我們通常使用域名來訪問目標(biāo)機(jī)器，而不是直接使用其IP地址，那么域名與IP地址之間存在什么樣子的轉(zhuǎn)化關(guān)系呢？想要了解他們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，我們不得不提域名查詢服務(wù)。域名查詢服務(wù)具有很多種實(shí)現(xiàn)方式，例如：NIS（Network Information Service，網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)）、DNS和本地靜態(tài)文件等。本次主要講解DNS。
DNS請求/應(yīng)答報(bào)文詳解
DNS是一套分布式的域名服務(wù)系統(tǒng)。每個(gè)DNS服務(wù)器中都存放著大量的域名與IP地址之間的映射，并且是動(dòng)態(tài)更新的。眾多網(wǎng)絡(luò)客戶端程序是通過DNS協(xié)議去域名服務(wù)器中查詢目標(biāo)IP地址的。DNS查詢與應(yīng)答報(bào)文格式如下圖所示：
0 15 16 31
| 16位標(biāo)識位（ID） | 16位標(biāo)志位 |
| 16位請求記錄數(shù)目 | 16位應(yīng)答記錄數(shù)目 |
| 16位授權(quán)記錄數(shù)目 | 16位額外記錄數(shù)目 |
| 32位查詢記錄信息 | |
| 應(yīng)答記錄信息（長度可變） | |
| 授權(quán)記錄信息（長度可變） | |
| 額外記錄信息（長度可變） | |
16位標(biāo)識字段是用來標(biāo)記一對查詢/應(yīng)答報(bào)文的，通過查詢該字段來確定返回的應(yīng)答報(bào)文是由哪一個(gè)查詢報(bào)文發(fā)出的。
16位標(biāo)志字段是用來協(xié)商通信方式和返回通信狀態(tài)的，DNS頭部報(bào)文標(biāo)識字段的具體細(xì)節(jié)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(gè)標(biāo)識符的含義分別是：
QR：查詢/應(yīng)答標(biāo)識，0標(biāo)識查詢，1標(biāo)識應(yīng)答。
opcode：定義查詢和應(yīng)答的類型。0標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)查詢，1標(biāo)識反向查詢（根據(jù)IP地址查詢域名），2標(biāo)識請求服務(wù)器狀態(tài)。
AA：授權(quán)服務(wù)器應(yīng)答標(biāo)識。1標(biāo)識域名服務(wù)器是授權(quán)服務(wù)器。
TC：截?cái)鄻?biāo)識，僅當(dāng)DNS報(bào)文使用UDP服務(wù)時(shí)使用。因?yàn)閁DP數(shù)據(jù)包有長度限制，當(dāng)長度過長時(shí)會(huì)被截?cái)唷?標(biāo)識DNS報(bào)文長度超過512字節(jié)，并被截?cái)唷?/p>
RD：遞歸查詢標(biāo)識。1標(biāo)識執(zhí)行遞歸查詢，即DNS服務(wù)器無法解析某一個(gè)主機(jī)名，則它向其它DNS服務(wù)器繼續(xù)查詢，如此反復(fù)，直到它解析到目標(biāo)主機(jī)名并返回給客戶端。0標(biāo)識迭代查詢，即DNS服務(wù)器無法解析目標(biāo)主機(jī)時(shí)，它將查詢到的其它DNS服務(wù)器的IP地址返回給客戶端，供客戶端進(jìn)行參考。
RA：允許遞歸標(biāo)識。此字段在應(yīng)答字段中使用，1標(biāo)識DNS服務(wù)器支持遞歸查詢。
zero：默認(rèn)為0，屬于保留字段。
rcode：4位返回碼，標(biāo)識應(yīng)答狀態(tài)。常用值有0（無錯(cuò)誤）和3（域名不存在）
接下來的四個(gè)字段分別指出了DNS報(bào)文最后四個(gè)字段的資源記錄數(shù)目。對查詢報(bào)文而言，它一般包含一個(gè)查詢問題，而應(yīng)答記錄數(shù)目、授權(quán)記錄數(shù)目、額外記錄數(shù)目為0.對于應(yīng)答報(bào)文而言，應(yīng)答記錄數(shù)目至少是1，而授權(quán)記錄數(shù)目和額外記錄數(shù)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(biāo)主機(jī)的IP地址。
類型CNAME：值是5，表示獲取目標(biāo)主機(jī)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(wǎng)地址（IP地址）
應(yīng)答字段、授權(quán)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(shí)間 | |
| 16位資源記錄數(shù)據(jù)長度 | 資源數(shù)據(jù) |
| 資源數(shù)據(jù) | |
表中的32位域名是該記錄中與資源對應(yīng)的名字，其格式與查詢記錄中的查詢域名所對應(yīng)的格式一樣。16位類型和16位類與DNS中查詢記錄中對應(yīng)的字段格式一樣。
32位生存時(shí)間表示該查詢記錄結(jié)果可被客戶端緩存多久，單位：秒。
16位資源記錄數(shù)據(jù)長度和資源數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容取決于類型字段。對于A類型而言，資源數(shù)據(jù)是32位IPV4地址，而資源記錄長度為4（單位：字節(jié)）。
至此，我們簡要地介紹了DNS協(xié)議，接下來我們以具體例子來看DNS協(xié)議。
2. Linux下訪問DNS服務(wù)
我們要訪問DNS服務(wù)，就必須要先知道DNS服務(wù)器的IP地址。Linux使用/etc/resolv.conf文件來存放DNS服務(wù)器的IP地址。在Ubuntu上，該文件的內(nèi)容如下：
第一個(gè)IP地址代表DNS服務(wù)器地址。
Linux下一個(gè)常用的訪問DNS服務(wù)器的客戶端程序是host，比如下面的命令是向著DNS服務(wù)器127.0.0.1查詢機(jī)器www.baidu.com的IP地址：
host命令的輸出告訴我們，機(jī)器名www.baidu.com是www.a.shifen.com的別名，并且該別名對應(yīng)著兩個(gè)IP地址。host命令使用DNS協(xié)議和DNS服務(wù)器通信，其-t選項(xiàng)告訴DNS協(xié)議使用哪種查詢類型。我們這里使用的是A類型，即通過機(jī)器的域名獲取其IP地址（但實(shí)際返回資源中還包含著機(jī)器的別名）。關(guān)于host命令的詳細(xì)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(yùn)行host命令一查詢主機(jī)www.baidu.com對應(yīng)的IP地址，并使用tcpdump抓取這一過程中LAN上傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)幀的數(shù)據(jù)包，具體操作如下：
這一次執(zhí)行tcpdump抓包時(shí)，我們使用“port domain”來過濾數(shù)據(jù)包，表示只抓取domain域名服務(wù)的數(shù)據(jù)包，即DNS查詢和應(yīng)答報(bào)文，tcpdump的輸出如下：
這兩個(gè)數(shù)據(jù)包開始的“IP”指出，他們后面描述的內(nèi)容是IP數(shù)據(jù)報(bào)。tcpdump以“IP地址：端口號”的形式來描述通信的某一端：以“>”表示數(shù)據(jù)傳輸方向，“>”前面是源端，后面是目的端。第一個(gè)數(shù)據(jù)包是測試機(jī)器Ubuntu（IP地址是192.168.48.2.53）發(fā)送的DNS查詢報(bào)文（目標(biāo)端口53是DNS服務(wù)器使用的端口，這一點(diǎn)我們在前面介紹過），第二個(gè)數(shù)據(jù)包是服務(wù)器反饋的DNS應(yīng)答報(bào)文。
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