网络知识点之-DNS协议

域名系统（Domain Name System，缩写：DNS）是互联网的一项服务。它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。DNS使用TCP和UDP端口53。当前，对于每一级域名长度的限制是63个字符，域名总长度则不能超过253个字符。DNS协议是用来将域名转换为IP地址（也可以将IP地址转换为相应的域名地址）。 

 

• 中文名：域名解析协议

• 外文名：DNS protocol

• 作用：完成域名地址与IP地址的转换

简介

DNS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系统采用递归查询请求的方式来响应用户的查询，为互联网的运行提供关键性的基础服务。目前绝大多数的防火墙和网络都会开放DNS服务，DNS数据包不会被拦截，因此可以基于DNS协议建立隐蔽信道，从而顺利穿过防火墙，在客户端和服务器之间传输数据。

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。Internet Engineering Task Force(IETF)标准组对HTTP和DNS进行了标准化定义。原始的DNS标准是在1987年发布的，因为用户在使用网络浏览器的同时需要使用其他应用程序，例如将电子邮件地址转换为IP地址。

报文格式

DNS 定义了两种报文 ，一种为查询报文；另一种是对查询报文的响应，称为响应报文。无论是查询报文还是响应报文，都有12个字节的头和查询问题。 

㐃DNS响应报文格式㐃

㐃DNS查询报文格式㐃

报文细节分析

(1)标识：占两个字节，同一个问题的查询和响应标识必须相同。

DNS报文标志

(2)标志：占两个字节QR：这一位是查询和响应报文的标志，0表示查询报文，1表示响应报文；Opcode：操作码占4bit，值为0表示标准查询，值为1表示反向查询，值为2表示服务器状态请求。标准查询是给出主机名查询其对应的IP；反向查询是给出IP查询其对应的主机名；AA：占1bit，表示该域名服务器是否是授权给该域的，1表示授权，0表示未授权；TC：占1bit，表示是否可截断。当使用UDP时，若此位为1，表示当响应报文的总长度超过512字节时，只返回前512个字节，是可截断的；RD：占1bit，表示是否期望递归。为1时表示查询方式是递归查询；如果该位为0，且被请求的域名服务器没有一个授权回答，则查询方式为迭代查询；RA：占1bit，表示是否可用递归。如果域名服务器支持递归查询，则在响应中将该比特设置为1，大多数名字服务器都提供递归查询，除了某些根服务器；随后的3bit字段必须为0；Rcode：结果代码占4bit，值为0表明没有差错，值为1表明报文格式出错，值为2表明服务器查询失败，值为3表明名字出错。

(3)问题数、回答资源记录数、授权资源记录数、附加资源记录数分别描述各自的记录数目。对于查询报文，

问题数通常是1，而其他三项则均为0。响应报文随问题不同而变化。

(4)查询问题：由查询名、查询类型、查询类三部分组成。查询名是要查找的名字，它是一个或多个标识符的

序列，它的存储方法是先存储每个子域的字符数，再存储相应的字符，依次存储，最后填写一个0字节；查询类型占两个字节，常用的有（A，1）代表IP地址、（NS，2）代表名字服务器、（PTR，12）代表指针记录；查询类占两个字节，通常为（IN，1），指互联网地址。

(5)资源记录：只出现在响应报文中，它们有一种统一的格式。

DNS报文解析

下面分析一个正向解析的查询和响应报文：即已知主机名www.safepro.com.cn查询其对应的IP值。查询报文（用嗅探器抓的包）。

DNS查询报文实例

响应报文中的回答资源记录列出了查询结果，即www.safepro.com.cn对应的IP为211.154.170.7；授权资源记录列出了该主机名所属域由ns1.cendata.net和ns2.cendata.net这两个域名服务器来进行管理；附加资源记录列出了这两个域名服务器所对应的IP地址，也就说执行主机名www.safepro.com.cn查询的可以是这两个域名服务器之一。

工作原理

DNS是一种可以将域名和IP地址相互映射的层次结构的分布式数据库系统，主要包括如下3个组成部分：

(1)域名空间(domain name space)和资源记录(resource record)；

(2)域名服务器(name server)；

(3)解析器(resolver)。

DNS体系结构

DNS系统采用递归查询请求的方式来响应用户的查询，其一般过程如下：

(1)客户端首先向首选域名服务器查询。

(2)首选域名服务器检查本地资源记录，如果存在则作权威回答，如果不存在，则检查本地缓存，如果有记录则直接返回结果。若本地资源记录和缓存记录都不存在，则向根域名服务器查询。

(3)根域名服务器返回相应顶级域的权威域名服务器的地址，首选域名服务器继续向该顶级权威域名服务器查询。

(4)顶级权威域名服务器返回次级域的权威域名服务器地址，首选域名服务器如此迭代查询，直到得到对查询域名的权威回答，保存在本地缓存中并返回给客户端，完成此次查询。目前绝大多数的网络都会开放DNS服务，DNS数据包不会被防火墙等网络安全防护设备拦截，因此，可以基于DNS协议建立隐蔽通道，从而顺利穿过防火墙，在客户端和服务器之间隐蔽地传输数据。

5G时代下的发展

未来将会有数十亿个物联网设备具有5G连接性，DNS将为这些设备的发现和寻址创造全新的需求。IETF也已经开始进行一些关键的协议开发，比如以DNS-SD为代表的“DNS Service Discovery”。DNS—SD允许所有设备在对等体中相互组播，来快速发现本地设备和服务。在智能住宅设置中，例如，这将允许灯控开关可以自动控制所有灯具，而不需要任何人机配置或管理步骤。因此，与传统的DNS方法相比，DNS—SD将在未来更有效地扩展，这需要集中查询服务器和大量手动配置功能的实现。

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