DNS協(xié)議測試軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

阮曉龍

摘要：本文通過對DNS協(xié)議和DNS系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析，以及目前現(xiàn)有的DNS協(xié)議測試軟件進(jìn)行分析，設(shè)計并實現(xiàn)了一種對DNS協(xié)議狀態(tài)進(jìn)行測試的軟件。軟件可以實現(xiàn)不同類型記錄的檢測，并對響應(yīng)數(shù)據(jù)分析得到DNS服務(wù)器的訪問狀態(tài)以及訪問性能情況。實例證明，該軟件能很好地完成檢測與分析任務(wù)，方便對DNS服務(wù)器的運行情況進(jìn)行正確評估。

關(guān)鍵詞：DNS協(xié)議；DNS報文；Whois信息查詢

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，Web業(yè)務(wù)的訪問量大大增加，幾何級數(shù)增長的Web訪問量對DNS服務(wù)器的解析性能提出了更高要求。域名服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)中比較重要的基礎(chǔ)服務(wù)之一，DNS的解析服務(wù)性能影響著網(wǎng)絡(luò)訪問的服務(wù)質(zhì)量。

本文首先分析了DNS協(xié)議的業(yè)務(wù)流程，繼而引出一些常見的DNS協(xié)議測試軟件，通過這些測試軟件的對比得到新的需求，基于新的需求進(jìn)行軟件的設(shè)計與實現(xiàn)，并將開發(fā)的軟件投入各種場景的應(yīng)用，最后對軟件的測試結(jié)果進(jìn)行分析。研究表明，該軟件能很好地完成檢測與分析任務(wù)，為用戶在自主評估DNS服務(wù)器方面提供了較大的幫助和便利。

1DNS基本信息

1.1DNS概念

所謂DNS，是Domain Name System的英文縮寫，又稱域名系統(tǒng)。它在互聯(lián)網(wǎng)的作用是：把域名轉(zhuǎn)換成為網(wǎng)絡(luò)可以識別的IP地址。當(dāng)一臺主機訪問網(wǎng)絡(luò)上的另一臺主機時，就需要知道對方的IP地址，而用戶只記得另一臺主機的域名，此時，用戶輸入域名后，本機就需要找到該域名對應(yīng)的IP地址是什么，這個過程，就叫做域名解析。

1.2DNS報文

DNS報文是DNS協(xié)議的具體實現(xiàn)，作為DNS協(xié)議的通信基礎(chǔ)，熟悉DNS的報文格式有助于理解DNS的工作原理。DNS報文分報頭和正文段兩部分，其中正文段分四類：查詢段、應(yīng)答段、授權(quán)段和附加段。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

DNS正文段中的查詢段用于主機向DNS服務(wù)器發(fā)送域名地址解析請求，應(yīng)答段、授權(quán)段和附加段用于DNS服務(wù)器返回域名地址解析的結(jié)果。

1.3DNS工作過程

DNS是一個分布式系統(tǒng)，它的管理與控制也是分布式的。當(dāng)一個用戶在訪問一個域名地址時，DNS系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程如圖2所示：

當(dāng)DNS客戶端向域名服務(wù)器發(fā)出域名解析請求時，因為被請求的DNS都會有自己的資料庫，所以域名服務(wù)器會通過查找自己的資料庫來回應(yīng)此域名的真正IP地址。如果在自己的資料庫中沒有找到，DNS服務(wù)器則會向根域服務(wù)器請求協(xié)同尋找。

2 DNS測試軟件

2.1DNS測試軟件介紹

DNS測試軟件能夠幫助用戶方便的評估出某臺DNS服務(wù)器域名解析服務(wù)是否正常與高效。

2.2DNS測試軟件分類

在這里，將DNS測試軟件劃分為兩類，一種是在線DNS測試軟件，另一種是可單機運行的DNS測試客戶端軟件。

在線版DNS測試軟件：只需在瀏覽器中輸入測試軟件的域名，即可實現(xiàn)DNS解析檢測，主要查詢公網(wǎng)中DNS服務(wù)的狀態(tài)；

客戶端版DNS測試軟件：線上可檢測公網(wǎng)DNS服務(wù)狀態(tài)，線下還能實現(xiàn)私網(wǎng)中DNS服務(wù)狀態(tài)的檢測。

