DNS查詢原理與實(shí)驗(yàn)

惠嘉榮+胡曦明

摘要：DNS是因特網(wǎng)上主機(jī)之間相互通信的基礎(chǔ)，它提供了一個(gè)域名和IP地址之間的映射關(guān)系。這篇文章介紹了DNS的工作原理，使用nslookup程序探究了在WIFI共享大師環(huán)境下、SNNU無線上網(wǎng)環(huán)境下和PPPOE撥號(hào)上網(wǎng)環(huán)境下DNS的A類查詢結(jié)果并與在瀏覽器訪問百度時(shí)的DNS查詢結(jié)果作以比較，總結(jié)了這幾種情況下查詢的異同。

關(guān)鍵詞：DNS；DNS后綴；DNS查詢；DNS解析；nslookup

1概述

DNS（Domain Name System，域名系統(tǒng)）是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫，保存了域名和IP地址之間的映射關(guān)系。有了這一映射關(guān)系，當(dāng)要訪問一臺(tái)主機(jī)時(shí)，人們不用記住其IP地址而只需記住其對(duì)應(yīng)的易于記憶的字符串即可。例如：人們在訪問百度時(shí)只需記住www.baidu.eom，而不用記住此域名后對(duì)應(yīng)的IPv4地址。

WIFI共享大師是一個(gè)應(yīng)用軟件，在一臺(tái)電腦上安裝此軟件并通過有線接人來連接到互聯(lián)網(wǎng)后，就可以利用此軟件來開啟WIFI，供他人使用。

SNNU是陜西師范大學(xué)的無線WIFI，連接到此WIFI經(jīng)過認(rèn)證后，即可連接到互聯(lián)網(wǎng)，在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行通信。

2DNS工作機(jī)制

A類型是DNS資源記錄中的一種類型，IPv4地址記錄（32位IPv4地址）。

我們平常上網(wǎng)訪問網(wǎng)頁時(shí)的DNS工作過程如下（以訪問百度為例）：

在瀏覽器輸入http：//www.baidu.eom/，按下回車之后，瀏覽器首先嘗試從瀏覽器的緩存中獲取www.baidu.com對(duì)應(yīng)的IP地址，如果能夠取到，瀏覽器就會(huì)使用這個(gè)IP地址作為數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)的目的IP地址。如果取不到，瀏覽器就會(huì)查找本機(jī)的Host文件，獲取www.baidu.com對(duì)應(yīng)的IP地址。如果Host文件中也沒有www.baidu.eom對(duì)應(yīng)的IP地址，這時(shí)，瀏覽器便會(huì)使用DNS協(xié)議，向本地DNS服務(wù)器發(fā)出一個(gè)IP地址查詢的A類型的DNS請求報(bào)文。

1）本地DNS服務(wù)器有對(duì)應(yīng)的DNS記錄，將百度對(duì)應(yīng)IP地址響應(yīng)給本機(jī)。

2）本地DNS服務(wù)器無對(duì)應(yīng)的DNS記錄，向根域名服務(wù)器發(fā)起對(duì)百度IP地址的查詢。

3）根域名服務(wù)器有對(duì)應(yīng)的DNS記錄，發(fā)送響應(yīng)給本地DNS服務(wù)器。本地DNS服務(wù)器收到回答后，發(fā)送響應(yīng)給主機(jī)并緩存此條記錄。

4）根域名服務(wù)器無對(duì)應(yīng)的DNS記錄，向本地DNS服務(wù)器發(fā)送.com域的域名服務(wù)器的IP地址。

5）本地DNS服務(wù)器收到來自根域名服務(wù)器的回答之后，便會(huì)向?qū)?yīng)的.con域的域名服務(wù)器發(fā)送對(duì)百度的IP地址的查詢報(bào)文。con域的域名服務(wù)器收到這樣的查詢報(bào)文之后，重復(fù)剛才和根域名服務(wù)器相同的動(dòng)作。這樣一個(gè)一個(gè)域查詢下去，直到本機(jī)收到對(duì)百度IP地址查詢的回應(yīng)，或者請求超時(shí)響應(yīng)。

以上查詢過程中，本機(jī)到本地DNS服務(wù)器是遞歸查詢。本地DNS服務(wù)器向其他DNS服務(wù)器發(fā)起查詢是一個(gè)迭代的過程。

3實(shí)驗(yàn)

