DNS协议详解-编程知识

一：DNS协议简介

当我们想要访问百度的时候，我们会输入网址www.baidu.com，而不是直接输入百度的服务器的IP地址去访问，而且我们也不知道百度的服务器的IP地址是多少。为什么我们输入百度的网址就能自动去找到百度的服务器地址呢。这背后就有DNS的功劳。

域名系统（Domain Name System，缩写：DNS）是互联网的一项基础服务。DNS允许终端用户设备将给定的人类可读URL转换为网络可以理解的机器可用IP地址。DNS本质是一种可以将域名和IP地址相互映射的以层次结构分布的数据库系统。

DNS作为互联网的一个基础协议，其设计之初就考虑到了高效简单可用的原则，采用了协议设计中场景的分层架构。就像一个数据包有网络层，传输层，应用层。DNS本身也有自己独特的分层设计。

Domain 分层架构呈现为树形结构，最顶上的为根服务器，然后为顶级域名（常见的如aliyun.com，sina.com.net，zte.com.cn）。目前，已经有超过 250 个顶级域名，每个顶级域名又可以进一步的划分出二级域名，二级域名又可以再划分出三级域名。依此类推，最终形成了我们现在见到的 www.baidu.com. 此类形式。（注：最后一个点表示根服务器，默认可忽略。）

Domain 的分层架构设计体现了高效简单可用，如下：

层级清晰：每一级域名代表一个层级，整个域名系统具有清晰的层次结构，简化每一层的管理和维护。
分布式管理：DNS 是一个分布式数据库，不同的域名由不同的 DNS 服务器管理。分布式管理的最大优点就是提高整个集群的健壮性，单点故障不会影响整个DNS系统。
易于扩展：可以根据需要简易的在树形结构上添加新的域名节点，而不会影响到整个系统的稳定性和性能。
易于解析：使得域名更容易被解析，有助于搜索和查找。也方便进行域名解析的缓存，提高了域名解析的效率。

二：DNS协议字段解析

DNS协议的层级在传输层之上，常见的是用UDP作为传输层，用的是知名端口53，当然也有TCP的DNS。

1，标识（identifier）

标识占16 位，标识用于DNS的请求和响应是不是一对。对于一对的请求和响应，标识字段是一样的。

2，标志（flags ）

标志占 16 位，其包含8个标志字段，其含义分别如下

QR 查询应答标志，0表示这是查询报文，1表示这是应答报文。
opcode 查询应答类型，0表示标准查询，1表示反向查询，2表示请求服务器状态。
AA 表示权威回答( authoritative answer )，意味着当前查询结果是由域名的权威服务器给出的，仅由应答报文使用。
TC 位表示截断( truncated )，使用 UDP 时，如果应答超过 512 字节，只返回前 512 个字节，仅当DNS报文使用UDP服务时使用。DNS 协议使用UDP服务，但也明确了『当 DNS 查询被截断时，应该使用 TCP 协议进行重试』这一规范。
RD 表示递归查询标志 ( recursion desired )，在请求中设置，并在应答中返回。
该位为 1 时，服务器必须处理这个请求：如果服务器没有授权回答，它必须替客户端请求其他 DNS 服务器，这也是所谓的递归查询；
该位为 0 时，如果服务器没有授权回答，它就返回一个能够处理该查询的服务器列表给客户端，由客户端自己进行迭代查询。
RA 位表示可递归 ( recursion available )，如果服务器支持递归查询，就会在应答中设置该位，以告知客户端。仅由应答报文使用。
zero 这三位未使用，固定为0。
rcode 表示返回码（reply code），用来返回应答状态，常用返回码：0表示无错误，2表示格式错误，3表示域名不存在。

3，问题数（question count ）

占16位，表示后面问题节中的记录个数

4，应答资源记录数（answer count）

占16 位，表示答案节中的记录个数

5，授权资源记录数（authority record count）

占16 位，表示授权信息节中的记录个数

6，额外资源记录数（additional record count）

占16 位，表示额外信息节中的记录个数

7，查询问题

询问题部分由多个（question count）问题构成，每个问题的格式都相同，分为3个段：

查询名，以example.com为例，将被编码为7example3com0这13个字节。数字7表示后面example的长度，最后0则表示后面没跟任何字符，相当于一个结束符。单个字节最长可表示255大小，因此每一级域名的最大长度也是255。
查询类型（type）
查询类（class），通常为 1 ，表示 TCP/IP 互联网地址；

常用的查询类型如下：

查询类型	名称代码	含义
1	A	将域名解析到一个指定的IPV4的IP上。
2	NS	用来指定该域名由哪个DNS服务器来进行解析，类似于托管，将子域名交给其他DNS服务器解析。
5	CNAME	规范名称，可以将注册的不同域名都转到同一个规范名称上，由这个规范名称统一解析IP地址
15	MX	电子邮件交互
16	TXT	文本信息
28	AAAA	将域名解析到一个指定的IPV6的IP上。

8，应答

该部分仅在应答报文中才有，由应答资源记录（answer resource record, answer RR）、授权资源记录（authority resource record, authority RR）和额外资源记录（additional resource record, additional RR）三部分构成，当然，并非每个应答报文都同时会包含这三部分，有的报文只包含其中一部分或两部分。这三部分均使用相同的格式，以应答资源记录为例，应答资源记录内部也是由answer count 个答案组成的，每个答案可分为6个段，前三个段与请求报文中的查询问题一节中的段落完全一致。

DNS请求