2.3功能對比

兩種DNS測試軟件的功能對比如表1所示：

2.4DNS測試軟件的不足

對于在線版DNS測試軟件來說，依賴互聯(lián)網(wǎng)既是優(yōu)勢，也是不足，它只能檢測公網(wǎng)上已有的DNS服務(wù)器，而不能對校園網(wǎng)等類型的內(nèi)部DNS服務(wù)器進(jìn)行檢測?？蛻舳税鍰NS測試軟件又大多是國外產(chǎn)品，在國內(nèi)的易用性較差，且軟件太大，且需要安裝。

3DNS測試軟件的需求

3.1定位

DNS測試軟件是一種客戶端軟件，功能多易用性強，支持中文。

3.2功能需求

DNS測試軟件的功能需求如下：

（1）軟件的界面友好，簡明，易用，使用戶能夠輕松的進(jìn)行操作。

（2）軟件的可靠性高，能夠充分保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，以便準(zhǔn)確的判斷出DNS服務(wù)器的狀態(tài)特征。

（3）能夠?qū)崿F(xiàn)對指定記錄在本地DNS服務(wù)器、公共DNS服務(wù)器和指定DNS服務(wù)器下的解析測試。

（4）能夠?qū)τ蛎鶎俚淖孕畔⒌冗M(jìn)行查詢，并保證查詢結(jié)果實時準(zhǔn)確。

3.3軟件的價值

DNS測試軟件可方便快捷的實現(xiàn)DNS服務(wù)檢測，即使在公網(wǎng)斷開的情況下，也能準(zhǔn)確的分析本地DNS服務(wù)器的內(nèi)網(wǎng)解析能力，可幫助用戶在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，檢測DNS服務(wù)器的生存狀態(tài)，為故障排除提供依據(jù)。

4DNS測試軟件的實現(xiàn)

4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1.1技術(shù)路線

軟件結(jié)構(gòu)采用單機客戶端模式，使用WPF開發(fā)。

4.1.2邏輯結(jié)構(gòu)

該軟件通過互聯(lián)網(wǎng)/路由器向目標(biāo)DNS服務(wù)器發(fā)送解析請求，DNS服務(wù)器進(jìn)行響應(yīng)并將請求數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)/路由器返回給DNS協(xié)議分析軟件。結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：

4.2功能設(shè)計

4.2.1功能層次結(jié)構(gòu)

HTTP協(xié)議分析軟件功能結(jié)構(gòu)層次圖如圖4所示：

4.2.2原型設(shè)計

DNS協(xié)議分析軟件的原型設(shè)計圖如5-圖8所示：

4.3軟件關(guān)鍵功能實現(xiàn)

