DNS （Domain Name System 的缩写）的作用非【fēi】常简【jiǎn】单，就是根据域名查出IP地址。你可【kě】以把它想象成一【yī】本巨大【dà】的电【diàn】话本。
举例来说，如果你【nǐ】要【yào】访问域名math.stackexchange.com，首【shǒu】先【xiān】要通过DNS查出它的【de】IP地址是151.101.129.69。
如果你不清楚为什么一定要查出IP地址，才能进行网络通信。

虽然只需要返回一个【gè】IP地址，但【dàn】是DNS的查询过【guò】程非常复杂，分【fèn】成多个步骤【zhòu】。
工具软件dig可以显示整个查询过程。

$ dig math.stackexchange.com

上面的命令会输出六段信息。

第一段是查询参数和统计。

第二段是查询内容。

上面结果表示，查询域名【míng】math.stackexchange.com的A记录，A是address的缩写【xiě】。
第三段是DNS服务器的答复。

上面结果显示，math.stackexchange.com有四个A记录，即四【sì】个【gè】IP地址。600是TTL值【zhí】（Time to live 的缩写），表示缓存时间【jiān】，即600秒之内【nèi】不用【yòng】重新查【chá】询。
第四【sì】段显【xiǎn】示stackexchange.com的【de】NS记录（Name Server的缩写），即哪些【xiē】服务器负责管理【lǐ】stackexchange.com的DNS记录。

上【shàng】面【miàn】结果显示stackexchange.com共有四【sì】条【tiáo】NS记录，即四个【gè】域【yù】名服务器，向其中【zhōng】任一台查询【xún】就能知道math.stackexchange.com的IP地址是什么。
第五段是上面四个域名服务【wù】器的IP地址，这是随着【zhe】前一【yī】段一【yī】起【qǐ】返回的。

第六段是DNS服务器的一些传输信息。

上面结果显示，本【běn】机的DNS服【fú】务器是192.168.1.253，查询端口【kǒu】是53（DNS服【fú】务【wù】器的默认端口），以及回【huí】应【yīng】长度是305字【zì】节。
如果不想看到这么多内容，可以使用+short参数。

$ dig +short math.stackexchange.com

151.101.129.69
151.101.65.69
151.101.193.69
151.101.1.69

上面命令只【zhī】返回math.stackexchange.com对应的【de】4个IP地址（即【jí】A记录【lù】）。

下面我们根据前面这个例子【zǐ】，一步【bù】步【bù】还【hái】原，本【běn】机到底怎【zěn】么得到域名math.stackexchange.com的IP地址。
首【shǒu】先，本机一定【dìng】要知道DNS服务器的IP地址【zhǐ】，否则上【shàng】不了网。通过DNS服务【wù】器，才【cái】能知道某个域名的IP地【dì】址到底【dǐ】是什么。

DNS服务器的IP地址【zhǐ】，有【yǒu】可能【néng】是动【dòng】态【tài】的，每次上网【wǎng】时由网关分配，这【zhè】叫做DHCP机制；也有可能是事先【xiān】指定的固定地址。Linux系统里【lǐ】面，DNS服务器的IP地址【zhǐ】保【bǎo】存在/etc/resolv.conf文件。
上例的DNS服务【wù】器是192.168.1.253，这是一【yī】个内网地址【zhǐ】。有一些公网【wǎng】的【de】DNS服务器，也可以使用，其中最【zuì】有名的就是Google的【de】8.8.8.8和【hé】Level 3的4.2.2.2。
本机只【zhī】向【xiàng】自【zì】己的DNS服【fú】务器查询【xún】，dig命令【lìng】有一个@参数，显示向其他DNS服务【wù】器查询的结果。

$ dig @4.2.2.2 math.stackexchange.com

上面命令指定向DNS服务器4.2.2.2查询。

DNS服务器怎么会知道每个域名的IP地址呢？答案是分级查询。
请仔细看前面的例子，每个域名的尾部都多了一个点。

比【bǐ】如，域【yù】名math.stackexchange.com显示为【wéi】math.stackexchange.com.。这【zhè】不【bú】是疏忽，而是所有域名的尾部，实际【jì】上都有一【yī】个根域名。
举【jǔ】例来说，www.example.com真正的域名【míng】是www.example.com.root，简写为www.example.com.。因为，根域名【míng】.root对于所有域名都【dōu】是一【yī】样的，所【suǒ】以【yǐ】平时是省【shěng】略的。
根域名的下【xià】一【yī】级，叫【jiào】做"顶级域【yù】名【míng】"（top-level domain，缩写为TLD），比如.com、.net；再下一级叫做"次级域名【míng】"（second-level domain，缩写为SLD），比如www.example.com里面【miàn】的.example，这一级域名是用户【hù】可以注册的；再下一级是【shì】主机名（host），比如www.example.com里面的www，又称【chēng】为"三级域名"，这是【shì】用户在自己的域里【lǐ】面【miàn】为服【fú】务器分配的名【míng】称，是【shì】用户可以任【rèn】意分配的【de】。
总结一下，域名的层级结构如下。

