万字长文爆肝 DNS 协议！（三）

DNS 报文

共同实现 DNS 分布式数据库的所有 DNS 服务器存储了资源记录(Resource Record, RR)，RR 提供了主机名到 IP 地址的映射。每个 DNS 回答报文中会包含一条或多条资源记录。RR 记录用于回复客户端查询。

资源记录是一个包含了下列字段的 4 元组

(Name, Value, Type, TTL)

RR 会有不同的类型，下面是不同类型的 RR 汇总表

DNS 有两种报文，一种是查询报文，一种是响应报文，并且这两种报文有着相同的格式，下面是 DNS 的报文格式

上图显示了 DNS 的报文格式，其中事务 ID、标志、问题数量、回答资源记录数、权威名称服务器计数、附加资源记录数这六个字段是 DNS 的报文段首部，报文段首部一共有 12 个字节。

报文段首部

报文段首部是 DNS 报文的基础结构部分，下面我们对报文段首部中的每个字节进行描述

• 事务 ID: 事务 ID 占用 2 个字节。它是 DNS 的标识，又叫做 标识符，对于请求报文和响应报文来说，这个字段的值是一样的，通过标识符可以区分 DNS 应答报文是对哪个请求进行响应的。
• 标志：标志字段占用 2 个字节。标志字段有很多，而且也比较重要，下面列出来了所有的标志字段。

每个字段的含义如下

• QR(Response): 1 bit 的 QR 标识报文是查询报文还是响应报文，查询报文时 QR = 0，响应报文时 QR = 1。
• OpCode: 4 bit 的 OpCode 表示操作码，其中，0 表示标准查询，1 表示反向查询，2 表示服务器状态请求。
• AA(Authoritative): 1 bit 的 AA 代表授权应答，这个 AA 只在响应报文中有效，值为 1 时，表示名称服务器是权威服务器；值为 0 时，表示不是权威服务器。
• TC(Truncated): 截断标志位，值为 1 时，表示响应已超过 512 字节并且已经被截断，只返回前 512 个字节。
• RD(Recursion Desired): 这个字段是期望递归字段，该字段在查询中设置，并在响应中返回。该标志告诉名称服务器必须处理这个查询，这种方式被称为一个递归查询。如果该位为 0，且被请求的名称服务器没有一个授权回答，它将返回一个能解答该查询的其他名称服务器列表。这种方式被称为迭代查询。
• RA(Recursion Available): 可用递归字段，这个字段只出现在响应报文中。当值为 1 时，表示服务器支持递归查询。
• zero: 保留字段，在所有的请求和应答报文中，它的值必须为 0。
• AD: 这个字段表示信息是否是已授权。
• CD: 这个字段表示是否禁用安全检查。
• rcode（Reply code）：这个字段是返回码字段，表示响应的差错状态。当值为 0 时，表示没有错误；当值为 1 时，表示报文格式错误（Format error），服务器不能理解请求的报文；当值为 2 时，表示域名服务器失败（Server failure），因为服务器的原因导致没办法处理这个请求；当值为 3 时，表示名字错误（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；当值为 4 时，表示查询类型不支持（Not Implemented），即域名服务器不支持查询类型；当值为 5 时，表示拒绝（Refused），一般是服务器由于设置的策略拒绝给出应答，如服务器不希望对某些请求者给出应答。

相信读者跟我一样，只看这些字段没什么意思，下面我们就通过抓包的方式，看一下具体的 DNS 报文。

现在我们可以看一下具体的 DNS 报文，通过 query 可知这是一个请求报文，这个报文的标识符是 0xcd28，它的标志如下

• QR = 0 实锤了这就是一个请求。
• 然后是四个字节的 OpCode，它的值是 0，表示这是一个标准查询。
• 因为这是一个查询请求，所以没有 AA 字段出现。
• 然后是截断标志位 Truncated，表示没有被截断。
• 紧随其后的 RD = 1，表示希望得到递归回答。
• 请求报文中没有 RA 字段出现。
• 然后是保留字段 zero。
• 紧随其后的 0 表示未经身份验证的数据是不可接受的。
• 没有 rcode 字段的值