DNS測試軟件的記錄測試功能關(guān)鍵代碼摘錄如下：

//判斷是否為本機首選DNS服務(wù)器

if（cbDNSserver.SelectedIndex=0）

//得到描述本地計算機上的網(wǎng)絡(luò)接口的對象

N etworkIntertacell adapters=NetworkIntertace.GetAllNetworkInterfaces（）；

//得到描述此網(wǎng)絡(luò)接口的配置的對象

IPInterfaceProperties adapterProperties=adapt-ers[0】.GetlPProperties（）；

//獲取此接口的域名系統(tǒng)（DNS）服務(wù)器的首個地址

dnsname—adapterProperties.DnsAddresses[0].ToString（）；

//從選中的下拉列表值中查找出公共域名系統(tǒng)（DNs）服務(wù)器地址的開始位置

int m—ebDNSserver.SelectedValue.ToString（）.Indexof（”（”）；

//從選中的下拉列表值中查找出公共域名系統(tǒng)（DNs）服務(wù)器地址的結(jié)束位置

int n—cbDNSserver.SelectedValue.ToString（）.Indexof（”）”）；

//篩選出公共域名系統(tǒng)（DNS）服務(wù)器地址

dnsname—cbDNSserver.SelectedValue.ToString（）.Substring（m+1，n-m-1）；

//添加DNS記錄測試結(jié)果列表的表頭

dt.Rows.Add（"DNs記錄"，"記錄類型"，"解析結(jié)果"，"TTL"）；

//聲明一個自定義的DNS對象

MyDns mydns=new MyDns（）；

//查詢A類型的DNS記錄

if（！mydns.Search（host，QueryType.A，dnsname，null））

//不存在時，提示服務(wù)器返回碼

Message-Box.Show（mydns.headeERCODE.ToString（））；

4.4軟件交互設(shè)計

DNS協(xié)議分析軟件包含軟件主頁、DNS記錄測試、Whois信息查詢?nèi)齻€部分，其交互設(shè)計為：

1.軟件主頁

DNS協(xié)議分析軟件的軟件主頁，介紹了DNS協(xié)議分析軟件的功能詳情，如圖9所示：

2.DNS記錄測試

DNS協(xié)議分析軟件的DNS記錄測試，在輸入DNS記錄并選擇指定DNS服務(wù)器后，將會使用指定的DNS服務(wù)器對輸入的DNS記錄進(jìn)行解析測試，并以將測試結(jié)果以列表方式展示出來，交互界面如圖10-圖12所示：

3.Whois信息查詢

Whois信息查詢，輸入域名后，可對該域名的公共Whois信息進(jìn)行查詢，并對查詢結(jié)果進(jìn)行展示，交互界面圖13所示：

4.5軟件測試

DNS協(xié)議分析軟件的軟件測試為功能確認(rèn)測試，具體方法如下：

1.雙擊軟件運行，出現(xiàn)歡迎界面；

2.點擊“DNS記錄測試”，輸入DNS記錄，這里以www.baidu.com為例，測試結(jié)果如圖14所示：

3.點擊“Whois信息查詢”，輸入域名信息，進(jìn)行域名公共Whois信息查詢，這里以sina.com.cn為例，測試結(jié)果如圖15所示：

5軟件應(yīng)用與分析

5.1典型應(yīng)用一：檢測本地DNS服務(wù)器的可用

性

應(yīng)用場景：校園網(wǎng)中，一般用戶若要上網(wǎng)，需要使用校園網(wǎng)的DNS服務(wù)器提供服務(wù)，此時，可使用DNS協(xié)議測試軟件檢測本地校園網(wǎng)DNS服務(wù)器的名稱和可用性。

操作方法：

第一步：在電腦上上雙擊DNS協(xié)議測試軟件運行，出現(xiàn)軟件主頁后；

第二步：選擇DNS記錄測試，之后在DNS記錄的輸入框中填寫一個域名（最好是知名網(wǎng)站的域名信息，如“www.baidu.com”）；

第三步：選擇默認(rèn)的DNS服務(wù)器地址，即本機首選DNS服務(wù)器；

第四步：點擊“開始測試”按鈕，等待測試結(jié)果；

第五步：查看DNS記錄解析結(jié)果，其中，軟件的中間左側(cè)部分顯示DNS解析服務(wù)器信息，即本機首選DNS服務(wù)器地址；中間右側(cè)部分顯示DNS記錄測試結(jié)果，呈列表形式，若解析成功，會出現(xiàn)該DNS記錄相應(yīng)的解析結(jié)果，說明本機首選DNS服務(wù)器狀態(tài)為可用，測試結(jié)果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結(jié)果和TTL，其中TTL值越小，說明本機首先DNS服務(wù)器解析效率越高；若解析失敗，說明本機首先DNS服務(wù)器狀態(tài)不可用。