主机名.次级域【yù】名【míng】.顶【dǐng】级域名.根域名

# 即【jí】

host.sld.tld.root

DNS服务器根据域名的层级，进行分级查询。
需要明确【què】的是，每一级域名都【dōu】有自【zì】己的NS记录，NS记录指向该级【jí】域名的域【yù】名服务器。这些服务器知道【dào】下一【yī】级域【yù】名的【de】各种记录。
所谓【wèi】"分级【jí】查询【xún】"，就是从【cóng】根域名开始，依次【cì】查询【xún】每一级域名的【de】NS记录，直到查到最终的IP地址，过【guò】程大致如下。

从"根域名服【fú】务器"查到"顶级域名服务器【qì】"的NS记录和【hé】A记【jì】录（IP地址【zhǐ】）
从"顶级域名服务器"查到【dào】"次级域名服【fú】务【wù】器"的【de】NS记录和【hé】A记录【lù】（IP地【dì】址【zhǐ】）
从"次级【jí】域名服务器【qì】"查出"主机【jī】名"的【de】IP地址

仔细看上面的过程【chéng】，你【nǐ】可能发现了，没有提到DNS服务【wù】器怎么知道"根域名服【fú】务器"的IP地址。回答【dá】是"根【gēn】域名服务器"的NS记录和IP地【dì】址一般是【shì】不会变化【huà】的【de】，所以【yǐ】内置在DNS服【fú】务器【qì】里【lǐ】面。
下面是内置的根域名服务器IP地址的一个例子。

上面列【liè】表中，列出了根域名（.root）的三条【tiáo】NS记录A.ROOT-SERVERS.NET、B.ROOT-SERVERS.NET和【hé】C.ROOT-SERVERS.NET，以及它们的【de】IP地址（即A记录【lù】）198.41.0.4、192.228.79.201、192.33.4.12。
另外【wài】，可【kě】以看到所有记录的TTL值【zhí】是3600000秒【miǎo】，相当于【yú】1000小时。也【yě】就是说【shuō】，每1000小时才查询一【yī】次根域名服务器的列表。
目前【qián】，世【shì】界上一共有十三组根域名【míng】服务器，从【cóng】A.ROOT-SERVERS.NET一直到M.ROOT-SERVERS.NET。

dig命令的【de】+trace参数可以显示DNS的整个分级查询过程【chéng】。

$ dig +trace math.stackexchange.com

上【shàng】面命令的第【dì】一段列出【chū】根域名.的【de】所【suǒ】有NS记录，即所有【yǒu】根域名服务器。

根据内置的根域名服务器IP地址，DNS服务器向【xiàng】所有这些IP地址发出查询请求，询【xún】问math.stackexchange.com的顶级域【yù】名服【fú】务【wù】器com.的NS记录【lù】。最先【xiān】回复的【de】根域名服务器将被【bèi】缓【huǎn】存【cún】，以后【hòu】只向这台服务器发请求。
接着是第二段。

上面结果显示【shì】.com域名的13条NS记录，同时返回的【de】还有每一条记录【lù】对应的IP地【dì】址【zhǐ】。
然【rán】后【hòu】，DNS服务器【qì】向这些顶级域名服务器发出【chū】查询请求，询问math.stackexchange.com的次级域【yù】名stackexchange.com的【de】NS记【jì】录。

上面结果显示stackexchange.com有【yǒu】四条NS记录，同时【shí】返回的【de】还有每一条【tiáo】NS记录对应的IP地址。
然后，DNS服务器向【xiàng】上面【miàn】这四台NS服务器查询math.stackexchange.com的【de】主机名。

上面结果显示，math.stackexchange.com有4条A记录，即这四【sì】个【gè】IP地址都可【kě】以访问到网站。并【bìng】且还【hái】显示【shì】，最先返回结果的【de】NS服务器是ns-463.awsdns-57.com，IP地址为【wéi】205.251.193.207。

dig命令可以单独查看每一级域名的NS记录。

$ dig ns com
$ dig ns stackexchange.com
+short参数可以【yǐ】显示简化的结【jié】果【guǒ】。

$ dig +short ns com
$ dig +short ns stackexchange.com

域名与IP之间的对【duì】应关系，称为【wéi】"记录"（record）。根据使用场景，"记录"可以分【fèn】成【chéng】不同的类型（type），前【qián】面已经【jīng】看【kàn】到了有A记录和NS记录。
常见的DNS记录类型如下。

