DNS协议及客户端实现
一：DNS报文
DNS有两种类型的报文，分别是查询报文和响应报文
其中，首部格式如下：
各字段意义如下：
标识：16位；客户端每次查询使用不同的标志号。服务端在响应中重复这个标识号
标志：16位；意义如下
| QR | 1位；0表示查询报文，1表示响应报文 |
| OpenCode | 4位；定义查询或响应的类型（0：标准； 1：反向，即通过ip地址查询域名相关信息；2：服务器状态请求） |
| AA | 1位；当值为1时，表示名字服务器是权限服务器 |
| TC | 1位；当值为1时，表示响应已超过512字节并已截断为512字节 |
| RD | 1位；当值为1时，表示客户端希望得到递归回答。响应报文中重复这个值。（递归回答：见第三部分） |
| RA | 1位；当值为1时，表示可得到递归响应。只能在响应报文中置位（值为1） |
| 保留 | 3位；保留字段，全部为0 |
| rCode | 4位；表示在响应中的差错状态。只有权限服务器才能做出这个判断。（0：无差错；1：格式差错；2：问题在域名服务器上；3：域参照问题；4：查询类型不支持；5：在管理上被禁止；6~15：保留） |
问题记录数：16位；问题部分的查询记录数
回答记录数：16位；回答记录数，在查询报文中值为0
授权记录数：16位；回答记录数，在查询报文中值为0
附加记录数：16位；回答记录数，在查询报文中值为0
问题记录格式如下：
查询名字：域名的可变长字段；其中计数字段指明每一节中的字符数。
查询类型：16位；值的意义如下表
查询类别：16位；定义使用DNS的特定协议
资源记录格式如下：
域名：16位；由于响应包含查询中完整的问题部分，为不重复记录域名；这里使用问题记录中域名的偏移量表示
域类型：16位；与问题记录的查询类型字段相同
域类别：16位；与问题记录的查询类别字段相同
生存时间：32位；在该时间内，接收方可以将次回答保存在告诉缓存中，单位为秒
资源数据长度：16位；
资源数据：可变长；值内容取决于类型字段的值，可以是数值、域名、偏移指针、字符串
例子：
该例子给出了客户端查询”cha1.fhda.edu“的ip地址的查询报文及相应报文。
查询报文：
响应报文：
二：相关结构定义及关键代码
结构定义：
#pragma pack(1)
///< DNS首部标志
typedef struct _DNS_HEADER_FLAG
{
uint8_t uQR : 1; ///< 报文类型, 0:查询报文, 1:响应报文
uint8_t uOpCode : 4; ///< 查询或响应类型, 0:标准的, 1:反响的, 2:服务器状态请求
uint8_t uAA : 1; ///< 值为1表示服务器是权限服务器
uint8_t uTC : 1; ///< 值为1时,表示响应已超过512字节并已截断为512字节
uint8_t uRD : 1; ///< 值为1时,表示客户希望得到递归回答;在查询报文中置位,在响应报文中重复置位
uint8_t uRA : 1; ///< 值为1时,表示可得到递归响应;只能在响应报文中置位
uint8_t uReserve : 3; ///< 保留位,目前全置0
uint8_t uRCode : 4; ///< 表示响应中的差错状态
} DNS_HEADER_FLAG;
///< DNS协议首部
typedef struct _DNS_HEADER
{
uint16_t uTicket; ///< 用户关联客户端查询和服务端响应的标识
DNS_HEADER_FLAG flag; ///< 标志
uint16_t uQuestionRecordNum; ///< 问题记录数
uint16_t uResRecordNum; ///< 回答记录数,在查询报文中为0
uint16_t uWarrantNum; ///< 授权记录数,在查询报文中为0
uint16_t uAdditionNum; ///< 附加记录数,在查询报文中为0
} DNS_HEADER;
///< 问题记录
typedef struct _DNS_QUESTION_RECORD
{
std::string strDomain; ///< 格式化后的域名
uint16_t uType; ///< 查询类型
uint16_t uCategory; ///< 查询类别
} DNS_QUESTION_RECORD;
typedef struct _DNS_QUESTION_RECORD_WITH_TICKET
{
uint16_t uTicket;
DNS_QUESTION_RECORD dnsQuestionRecord;
} DNS_QUESTION_RECORD_WITH_TICKET;