3.1nslookup程序下DNS的A類查詢

nslookup是一個(gè)用于查詢Internet域名信息或診斷DNS服務(wù)器問題的工具。在WINDOWS 10的操作系統(tǒng)中，進(jìn)入到命令提示符（管理員），輸入nslookup即可進(jìn)入到此程序中來。此程序有其對(duì)應(yīng)的命令參數(shù)。圖1為連接到WIFI共享大師開啟的WIFI后，在nslookup程序下進(jìn)行的對(duì)baidu.com域的IP查詢。（此前已經(jīng)刷新了DNS緩存）

圖1顯示，查詢出現(xiàn)了一次超時(shí)回答，在超時(shí)回答之后又給出了baidu.com域?qū)?yīng)的IP地址。利用wireshark抓取的報(bào)文告訴我們：在進(jìn)行DNS查詢時(shí)，首先進(jìn)行了一次對(duì)baidu.com.workgroup域名對(duì)應(yīng)IP地址的查詢，且沒有收到回答，導(dǎo)致請求超時(shí)。然后再進(jìn)行了一次對(duì)baidu.com域名對(duì)應(yīng)IP地址的查詢，并收到了對(duì)應(yīng)的IP地址的回答。與此同時(shí)也出現(xiàn)了一個(gè)問題：為何會(huì)首先進(jìn)行對(duì)baidu.com.workgroup域名的IP地址的查詢呢？

網(wǎng)絡(luò)連接解釋了這個(gè)現(xiàn)象：網(wǎng)絡(luò)連接中連接特定的DNS后綴一欄中顯示值為workgroup。在DNS查詢過程中，若網(wǎng)絡(luò)本身連接有特定的DNS后綴，則在進(jìn)行DNS查詢時(shí)會(huì)首先進(jìn)行帶后綴的查詢。圖1所示就是這個(gè)原因?qū)е碌摹?/p>

在SNNU以及PPPOE撥號(hào)環(huán)境下進(jìn)行DNS的A類查詢時(shí)的DNS工作過程與圖1所示基本相同。SNNU網(wǎng)絡(luò)連接顯示的特定DNS后綴為snnu.edu.cn。PPPOE撥號(hào)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)連接顯示的特定DNS后綴也為snnu.edu.cn。在這兩種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下都使用nslookup程序發(fā)出對(duì)百度IP地址的A類查詢，查詢結(jié)果如圖2、圖3所示。SNNU環(huán)境下查詢到的百度的IP地址并沒有帶上特定的DNS后綴，這是為什么呢？利用wireshark抓包發(fā)現(xiàn)其的確是先進(jìn)行了帶有snnu.edu.cn后綴的查詢，不過收到的回答顯示no such name，所以才又進(jìn)行了不帶這一后綴的查詢，并給出了查詢到的百度的IP地址。而在PPPOE撥號(hào)環(huán)境下，由于帶snnu.edu.cn這個(gè)后綴能夠直接查詢到百度的IP地址，所以結(jié)果也就和SNNU環(huán)境下查詢到的結(jié)果不同了。

由此得出，在nslookup程序下進(jìn)行DNS的A類查詢時(shí)，若網(wǎng)絡(luò)本身帶有特定的DNS后綴，則查詢時(shí)會(huì)先進(jìn)行帶特定后綴的查詢。當(dāng)出現(xiàn)帶特定后綴查詢不到對(duì)應(yīng)IP地址或者請求超時(shí)這兩種情況，才會(huì)進(jìn)行不帶后綴的DNS的A類查詢。

3.2瀏覽器訪問百度時(shí)的DNS查詢

在三種環(huán)境下用瀏覽器訪問百度，發(fā)現(xiàn)DNS解析過程基本相同，解析到的百度的IP地址也一樣，如圖4、圖5。瀏覽器訪問百度時(shí)進(jìn)行的DNS的A類查詢并沒有帶特定后綴。這也顯示出，nslookup程序下對(duì)DNS進(jìn)行A類查詢和平時(shí)用瀏覽器上網(wǎng)時(shí)的DNS查詢過程是不同的。

4結(jié)論

實(shí)際生活中的DNS查詢過程并不和我們所學(xué)習(xí)到的完全相同，它總是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況的不同而有所變化。但是其大體思路還是一樣的。本文對(duì)三種不同網(wǎng)絡(luò)情況下的基于nslookup程序的DNS的A類查詢結(jié)果進(jìn)行了比較分析，并和瀏覽器訪問百度時(shí)的DNS查詢過程做了比較，得出了二者之間的異同。但是對(duì)于瀏覽器訪問百度時(shí)DNS的具體工作過程和nslookup這一程序下的DNS的A類查詢機(jī)制還是需要進(jìn)一步探究，來解釋二者異同的原因。