然后我们看一下响应报文

可以看到，标志位也是 0xcd28，可以说明这就是上面查询请求的响应。

查询请求已经解释过的报文我们这里就不再说明了，现在只解释一下请求报文中没有的内容

• 紧随在 OpCode 后面的 AA 字段已经出现了，它的值为 0 ，表示不是权威 DNS 服务器的响应
• 最后是 rcode 字段的响应，值为 0 时，表示没有错误。

问题区域

问题区域通常指报文格式中查询问题的区域部分。这部分用来显示 DNS 查询请求的问题，包括查询类型和查询类

这部分中每个字段的含义如下

• 查询名：指定要查询的域名，有时候也是 IP 地址，用于反向查询。
• 查询类型：DNS 查询请求的资源类型，通常查询类型为 A 类型，表示由域名获取对应的 IP 地址。
• 查询类：地址类型，通常为互联网地址，值为 1 。

同样的，我们再使用 wireshark 查看一下问题区域

可以看到，这是对 mobile-gtalk.l.google.com 发起的 DNS 查询请求，查询类型是 A，那么得到的响应类型应该也是 A

如上图所示，响应类型是 A ，查询类的值通常是 1、254 和 255，分别表示互联网类、没有此类和所有类，这些是我们感兴趣的值，其他值通常不用于 TCP/IP 网络。

资源记录部分

资源记录部分是 DNS 报文的最后三个字段，包括回答问题区域、权威名称服务器记录、附加信息区域，这三个字段均采用一种称为资源记录的格式，如下图所示

资源记录部分的字段含义如下

• 域名：DNS 请求的域名。
• 类型：资源记录的类型，与问题部分中的查询类型值是一样的。
• 类：地址类型、与问题中的查询类值一样的。
• 生存时间：以秒为单位，表示资源记录的生命周期。
• 资源数据长度：资源数据的长度。
• 资源数据：表示按查询段要求返回的相关资源记录的数据。

资源记录部分只有在 DNS 响应包中才会出现。下面我们就来通过响应报文看一下具体的字段示例  

其中，域名的值是 mobile-gtalk.l.google.com ，类型是 A，类是 1，生存时间是 5 秒，数据长度是 4 字节，资源数据表示的地址是 63.233.189.188。

SOA 记录

如果是权威 DNS 服务器的响应的话，会显示记录存储有关区域的重要信息，这种信息就是 SOA 记录。所有 的DNS 区域都需要一个 SOA 记录才能符合 IETF 标准。SOA 记录对于区域传输也很重要。

SOA 记录除具有 DNS 解析器响应的字段外，还具有一些额外的字段，如下

具体字段含义

• PNAME：即 Primary Name Server，这是区域的主要名称服务器的名称。
• RNAME：即 Responsible authority's mailbox，RNAME 代表管理员的电子邮件地址，@ 用 . 来表示，也就是说 admin.example.com 等同于 admin@example.com。
• 序列号：即 Serial Number ，区域序列号是该区域的唯一标识符。
• 刷新间隔：即 Refresh Interval，在请求主服务器提供 SOA 记录以查看其是否已更新之前，辅助服务器应等待的时间（以秒为单位）。
• 重试间隔：服务器应等待无响应的主要名称服务器再次请求更新的时间。
• 过期限制：如果辅助服务器在这段时间内没有收到主服务器的响应，则应停止响应对该区域的查询。

上面提到了主要名称服务器和服务名称服务器，他们之间的关系如下

这块我们主要解释了 RR 类型为 A(IPv4) 和 SOA 的记录，除此之外还有很多类型，这篇文章就不再详细介绍了，读者朋友们可以阅读 《TCP/IP 卷一 协议》和 cloudflare 的官网 https://www.cloudflare.com/learning/dns/dns-records/ 查阅，值得一提的是，cloudflare 是一个学习网络协议非常好的网站。