Android性能优化之网络优化DNS和HttpDNS知识详解

在 App 访问网络的时候，DNS 解析是网络请求的第一步，默认我们使用运营商的 LocalDNS 服务。有数据统计，在这一块 3G 网络下，耗时在 200~300ms，4G 网络下也需要 100ms。

前言小计

解析慢，并不是 LocalDNS 最大的问题，它还存在一些更为严重的问题，例如：DNS 劫持、DNS 调度不准确(缓存、转发、NAT)导致性能退化等等，这些才是网络优化最应该解决的问题。

想要优化 DNS，现在最简单成熟的方案，就是使用 HTTPDNS。

今天就来聊聊，DNS、HTTPDNS

一、什么是DNS

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DNS(Domain Name System)是域名系统的英文缩写，是一个组织的系统管理机构，维护系统内的每一个主机的ip和主机名(域名)的对应关系;
DNS即域名解析系统，这个东西说对于开发者来说，应该是没有不知道的。说简单点，这个系统的作用就是将域名解析成IP地址。我们的每一次网络请求，如果是使用域名，那么就是进行域名解析;
一个优秀的域名服务应该能够满足两点要求，一个是能够正确的返回IP地址，二就是能够根据网络情况返回所请求的域名最近的服务器IP;

二、DNS域名结构

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1、DNS域名命名

每个域名都是一个标号序列，用字母、数字和连接符(-)组成;
标号序列总长度不能超过255字符，每个标号都可以看成一个层次域名;
级别最低的域名写在左边，级别最高的域名写在右边;
域名服务主要通过UDP实现，服务器的端口为53;

2、域名的分级

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域名可以划分为各个子域，子域还可以继续划分为子域的子域，这样就形成了顶级域名、二级域名、三级域名等;

顶级域名可以分为三大类：

国家顶级域名：cn、us、uk等;
通用域名：常见的有7个，com、net、org、edu、int、gov、mil;
方向域名：arpa,用于将ip地址转为域名;
域名服务器;

三、域名解析过程

域名解析的重要两点：

主机向本地域名服务器查询一般都是采用递归查询。所谓递归查询就是：如果主机所查询的本地服务器不知道被查询的域名的ip地址，那么本地域名服务器就以DNS客户的身份，向其他根域名服务器继续发出查询请求报文(即代替主机继续查询)，而不是让主机自己进行下一步查询。因此，递归查询返回的查询结果或者是所要查询的ip地址，或者是报错，表示无法查询到所需的ip地址;
本地域名服务器向根域名服务器的查询是迭代查询。所谓迭代查询就是：当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所查询的ip地址，要么告诉本地服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地域名服务器进行后续的查询。根域名服务器通常是把自己知道的顶级域名服务器的ip地址告诉本地域名服务器，让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。顶级域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后，要么给出所要查询的ip地址，要么告诉本地服务器下一步应当向哪一个权限域名服务器进行查询。最后，知道了所要解析的ip地址或者报错，然后把这个结果返回给发起查询的主机;

以上两点是域名解析的重要两步。但是这并不是解析ip地址的完整过程，如果浏览器的缓存中有该域名对应的ip地址，就不需要向本地域名服务器请求了等等。下面来看详细过程:

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例如要解析：www.example.com该域名的ip地址;

