DNS递归查询中的DNS over HTTPS (DoH) 实践

# 1. 第一章 背景知识概述

DNS（Domain Name System）是互联网中用于将域名转换为对应 IP 地址的系统。而在DNS查询中，递归查询是指DNS服务器主动向其他DNS服务器请求解析域名的过程。当本地DNS服务器无法完成解析时，会发起递归查询，查询流程中包括向根域名服务器、顶级域名服务器和权威域名服务器逐级查询。DNS over HTTPS (DoH)则是将DNS查询加密传输至服务器，提升用户隐私保护水平。DoH的优势在于加密传输数据、防止DNS污染和劫持、提升网络安全性。

通过本章内容，我们将深入了解DNS递归查询的工作原理和流程，并探讨如何应用DoH技术来保护用户隐私和提升网络安全性。在接下来的章节中，将进一步展开DNS递归查询和DoH技术的详细讨论。

# 2. 第二章 DNS递归查询的工作原理

2.1 DNS查询的基本过程
DNS（Domain Name System）是一个用于将域名转换为 IP 地址的分布式数据库系统，在互联网中起着至关重要的作用。DNS查询的基本过程包括客户端发起DNS查询请求、本地DNS服务器的作用以及递归查询与迭代查询的区别。

#### 2.1.1 客户端发起DNS查询请求
当用户在浏览器中输入一个域名时，操作系统会首先检查本地hosts文件是否存在对应的解析记录。如果不存在，则操作系统将发起一个DNS查询请求，寻找目标域名对应的IP地址。

#### 2.1.2 本地DNS服务器的作用
如果本地系统中没有缓存目标域名的解析结果，系统会向本地DNS服务器发起查询请求。本地DNS服务器通常由ISP提供，负责向根域名服务器、顶级域名服务器和权威域名服务器逐级查询，直到找到目标域名的IP地址，并将结果返回给客户端。

#### 2.1.3 递归查询与迭代查询的区别
在DNS查询过程中，递归查询和迭代查询是常用的两种查询方式。递归查询是本地DNS服务器代替客户端向其他DNS服务器发起查询，并最终返回查询结果给客户端；而迭代查询是DNS服务器根据缓存信息指引客户端直接查询其他DNS服务器，每次只返回一部分信息，直至完成整个查询过程。

2.2 DNS缓存的影响
DNS缓存是为了提高域名解析效率而引入的机制，有效减少了域名解析时的响应时间。利用DNS缓存可以显著降低对远程DNS服务器的请求次数，加快域名解析速度。

#### 2.2.1 如何利用DNS缓存提高查询效率
DNS缓存可以分为本地缓存和DNS服务器缓存，通过合理设置TTL（Time-To-Live）值和更新机制，可以充分利用缓存提高查询效率。本地DNS缓存存储在操作系统中，减少了向本地DNS服务器发起不必要的重复查询。

#### 2.2.2 缓存的更新与失效机制
DNS缓存的失效会导致域名解析延迟或错误，因此缓存的更新和失效机制至关重要。TTL值较短的记录将更频繁地被更新，而TTL值较长的记录则被保存在缓存中一段时间。

#### 2.2.3 缓存污染的危害及防范方法
DNS缓存污染是一种攻击手段，旨在向DNS缓存中插入虚假的解析记录，从而导致恶意域名解析。为防范DNS缓存污染，可以定期清理缓存、使用DNSSEC等安全技术来保护DNS解析过程的安全性。

# 3. 第三章 DNS