务器没有更新新的ip而是指向旧的ip。 解析延迟：DNS的查询过程需要递归遍历多个DNS服务器，才能获得最终结果。可能会带来一定的延时。

HTTPDNS

简介

HTTPDNS 利用 HTTP 协议与 DNS 服务器交互，代替了传统的基于 UDP 协议的 DNS 交互，绕开了运营商的 Local DNS，有效防止了域名劫持，提高域名解析效率。另外，由于 DNS 服务器端获取的是真实客户端 IP 而非 Local DNS 的 IP，能够精确定位客户端地理位置、运营商信息，从而有效改进调度精确性。

正是由于传统的DNS存在诸多的缺点，所以现在稍微有点规模的公司都会自己搭建HTTPDNS服务器。HTTPDNS 的原理很简单，将 DNS 这种容易被劫持的协议，转为使用 HTTP 协议请求 Domain <-> IP 映射。 获得正确 IP 之后，Client 自己组装 HTTP 协议，从而避免 ISP 篡改数据。它的架构图也比较简单，如下图所示。

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解决的问题

使用HttpDns，可以有效解决传统DNS的DNS劫持、访问时间延迟等问题。

• Local DNS 劫持：由于 HttpDns 是通过 IP 直接请求 HTTP 获取服务器 A 记录地址，不存在向本地运营商询问 domain 解析过程，所以从根本避免了劫持问题。
• 平均访问延迟下降：由于是 IP 直接访问省掉了一次 domain 解析过程，通过智能算法排序后找到最快节点进行访问。
• 用户连接失败率下降：通过算法降低以往失败率过高的服务器排序，通过时间近期访问过的数据提高服务器排序，通过历史访问成功记录提高服务器排序。

HTTPDNS改造

关于HTTPDNS改造的文章和方案也很多，如下： 【鹅厂网事】全局精确流量调度新思路-HttpDNS服务详解 沪江从DNS到httpdns的演进

除了自己搭建外，也可以直接使用第三方服务，国内有一部分厂商已经提供了这种解析服务 HttpDNS 服务的 API 比较标准，直接发一个 Get 请求，带上请求参数，返回结果以 json 返回，如下所示。

http://203.107.1.1/d?host=www.linkedkeeper.com

请求成功时，返回结果如下所示。

{
  "host": "www.linkedkeeper.com",
  "ips": [
    "115.238.23.241",
    "115.238.23.251"
  ],
  "ttl": 57
}

在移动端，将由 HttpDns 获得的 IP 地址在原有 URL 的基础上，将域名替换为 IP，然后用新的 URL 发起 HTTP 请求即可。