浏览器缓存:当用户通过浏览器访问某域名时，浏览器首先会在自己的缓存中查找是否有该域名对应的ip地址;
操作系统缓存:当浏览器缓存中无域名对应IP则自动检查用户计算机系统hosts文件，看是否有该域名对应的ip地址;
路由器缓存:当浏览器及系统缓存中都没有域名对应ip地址，则进入路由器缓存中检查。以上三点都是客户端的DNS缓存;
ISP(网络服务提供商)的LDNS(本地域名服务器):如果上述三点都没有找到对应的地址，就要本地域名服务器中进行查询。比如你是电信的网，则会进入电信的DNS缓存服务器进行查找;
根域名服务器:本地域名服务器没有找到，本地域名服务器就会到根域名进行查询。全球仅有13台根域名服务器。根域名服务器收到请求后，会查看区域文件记录，若无则将其管辖下的对应的顶级域名的ip地址，这里返回.com的地址;
顶级域名服务器:根域名服务器没有，则本地域名服务器向顶级域名服务器发送请求，然后返回次级域名服务器的ip地址，这里会返回.example的地址;
主域名服务器:主域名服务器接收请求后查询自己的缓存，如果没有则进入下一级域名服务器进行查找，并重复该步骤直至找到正确记录。
保存结果至缓存:本地域名服务器把返回的结果保存到缓存，以备下一次使用，同时将该结果反馈给客户端，客户端通过这个ip地址与web服务器建立连接;

四、DNS安全和优化

1、dns安全问题

DNS反射/放大攻击;
DDOS攻击可能造成域名解析瘫痪;
DNS/域名劫持:在劫持的网络范围内拦截域名解析的请求，分析请求的域名，返回假的ip地址或者使请求失去响应。DNS劫持通过篡改DNS服务器上的数据返回给用户一个错误的查询结果来实现;
DNS污染:DNS污染是当用户发起域名解析请求时，某个服务器(非DNS)监控到用户访问的已经被标记的地址时，该服务器伪装成DNS服务器向用户发回错误的地址;
DNS污染与DNS劫持的区别：DNS劫持修改了dns解析的结果，DNS污染是不经过DNS服务器的，而是直接返回了错误的地址;
DNS信息被修改;

2、DNS优化

DNS解析是一个漫长的过程，那么它的优化有哪些?

1、网页端

用户在请求请求某个链接之前，浏览器先尝试解析该链接的域名再将其进行缓存。

可以这样做：

(1) 在服务器中响应设置X-DNS-Prefetch-Control的值为on启动预解析

(2) 在HTML中，

(3) 在head中加入link标签：

如<link rel="dns-prefetch" href="//tj.koudaitong.com/" />

不过现在的Chrome浏览器会自动将当前页面的所有带href的dns都prefetch一遍。需要手动添加上面的link标签的场景是：你后面访问的域名不在当前页面的所有链接中;

正确使用link标签的姿势：

对静态资源域名做手动dns-prefetch
对js里发起的跳转、请求做手动的dns-prefetch
对重定向跳转的新域名做手动的dns-prefetch
不用对当前页面的超链接做手动的dns-prefetch

域名收敛:建议将静态资源只放在一个域名下面，可以减少DNS的请求

2、客户端

HttpDNS

HttpDNS是使用HTTP协议向阿里云的HTTPDNS服务器的80端口直接进行请求，代替传统的DNS协议向LDNS服务器的53端口进行请求。从而可以绕过LDNS，可以避免运行商的域名劫持和调度不精准的问题;

五、HttpDNS介绍

HttpDNS其实也是对DNS解析的另一种实现方式，只是将域名解析的协议由DNS协议换成了Http协议，并不复杂。使用HTTP协议向D+服务器的80端口进行请求，代替传统的DNS协议向DNS服务器的53端口进行请求，绕开了运营商的Local DNS，从而避免了使用运营商Local DNS造成的劫持和跨网问题;
接入HttpDNS也是很简单的，使用普通DNS时，客户端发送网络请求时，就直接发送出去了，有底层网络框架进行域名解析。当接入HttpDNS时，就需要自己发送域名解析的HTTP请求，当客户端拿到域名对应的IP之后，就向直接往此IP发送业务协议请求;
这样，就再也不用再考虑传统DNS解析会带来的那些问题了，因为是使用HTTP协议，所以不用担心域名劫持问题了;而且，如果选择好的DNS服务器提供商，还保证将用户引导的访问速度最快的IDC节点上接入HttpDNS之前;