最后，還可以重新輸入其他DNS記錄，重復(fù)二、三、四、五步來進(jìn)行排他性測試，測試中使用的DNS記錄數(shù)越多，知名度越高，測試的結(jié)果就越準(zhǔn)確。

操作截圖：

使用價值：軟件操作簡單，結(jié)果分析明了，可以簡單直接的查看到本機首選DNS服務(wù)器的信息和狀態(tài)，并可對測試結(jié)果進(jìn)行分析得到本機首選DNS服務(wù)器解析的準(zhǔn)確度和性能。

5.2典型應(yīng)用二：本地DNS服務(wù)器故障，選擇

最優(yōu)的公共DNS服務(wù)器使用

應(yīng)用場景：在我們的日常生活中，當(dāng)遇到上網(wǎng)高峰期時，因同時上網(wǎng)用戶量過多，本地DNS服務(wù)器承擔(dān)的壓力較大，會造成相應(yīng)的解析效率下降或不穩(wěn)定等故障，此時可適時選擇其他公共DNS服務(wù)器來保證本機上網(wǎng)的正常。

操作方法.

第一步：在電腦上雙擊DNS協(xié)議測試軟件運行，出現(xiàn)軟件主頁后；

第二步：選擇DNS記錄測試，之后在DNS記錄的輸入框中填寫一個域名（最好是知名網(wǎng)站的域名信息，如“www.baidu.com”）；

第三步：選擇一條軟件收錄的公共DNS服務(wù)器地址；

第四步：點擊“開始測試”按鈕，等待測試結(jié)果；

第五步：查看DNS記錄解析結(jié)果，其中，軟件的中間左側(cè)部分顯示DNS解析服務(wù)器信息，即所選的公共DNS服務(wù)器地址；中間右側(cè)部分顯示DNS記錄測試結(jié)果，呈列表形式，若解析成功，會出現(xiàn)該DNS記錄相應(yīng)的解析結(jié)果，說明該公共DNS服務(wù)器狀態(tài)為可用，測試結(jié)果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結(jié)果和TTL，其中TTL值越小，說明此公共DNS服務(wù)器解析效率越高；若解析失敗，說明所選公共DNS服務(wù)器狀態(tài)不可用。

之后，依次選擇其他公共DNS服務(wù)器進(jìn)行測試，重復(fù)三、四、五步來進(jìn)行對比性測試，最后根據(jù)對比測試結(jié)果，選擇一條解析效率最高的公共DNS服務(wù)器使用。

操作截圖：

使用價值：軟件收錄的有知名的公共DNS服務(wù)器，通過簡單的對比性測試，即可選擇出最優(yōu)的DNS服務(wù)器來使用。

5.3典型應(yīng)用三：自定義DNS服務(wù)器的檢測

應(yīng)用場景：在實驗室中，內(nèi)網(wǎng)中的某臺DNS服務(wù)器，需對其進(jìn)行可用性檢測，因無法連接公共網(wǎng)絡(luò)，此時就可選用DNS測試軟件來進(jìn)行檢測。

操作方法：

第一步：在電腦上上雙擊DNS協(xié)議測試軟件運行，出現(xiàn)軟件主頁；

第二步：選擇DNS記錄測試，之后在DNS記錄的輸入框中填寫一個實驗室域名（需另行配置）；

第三步：選擇指定DNS服務(wù)器地址，即將復(fù)選框選中后，輸入自定義DNS服務(wù)器地址；

第四步：點擊“開始測試”按鈕，等待測試結(jié)果；

第五步：查看DNS記錄解析結(jié)果，其中，軟件的中間左側(cè)部分顯示DNS解析服務(wù)器信息，即本機首選DNS服務(wù)器地址；中間右側(cè)部分顯示DNS記錄測試結(jié)果，呈列表形式，若解析成功，會出現(xiàn)該DNS記錄相應(yīng)的解析結(jié)果，說明白定義的DNS服務(wù)器狀態(tài)為可用，測試結(jié)果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結(jié)果和TTL，其中TTL值越小，說明白定義的DNS服務(wù)器解析效率越高；若解析失敗，說明白定義的DNS服務(wù)器狀態(tài)不可用。