///< DNS资源记录
typedef struct _DNS_RESOURCE_RECORD
{
uint16_t uDomainNameOffset; ///< 域名偏移量
uint16_t uDomainNameType; ///< 域类型
uint16_t uDomainNameClass; ///< 域类别
uint32_t uTimeToLive; ///< 生存时间
uint16_t uResourceDataSize; ///< 资源数据长度
uint8_t uData[1]; ///< 资源数据
} DNS_RESOURCE_RECORD;
#pragma pack()
///< DNS查询类型
enum enumDNS_QUERY_TYPE
{
enumDNS_QTYPE_A = 1, ///< 32位的IPv6地址
enumDNS_QTYPE_NS = 2, ///< 名字服务器
enumDNS_QTYPE_CNAME = 5, ///< 规范名称
enumDNS_QTYPE_SOA = 6, ///< 授权开始
enumDNS_QTYPE_WKS = 11, ///< 熟知服务
enumDNS_QTYPE_PTR = 12, ///< 指针
enumDNS_QTYPE_HINFO = 13, ///< 主机信息
enumDNS_QTYPE_MX = 15, ///< 邮件交换
enumDNS_QTYPE_AAAA = 28, ///< IPv6地址
enumDNS_QTYPE_AXFR = 252, ///< 请求传送完整区文件
enumDNS_QTYPE_ANY = 255 ///< 请求所有记录
};
///< DNS查询类别
enum enumDNS_QUERY_CATEGORY
{
enumDNS_QCATEGORY_AN = 1, ///< 因为特
enumDNS_QCATEGORY_CSNET = 2, ///< CSNET网络
enumDNS_QCATEGORY_CS = 3, ///< COAS网络
enumDNS_QCATEGORY_HS = 4 ///< 由MIT开发的Hesoid服务器
};
格式化域名函数：将域名（如www.z.cn格式化为dns协议要求的格式（3'w''w''w'1'z'2'c''n'0）
HRESULT _FormatDomainName(const std::string& strDomainName,
std::string& strFormatedDomainName)
{
HRESULT hRetCode = E_FAIL;
do
{
strFormatedDomainName.clear();
CHECK_ASSERT_BREAK( strDomainName.empty() );
uint8_t uSectionNum = 0;
std::string strTmp;
for ( size_t i = 0; i <= strDomainName.size(); ++i )
{
if ( '.' == strDomainName[i]
|| i == strDomainName.size() )
{
strFormatedDomainName.append((char*)&uSectionNum, sizeof(uint8_t));
strFormatedDomainName += strTmp;
strTmp.clear();
uSectionNum = 0;
if ( i == strDomainName.size() )
{
strFormatedDomainName.append((char*)&uSectionNum, sizeof(uSectionNum));
}
}
else
{
char chTmp = strDomainName[i];
strTmp.append(&chTmp, 1);
++uSectionNum;
}
}
hRetCode = S_OK;
} while ( FALSE );
return hRetCode;
}
其他一些操作的代码就不贴出来了，相信有一定编程经验的同学应该能写出来
三：其他
DNS协议基于什么协议？
DNS可以使用UDP和TCP；DNS协议要求客户端先使用UDP进行查询，若响应数据超过512字节，则可再次使用TCP进行查询得到完整响应（我曾尝试首次就用TCP查询，结果是部分服务器不响应TCP三次握手，部分建立TCP连接成功但不响应DNS查询）
DNS服务器使用的端口号为53
虽然DNS协议支持一次查询多个域名，但大部分的DNS服务器的实现都不支持querycout>1的情况，会返回Format error错误；想要一次查询多个，需要使用DNS扩展协议EDNS