DNS 协议详解

2018-12-21 Friday    


也就是做 DNS 解析时,客户端和服务端的通讯协议,详见 RFC1035 4.MESSAGES 部分。

这里简单介绍其基本概念。

DNS 协议

DNS 协议建立在 UDP 或 TCP 协议之上,默认使用 53 号端口。客户端默认通过 UDP 协议进行通讯,但是由于广域网中不适合传输过大的 UDP 数据包,因此规定当报文长度超过了 512 字节时,应转换为使用 TCP 协议进行数据传输。

可能会出现如下的两种情况:

  • 客户端认为 UDP 响应包长度可能超过 512 字节,主动使用 TCP 协议;
  • 客户端使用 UDP 协议发送 DNS 请求,服务端发现响应报文超过了 512 字节,在截断的 UDP 响应报文中将 TC 设置为 1 ,以通知客户端该报文已经被截断,客户端收到之后再发起一次 TCP 请求。

报文格式

整个报文的格式如下,包括了五部分组成。

    +---------------------+
    |        Header       | 报文头
    +---------------------+
    |       Question      | 查询请求
    +---------------------+
    |        Answer       | 应答
    +---------------------+
    |      Authority      | 授权应答
    +---------------------+
    |      Additional     | 附加信息
    +---------------------+

详细介绍如下。

  • Header 必选,定义了报文是请求还是应答、错误码以及其它的一些标志位;
  • Question 描述了查询的请求报文,包括查询类型(QTYPE)、查询类(QCLASS) 以及查询的域名(QNAME);

剩下的3个段包含相同的格式:一系列可能为空的资源记录(RRs)。 Answer段包含回答问题的RRs;授权段包含授权域名服务器的RRs; 附加段包含和请求相关的,但是不是必须回答的RRs。

报文头

    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                      ID                       |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |QR|  Opcode  |AA|TC|RD|RA|   Z    |   RCODE    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                    QDCOUNT                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                    ANCOUNT                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                    NSCOUNT                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                    ARCOUNT                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

字段介绍如下。

  • ID 16Bits 客户端设置,响应报文会原样带回,用于客户端区分不同的请求应答;
  • QR 1Bits 区分是请求 (0 Question) 还是应答 (1 Response);
  • Opcode 4Bits 设置查询的种类,响应报文会原样带回,可以为:0 标准查询 QUERY;1 反向查询 IQUERY;2 服务器状态查询 STATUS;3~15 保留;
  • AA 1Bits 授权应答 AuthoritativeAnswer,响应报文生效,用于标示服务器响应报文是否为授权服务器返回的结果,可能是在本地 Cache 的缓存;
  • TC 1Bits 截断 TrunCation,报文因为超过了允许的长度,导致被截断;
  • RD 1Bits 用于请求中,期望使用递归查询;
  • RA 1Bits 用于响应中,如果服务器支持递归查询则设置为 1 ,否则设置为 0 ;
  • RCODE 4Bits 应答码 ResponseCode,会在响应报文中设置,其代表的含义如下:
    • 0 没有错误;
    • 1 报文格式错误(Format Error),服务器解析请求报文时报错;
    • 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),只对授权域名解析服务器有意义,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),由于服务器设置的策略拒绝给出应答,通常是安全的配置;
    • 6-15 保留值,暂未使用。
  • QDCOUNT 无符号16位整数表示报文请求段中的问题记录数;
  • ANCOUNT 无符号16位整数表示报文回答段中的回答记录数;
  • NSCOUNT 无符号16位整数表示报文授权段中的授权记录数;
  • ARCOUNT 无符号16位整数表示报文附加段中的附加记录数。

查询请求

用来标识,查询的请求参数,同时需要在头中设置 QDCOUNT 这个字段。

    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                                               |
    /                     QNAME                     /
    /                                               /
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                     QTYPE                     |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                     QCLASS                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

字段含义如下:

  • QNAME 域名被编码为一些labels序列,每个labels包含一个字节表示后续字符串长度,以及这个字符串,以0长度和空字符串来表示域名结束。注意这个字段可能为奇数字节,不需要进行边界填充对齐。
  • QTYPE 2个字节表示查询类型,.取值可以为任何可用的类型值,以及通配码来表示所有的资源记录。
  • QCLASS 2个字节表示查询的协议类,比如,IN代表Internet

其它

Non-authoritative answer

为加快 DNS 的查询速度,一般会在服务端缓存一段时间,所以有可能 DNS 会返回缓存在 Cache 中的内容,那么此时就会将 AA 响应设置为 0 ,也就是是这里显示的 Non-authoritative answer 。

递归查询 VS. 迭代查询

在递归查询模式下,DNS 服务器在接收到客户机请求时,必须使用一个准确的查询结果回复客户机。也就意味着,如果 DNS 服务器本地没有缓存所查询的 DNS 信息,那么该服务器会询问其它服务器,并将返回的查询结果提交给客户机。

而在使用迭代查询时,DNS 服务器会向客户机提供其它能够解析查询请求的 DNS 服务器地址。也就是说,当客户机发送查询请求时,DNS 服务器并不直接回复查询结果,而是告诉客户机另一台 DNS 服务器地址,客户机需要再向这台 DNS 服务器提交请求,依次循环直到返回查询的结果为止。

也就是说,关键的区别是由谁去查询最终的结果。

DDoS

发送大量的 DNS 递归查询会消耗服务端的一定资源,所以,只需要将发送的报文设置一个 RD 标志位即可。

当发送垃圾查询时,例如 www.baidu.com\n 这类必然不存在的域名,必然会导致查询很慢。

参考

DNS 协议 RFC1035 详细规定了 DNS 报文的格式,详见 4. MESSAGES 中的部分。



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