操作截圖：

使用價值：在離線的局域網(wǎng)中，只需簡單的操作，即可實現(xiàn)內(nèi)部DNS服務(wù)器的可用性檢測。

5.4典型應(yīng)用四：域名Whois信息查詢

應(yīng)用場景：域名Whois信息作為域名的身份簡介，要對其進(jìn)行精確查詢時，就可選用DNS測試軟件來進(jìn)行檢測。

操作方法：

第一步：在電腦上上雙擊DNS協(xié)議測試軟件運行，出現(xiàn)軟件主頁后；

第二步：選擇Whois信息查詢，之后在域名信息的輸入框中填寫一個域名；

第三步：選擇指定DNS服務(wù)器地址，即將復(fù)選框選中后，輸入自定義DNS服務(wù)器地址；

第四步：點擊“開始測試”按鈕，等待測試結(jié)果；

第五步：查看DNS記錄解析結(jié)果，其中，軟件的中間左側(cè)部分顯示DNS解析服務(wù)器信息，即本機首選DNS服務(wù)器地址；中間右側(cè)部分顯示DNS記錄測試結(jié)果，呈列表形式，若解析成功，會出現(xiàn)該DNS記錄相應(yīng)的解析結(jié)果，說明白定義的DNS服務(wù)器狀態(tài)為可用，測試結(jié)果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結(jié)果和TTL，其中TTL值越小，說明白定義的DNS服務(wù)器解析效率越高；若解析失敗，說明白定義的DNS服務(wù)器狀態(tài)不可用。

操作截圖：使用價值：在離線的局域網(wǎng)中，只需簡單的操作，即可實現(xiàn)內(nèi)部DNS服務(wù)器的可用性檢測。

6結(jié)論

6.1成果

通過對常用DNS測試軟件的對比分析，指出這些工具的優(yōu)缺點，進(jìn)行需求分析設(shè)計出軟件的功能框架，然后對需求進(jìn)行細(xì)化處理并實現(xiàn)功能，最后進(jìn)行uI設(shè)計、軟件開發(fā)、軟件測試并將軟件投入使用。

軟件完成之后面對互聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)，在互聯(lián)網(wǎng)上提供免費下載。為互聯(lián)網(wǎng)上的用戶提供一個操作簡單，體驗良好的DNS協(xié)議分析軟件。

通過對DNS協(xié)議分析軟件應(yīng)用舉例，將用戶在日常網(wǎng)絡(luò)使用和管理中遇到的DNS服務(wù)相關(guān)的問題進(jìn)行闡述和分析，并說明如何使用該軟件進(jìn)行解決，為用戶提供了較大的幫助和便利，提高了用戶在DNS協(xié)議方面的知識和技能。

6.2進(jìn)一步完善計劃

1.現(xiàn)有功能優(yōu)化。對軟件現(xiàn)有的功能進(jìn)行優(yōu)化，修正使用過程中可能出現(xiàn)的功能錯誤，并對原有功能的性能進(jìn)行優(yōu)化，確保軟件在運行過程中更加高效、快速。

2.新功能擴展。對軟件原有的功能進(jìn)行豐富性擴展，增加公共DNS服務(wù)器的智能對比分析，幫助用戶更加快捷的選擇使用；增加DNS記錄測試的性能測試方法，實現(xiàn)指定DNS服務(wù)器的性能測試。

3.現(xiàn)有功能深化。對DNS協(xié)議進(jìn)行更加深入的研究與探索，剖析DNS協(xié)議的解析原理，以進(jìn)一步提高DNS協(xié)議測試軟件功能的健壯性，智能性與高效性，以適應(yīng)IPv6普及和應(yīng)用的大勢所趨。