网络程序设计_DNS协议模拟实现

网络程序设计课 程 设 计 报 告 书题 目：DNS协议模拟实现学 号：02123010姓 名：石星宇指导教师：崔艳鹏- 13 - / 16目录一、DNS概述- 1 -1、简介- 1 -2、发展- 1 -3、DNS域名结构- 1 -4、DNS解析器- 1 -二、DNS协议抓包分析- 2 -1、 DNS解析过程- 2 -2、 DNS协议报文结构- 2 -3、 DNS查询报文中每个查询问题的格式- 3 -4、 DNS响应报文中的资源记录格式- 4 -5、 据包DNS查询（DNS query）- 4 -6、 数据包 DNS 响应（DNS Response）- 5 -三、DNS协议模拟实现- 6 -1、内容- 6 -2、数据结构说明- 8 -3、算法流程图- 8 -4、程序- 9 -5、运行截图- 10 -一、DNS概述1、简介DNS是计算机域名系统或域名解析服务器(Domain Name System 或Domain Name Service) 的缩写，它是由解析器以及域名服务器组成的。域名服务器是指保存有该网络中所有主机的域名和对应IP地址，并具有将域名转换为IP地址，并具有将域名转换为IP地址功能的服务器的服务器。其中域名必须对应一个IP地址，而IP地址不一定有域名。将域名映射为IP地址的过程就称为“域名解析”。在Internet上域名与IP地址之间是一对一（或者多对一）的，域名和IP地址之间的转换过程称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS就是进行域名解析的服务器。DNS命名用于Internet等TCP/IP网络中，通过用户友好的名称查找计算机和服务。域名的最终指向是IP。DNS是因特网的一项核心服务，作为可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。2、发展DNS最早于1983年由保罗莫卡派乔斯（Paul Mockapetris）发明；原始的技术规范在882号因特网标准草案（RFC 882）中发布。1987年发布的第1034和1035号草案修正了DNS技术规范，并废除了之前的第882 和883号草案。在此之后对因特网标准草案的修改基本上没有涉及到DNS技术规范部分的改动。3、DNS域名结构通常 Internet 主机域名的一般结构为：主机名.三级域名.二级域名.顶级域名。 Internet 的顶级域名由 Internet网络协会域名注册查询负责网络地址分配的委员会进行登记和管理，它还为 Internet的每一台主机分配唯一的 IP 地址。全世界现有三个大的网络信息中心： 位于美国的 Inter-NIC，负责美国及其他地区； 位于荷兰的RIPE-NIC，负责欧洲地区；位于日本的APNIC ，负责亚太地区。4、DNS解析器解析器，或另一台DNS服务器递归代表的情况下，域名解析器，协商使用递归服务，使用查询头位。解析通常需要遍历多个名称服务器，找到所需要的信息。然而，一些解析器的功能更简单地只用一个名称服务器进行通信。这些简单的解析器依赖于一个递归名称服务器（称为“存根解析器”），为他们寻找信息的执行工作。二、DNS协议抓包分析1、 DNS解析过程1.1当客户机提出查询请求时，首先在本地计算机的缓存中查找，如果在本地无法查询信息，则将查询请求发给DNS服务器1.2首先客户机将域名查询请求发送到本地DNS服务器，当本地DNS服务器接到查询后，首先在该服务器管理的区域的记录中查找，如果找到该记录，则进行此记录进行解析，如果没有区域信息可以满足查询要求，服务器在本地缓存中查找1.3如果本地服务器不能在本地找到客户机查询的信息，将客户机请求发送到根域名DNS服务器1.4根域名服务器负责解析客户机请求的根域名部分，它将包含下一级域名信息的DNS服务器地址地址返回给客户机的DNS服务器地址1.5客户机的DNS服务器利用根域名服务器解析的地址访问下一级DNS服务器，得到再下一级域名的DNS服务器地址1.6按照上述递归方法逐级接近查询目标，最后在有目标域名的DNS服务器上找到相应IP地址信息1.7客户机的本地DNS服务器将递归查询结构返回客户机1.8客户机利用从本地DNS服务器查询得到的IP访问目标主机，就完成了一个解析过程1.9同时客户机本地DNS服务器更新其缓存表，客户机也更新期缓存表，方便以后查询2、 