DNS工作原理講解
DNS請求/應答報文詳解
DNS是一套分布式的域名服務系統。每個DNS服務器中都存放著大量的域名與IP地址之間的映射，並且是動態更新的。眾多網絡客戶端程序是通過DNS協議去域名服務器中查詢目標IP地址的。DNS查詢與應答報文格式如下圖所示：
0 15 16 31
| 16位標識位（ID） | 16位標誌位 |
| 16位請求記錄數目 | 16位應答記錄數目 |
| 16位授權記錄數目 | 16位額外記錄數目 |
| 32位查詢記錄信息 | |
| 應答記錄信息（長度可變） | |
| 授權記錄信息（長度可變） | |
| 額外記錄信息（長度可變） | |
16位標識字段是用來標記一對查詢/應答報文的，通過查詢該字段來確定返回的應答報文是由哪一個查詢報文發出的。
16位標誌字段是用來協商通信方式和返回通信狀態的，DNS頭部報文標識字段的具體細節如下圖所示：
| QR | opcode | AA | TC | RD | RA | zero | rcode |
| 1位 | 4位 | 1位 | 1位 | 1位 | 1位 | 3位 | 4位 |
各個標識符的含義分別是：
QR：查詢/應答標識，0標識查詢，1標識應答。
opcode：定義查詢和應答的類型。0標識標準查詢，1標識反向查詢（根據IP地址查詢域名），2標識請求服務器狀態。
AA：授權服務器應答標識。1標識域名服務器是授權服務器。
TC：截斷標識，僅當DNS報文使用UDP服務時使用。因為UDP數據包有長度限制，當長度過長時會被截斷。1標識DNS報文長度超過512字節，並被截斷。
RD：遞歸查詢標識。1標識執行遞歸查詢，即DNS服務器無法解析某一個主機名，則它向其它DNS服務器繼續查詢，如此反復，直到它解析到目標主機名並返回給客戶端。0標識叠代查詢，即DNS服務器無法解析目標主機時，它將查詢到的其它DNS服務器的IP地址返回給客戶端，供客戶端進行參考。
RA：允許遞歸標識。此字段在應答字段中使用，1標識DNS服務器支持遞歸查詢。
zero：默認為0，屬於保留字段。
rcode：4位返回碼，標識應答狀態。常用值有0（無錯誤）和3（域名不存在）
接下來的四個字段分別指出了DNS報文最後四個字段的資源記錄數目。對查詢報文而言，它一般包含一個查詢問題，而應答記錄數目、授權記錄數目、額外記錄數目為0.對於應答報文而言，應答記錄數目至少是1，而授權記錄數目和額外記錄數目可為0或非0.
查詢問題格式如下：
0 15 16 31
| 查詢名 | |
| 16位查詢類型 | 16位查詢類 |
類型A：值是1，表示獲取目標主機的IP地址。
類型CNAME：值是5，表示獲取目標主機的別名。
類型PTR：值是12，表示反向查詢。
16位查詢類通常是1，表示獲取因特網地址（IP地址）
應答字段、授權字段、額外字段都采用了資源記錄格式。資源記錄格式如下所示：
0 15 16 31
32位域名 16位類型 16位類 32位生存時間 16位資源記錄數據長度 資源數據 資源數據 表中的32位域名是該記錄中與資源對應的名字，其格式與查詢記錄中的查詢域名所對應的格式一樣。16位類型和16位類與DNS中查詢記錄中對應的字段格式一樣。
32位生存時間表示該查詢記錄結果可被客戶端緩存多久，單位：秒。
16位資源記錄數據長度和資源數據字段的內容取決於類型字段。對於A類型而言，資源數據是32位IPV4地址，而資源記錄長度為4（單位：字節）。
至此，我們簡要地介紹了DNS協議，接下來我們以具體例子來看DNS協議。
2. Linux下訪問DNS服務
我們要訪問DNS服務，就必須要先知道DNS服務器的IP地址。Linux使用/etc/resolv.conf文件來存放DNS服務器的IP地址。在Ubuntu上，該文件的內容如下：
第一個IP地址代表DNS服務器地址。
Linux下一個常用的訪問DNS服務器的客戶端程序是host，比如下面的命令是向著DNS服務器127.0.0.1查詢機器www.baidu.com的IP地址：
host命令的輸出告訴我們，機器名www.baidu.com是www.a.shifen.com的別名，並且該別名對應著兩個IP地址。host命令使用DNS協議和DNS服務器通信，其-t選項告訴DNS協議使用哪種查詢類型。我們這裏使用的是A類型，即通過機器的域名獲取其IP地址（但實際返回資源中還包含著機器的別名）。關於host命令的詳細使用方法，請參考man手冊。
3.使用TCPDUMP觀察DNS通信過程
為了看清楚DNS通信過程，下面我們將從Ubuntu上面運行host命令一查詢主機www.baidu.com對應的IP地址，並使用tcpdump抓取這一過程中LAN上傳輸的以太網幀的數據包，具體操作如下：
這一次執行tcpdump抓包時，我們使用“port domain”來過濾數據包，表示只抓取domain域名服務的數據包，即DNS查詢和應答報文，tcpdump的輸出如下：
這兩個數據包開始的“IP”指出，他們後面描述的內容是IP數據報。tcpdump以“IP地址：端口號”的形式來描述通信的某一端：以“>”表示數據傳輸方向，“>”前面是源端，後面是目的端。第一個數據包是測試機器Ubuntu（IP地址是192.168.48.2.53）發送的DNS查詢報文（目標端口53是DNS服務器使用的端口，這一點我們在前面介紹過），第二個數據包是服務器反饋的DNS應答報文。
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