計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實驗教學(xué)應(yīng)用探索

單懷軍

摘要：本文選擇DNS教學(xué)設(shè)計為例，來模擬DNS域名解析過程，并從分析DNs數(shù)據(jù)包方式來探討其組織結(jié)構(gòu)和工作過程，促進學(xué)生正確理解和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；DNs協(xié)議；模擬實驗

對于計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，由于其實踐性強，常規(guī)課堂教學(xué)難以幫助學(xué)生正確理解和掌握。從目前實驗教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀來看，利用VMware虛擬軟件來搭建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺，借助于仿真軟件實現(xiàn)路由器、交換機的協(xié)議配置方法，讓學(xué)生從中來理解計算機網(wǎng)絡(luò)的基本原理，并為后期的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)配置技術(shù)打下操作基礎(chǔ)。

一、DNS協(xié)議實驗教學(xué)設(shè)計

在計算機網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)實踐中，DNS域名系統(tǒng)是用來標(biāo)識終端IP地址的協(xié)議軟件，由于在應(yīng)用層軟件中，主要采用間接方式與DNS域名系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系，如瀏覽網(wǎng)頁、收發(fā)郵件等。根據(jù)DNS報文格式，主要由12個字節(jié)首部和4個可變字段構(gòu)成。其中標(biāo)識信息占2個字節(jié)，通過客戶程序來進行響應(yīng)和查詢匹配；標(biāo)志信息占兩個字節(jié)，其中QR位為查詢/響應(yīng)標(biāo)志位，為1時代表響應(yīng)，為0時代表查詢；還有Opcode位，為0時代表標(biāo)準(zhǔn)查詢，為1時代表響應(yīng)，為2時代表服務(wù)器狀態(tài)；以及AA位、TC位、RD位等等。對于四個可變字段，查詢問題字段占兩個字節(jié)，分別表示查詢類型、查詢類，以及查詢問題所包含的條目數(shù)量；回答字段是對DNS報文的響應(yīng)部分，既有資源數(shù)據(jù)，還有資源類型，以及資源類、數(shù)值和查詢類值等，如生存時間記錄資源的秒數(shù)，長度記錄資源數(shù)據(jù)的數(shù)量：授權(quán)字段為響應(yīng)報文所提供的授權(quán)內(nèi)容，包括授權(quán)服務(wù)器信息等；額外信息附帶DNS報文的其他信息，便于DNS域名解析時額外附加信息。

二、利用Wireshark軟件進行DNS報文解析

（1）報文查詢分析

利用Wireshark軟件進行DNS報文過濾，首先進行DNS數(shù)據(jù)包抓取，來獲取DNS報文信息。從查詢結(jié)果來看，對于首部的第1，2字節(jié)，數(shù)據(jù)值為000e，表示由服務(wù)器返回用戶程序的查詢信息；第3，4字節(jié)為0100，對應(yīng)的QR位為0，說明為查詢報文，Opcode位為0，表示為標(biāo)準(zhǔn)查詢方式，TC位、AA位為0，僅為響應(yīng)報文有效；第5，6字節(jié)是查詢問題類型、問題數(shù)據(jù)及記錄數(shù)，第7，8，9，10，11，12字節(jié)與響應(yīng)無關(guān)，不予考慮。

（2）報文響應(yīng)分析

利用抓取軟件對響應(yīng)報文進行解析，獲得標(biāo)識字段為000e，標(biāo)志字段為8180，問題記錄字段為0001，應(yīng)答字段為0003，授權(quán)字段為0005，附加字段為0005。對之進行解析可知，NO.213表示查詢報文，NO.216表示為響應(yīng)報文，對于標(biāo)志位8180，可以進行二進制轉(zhuǎn)換為100000011000000，其QR位為1，為響應(yīng)報文，AA位0，為授權(quán)應(yīng)答，Tc位0說明報文未被切割，RD位1，表示遞歸查詢，AD位0，表示為服務(wù)器認(rèn)證，CD為0表示其他數(shù)據(jù)為可接授的，Rcode為0表示無差錯。

（3）模擬搭建DNS查詢環(huán)境

通過搭建實驗環(huán)境，利用虛擬主機發(fā)出DNS域名解析請求。首先在物理機上預(yù)裝四臺Windows 2003 server虛擬機和windows xp虛擬系統(tǒng)，通過Wireshark抓取軟件來對域名解析服務(wù)進行實驗。當(dāng)虛擬機發(fā)出域名解析請求，分別由本地域名服務(wù)器進行反饋給根域名服務(wù)器、頂級域名服務(wù)器和權(quán)限域名服務(wù)器，最后將訪問結(jié)果發(fā)送至請求主機。在這個過程中，各服務(wù)器通過對IP地址的響應(yīng)，首先從域名服務(wù)器轉(zhuǎn)向根域名服務(wù)器，再由根域名服務(wù)器轉(zhuǎn)向頂級服務(wù)器，由頂級域名服務(wù)器返回Ip地址給權(quán)限域名服務(wù)器，在多次轉(zhuǎn)發(fā)配置過程中，從請求到返回再到請求，再到返回，我們可以捕捉到整個DNs報文的查詢過程。從中可知，對于客戶請求端，發(fā)出的192.168.88.88地址，首先要查詢根服務(wù)器的WWW.S.abc.com，通過遞歸查詢獲得本地域名服務(wù)器地址為192.168.88.10，再經(jīng)由本地域名服務(wù)器，利用遞歸查詢向根服務(wù)器請求，得到192.168.88.20的查詢信息，再由頂級域名服務(wù)器轉(zhuǎn)向權(quán)限域名服務(wù)器得到192.168.88.40，最后從權(quán)限域名服務(wù)器獲得www.s.abc.com～IP地址為192.168.88.110。經(jīng)過上述查詢后，最后由權(quán)限域名服務(wù)器，逐級返回給訪問主機，獲得本地域名服務(wù)器地址。

三、結(jié)語

在計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議課程教學(xué)中，通過采用虛擬機軟件來構(gòu)建實驗教學(xué)環(huán)境，通過實驗過程操作來為學(xué)生呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的原理和運行規(guī)則，引導(dǎo)學(xué)生從分析數(shù)據(jù)包的過程中，了解協(xié)議的工作過程，為后期學(xué)習(xí)及實踐操作奠定基礎(chǔ)。