（1） A：地址记录【lù】（Address），返回域【yù】名指向的【de】IP地址【zhǐ】。
（2） NS：域名服务器【qì】记录（Name Server），返回保存下【xià】一级【jí】域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域【yù】名【míng】，不能设置【zhì】为【wéi】IP地址【zhǐ】。
（3）MX：邮件记录（Mail eXchange），返回接收电子邮【yóu】件的服务器【qì】地址。
（4）CNAME：规【guī】范名称记录（Canonical Name），返【fǎn】回另一【yī】个域名，即当前查询的【de】域名是另一个域【yù】名的跳转【zhuǎn】，详见【jiàn】下文。
（5）PTR：逆向查询记【jì】录（Pointer Record），只【zhī】用于从IP地址查询域名，详见下文【wén】。

一般来说【shuō】，为了服务的安全可靠【kào】，至少【shǎo】应【yīng】该有两条NS记录，而【ér】A记录和【hé】MX记录也【yě】可以有多条，这【zhè】样就提供了服务的冗余性，防【fáng】止出现单点【diǎn】失【shī】败【bài】。
CNAME记录【lù】主要用于域【yù】名的【de】内部跳转，为【wéi】服【fú】务器配置提供灵活性，用户感知不【bú】到。举例来说，facebook.github.io这个【gè】域【yù】名就是一个CNAME记录。

$ dig facebook.github.io

...

;; ANSWER SECTION:
facebook.github.io. 3370    IN  CNAME   github.map.fastly.net.
github.map.fastly.net.  600 IN  A   103.245.222.133

上面结果显示，facebook.github.io的CNAME记录指【zhǐ】向github.map.fastly.net。也就【jiù】是说，用户查询facebook.github.io的时候，实际上返回的是github.map.fastly.net的【de】IP地址【zhǐ】。这样的【de】好处是【shì】，变更服务【wù】器IP地【dì】址的【de】时候，只要修改github.map.fastly.net这个域【yù】名就可以【yǐ】了，用户【hù】的facebook.github.io域名不用修改【gǎi】。
由于【yú】CNAME记【jì】录就是一个替换，所以域【yù】名一【yī】旦【dàn】设置CNAME记录以【yǐ】后，就不能再设置其【qí】他记录【lù】了（比【bǐ】如A记录和【hé】MX记录），这是为了防止【zhǐ】产生【shēng】冲突。举例来【lái】说，foo.com指向bar.com，而两【liǎng】个域名【míng】各有自己【jǐ】的MX记录，如果两【liǎng】者不一【yī】致，就【jiù】会产生问题。由于顶级域名通常要【yào】设置MX记录，所以【yǐ】一般不允许用户对顶级域名设置CNAME记录。
PTR记录用【yòng】于从IP地址【zhǐ】反查域【yù】名。dig命令的-x参数用于查询【xún】PTR记录【lù】。

$ dig -x 192.30.252.153

...

;; ANSWER SECTION:
153.252.30.192.in-addr.arpa. 3600 IN    PTR pages.github.com.

上面结【jié】果显示，192.30.252.153这台【tái】服务器的域名是【shì】pages.github.com。
逆【nì】向查询的一个应用【yòng】，是可以防止垃圾邮件，即验证发送邮件【jiàn】的IP地址，是否真的有【yǒu】它所声【shēng】称的【de】域名【míng】。
dig命令可以查看指定的记录类型。

$ dig a github.com
$ dig ns github.com
$ dig mx github.com

除了dig，还有一些其他小工具也可以使用。

host命令【lìng】可以看作【zuò】dig命令的【de】简化版【bǎn】本，返回当前请【qǐng】求域名的【de】各种记录。

$ host github.com

github.com has address 192.30.252.121
github.com mail is handled by 5 ALT2.ASPMX.L.GOOGLE.COM.
github.com mail is handled by 10 ALT4.ASPMX.L.GOOGLE.COM.
github.com mail is handled by 10 ALT3.ASPMX.L.GOOGLE.COM.
github.com mail is handled by 5 ALT1.ASPMX.L.GOOGLE.COM.
github.com mail is handled by 1 ASPMX.L.GOOGLE.COM.

$ host facebook.github.com

facebook.github.com is an alias for github.map.fastly.net.
github.map.fastly.net has address 103.245.222.133
host命令也可以用于逆向【xiàng】查询，即从IP地址查询域名，等同【tóng】于【yú】dig -x 。

$ host 192.30.252.153

153.252.30.192.in-addr.arpa domain name pointer pages.github.com.

nslookup命令用于互动式地查询域名记录。

$ nslookup

> facebook.github.io
Server:     192.168.1.253
Address:    192.168.1.253#53

Non-authoritative answer:
facebook.github.io  canonical name = github.map.fastly.net.
Name:   github.map.fastly.net
Address: 103.245.222.133

> 

whois命令用来查看域名的注册情况。

$ whois github.com