DNS 报文详解

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2020-10-20 2024-10-10 约 1758 字预计阅读 4 分钟

本文主要讲解 DNS 的报文结构

DNS 简介

简单来说 DNS 负责将我们熟知的域名翻译成 IP 地址，其相关定义由 RFC 1034 和 RFC 1035 给出。

为了更加的扩展性，DNS 由大量的服务器分层次进行组织的，大致来说分为：根 DNS 服务器、顶域名（TLD）DNS 服务器和权威 DNS 服务器。他们的层次结构如下图所示：

https://fastly.jsdelivr.net/gh/techkoala/techkoala.github.io@master/images/Network/DNS/DNS_Level.webp — DNS 的层次结构

关于 DNS 的工作过程及相关信息参见深入浅出 DNS 解析，本文负责补充 DNS 报文结构。

DNS 报文结构

https://fastly.jsdelivr.net/gh/techkoala/techkoala.github.io@master/images/Network/DNS/DNS_Structure.webp — DNS 的报文结构

前 12 个字节为首部，包含：
- 标识符（2 字节），用于标识请求及其响应报文，区分不同的查询
- 标志（2 字节），其中：
  - QR（1bit）：查询/响应标志，0 为查询，1 为响应
  - opcode（4bit）：0 表示标准查询，1 表示反向查询，2 表示服务器状态请求，[3,15]为保留值
  - AA（1bit）：表示授权回答，这个比特位在应答的时候才有意义，指出给出应答的服务器是查询域名的授权解析服务器
  - TC（1bit）：表示可截断的，用来指出报文比允许的长度还要长，导致被截断;
  - RD（1bit）：表示期望递归，这个比特位被请求设置，应答的时候使用的相同的值返回。如果设置了 RD，就建议域名服务器进行递归解析，递归查询的支持是可选的;
  - RA（1bit）：表示可用递归，这个比特位在应答中设置或取消，用来代表服务器是否支持递归查询;
  - rcode（4bit）：表示返回码
    - 0 : 没有错误
    - 1 : 报文格式错误(Format error) - 服务器不能理解请求的报文
    - 2 : 服务器失败(Server failure) - 因为服务器的原因导致没办法处理这个请求
    - 3 : 名字错误(Name Error) - 只有对授权域名解析服务器有意义，指出解析的域名不存在
    - 4 : 没有实现(Not Implemented) - 域名服务器不支持查询类型
    - 5 : 拒绝(Refused) - 服务器由于设置的策略拒绝给出应答.比如，服务器不希望对某些请求者给出应答，或者服务器不希望进行某些操作（比如区域传送 zone transfer）
    - [6,15] : 保留值，暂未使用。
数量字段（8 字节）：每个区域 2 字节
- Questions 表示查询问题区域节的数量
- Answers 表示回答区域的数量
- Authoritative namesversers 表示授权区域的数量
- Additional recoreds 表示附加区域的数量
问题（Questions）部分包括：
- 查询的域名 8bit 为单位，长度不受限
- 查询的协议类型 16bit
- 查询的类 16bit
回答（Answers）/权威（Authoritys）/附加（Additionals）部分格式相同：
- NAME 资源记录包含的域名.
- TYPE 表示 DNS 协议的类型.
- CLASS 表示 RDATA 的类.
- TTL 4 字节无符号整数表示资源记录可以缓存的时间。0 代表只能被传输，但是不能被缓存。
- RDLENGTH 2 个字节无符号整数表示 RDATA 的长度
- RDATA 不定长字符串来表示记录，格式根 TYPE 和 CLASS 有关。比如，TYPE 是 A，CLASS 是 IN，那么 RDATA 就是一个 4 个字节的 ARPA 网络地址。

RRs 说明

每个 DNS 响应报文包含一条或者多条资源记录（resource records ，RRs），资源记录包含下列字段的 4 元组：

1

（Name，Value，Type，TTL）

其中 TTL 表示生存时间，决定了资源记录应该从缓存中删除的时间。

如果是 Type=A，Name 为主机名，Value 是对应的 IP 地址（如 bar.foo.com，xxx.xxx.xxx.xxx，A）
如果是 Type=NS，Name 为一个域（如 foo.com），Value 是知道如何获取该域中的主机 IP 地址的权威 DNS 服务器的主机名（如 foo.com，dns.foo.com，NS）
如果是 Type=CNAME，Value 是别名为 Name 的主机对应的规范主机名。（如 foo.com，relay1.bar.foo.com，CNAME）
如果是 Type=MX，Value 是别名为 Name 的邮件服务器对应的规范主机名。（如 foo.com，mail.bar.foo.com，MX）