DNS协议报文结构该报文是由12字节的首部和4个长度可变的字节组成标识字段：占用两个字节，由客户程序设置，并由服务器返回结果标志字段：该字段占两个字节长，被细分成8个字段：QR(1)Opcode(4)AA(1)TC(1)RD(1)RA(1)Zero(3)Rcode(4)QR：1bits字段，0表示查询报文，1表示响应报文Opcode：4bits字段，通常值为0（标准查询），其他值为1（反向查询）和2（服务器状态请求）AA：1bits标志表示授权回答（authoritive answer）,该名字服务器是授权于该领域的TC：1bits字段，表示可截（truncated），使用UDP时，它表示当应答的总长度超过512字节时，只返回前512个字节RD：1bits字段，表示期望递归，该比特能在一个查询中设置，并在一个响应中返回，这个标志告诉名字服务器必须处理这个查询，也称为一个递归查询，如果该位为0，且被请求的名字服务器没有一个授权回答，它就返回一个能解答该查询的其他名字服务器列表，这称为迭代查询（期望递归）RA：1bits字段，表示可用递归，如果名字服务器支持递归查询，则在响应中将该bit置为1（可用递归）zero：必须为0rcode：是一个4bit的返回码字段，通常值为0（没有差错）和3（名字差错），名字差错只有从一个授权名字服务器上返回，它表示在查询中指定的域名不存在。随后的4个bit字段说明最后4个变长字段中包含的条目数，对于查询报文，问题数通常是1，其他三项为0，类似的，对于应答报文，回答数至少是1，剩余两项可以使0或非03、 DNS查询报文中每个查询问题的格式0 16 31查询名查询类型查询类查询名：要查找的名字查询类：通常值为1，表示是互联网的地址，也就是IP协议族的地址查询类型：有很多种查询类型，一般最常用的查询类型是A类型（表示查找域名对应的IP地址）和PTR类型（表示查找IP地址对应的域名）查询名为要查找的名字，它由一个或者多个标示符序列组成，每个标示符已首字符字节数的计数值来说明该表示符长度，每个名字以0结束，计数字节数必须是063之间，该字段无需填充字节，如：4、 DNS响应报文中的资源记录格式数域名：记录中资源数据对应的名字，它的格式和查询名字段格式相同类型：类型说明RR的类型码，类通常为1，指Internet数据生存时间：客户程序保存该资源记录的秒数资源数据长度：说明后面资源数据的数量，该数据的格式依赖于类型字段的值，对于类1（A记录）记录数据室4字节的IP地址资源数据：服务器端返回给客户端的记录数据5、 据包DNS查询（DNS query）6、 数据包 DNS 响应（DNS Response）三、DNS协议模拟实现1、内容设计一个简单的Winsock网络程序，模拟UDP数据报，加深对DNS作用的理解。按照以下步骤完成练习：1、启动 Visual C+，进入集成开发环境;2、建立一个“Win32 Console Application类型的工程，工程名自拟;3、在该工程下，新建一个源程序文件，即选择“C+ SourceFile，文件名自拟;4、输入源程序5、编译，连接并运行程序6、观察程序运行的结果，体会程序中几个重要函数的作用2、数据结构说明WSADATA wsaData;/初始化 windows sockets API/char hostname256; /获得本主机名/int res; /错误处理sockaddr_in sa; /打印主机每一个网卡的 IP地址/char hostaddr50; /服务器IP地址3、算法流程图运行程序显示本主机名用户输入IP地址，显示主机名用户输入IP地址，显示主机名程序结束4、程序#include#include#include #pragma comment(lib,ws2_32.lib)int main() WORD wVersionRequested=MAKEWORD(1,1); WSADATA wsaData;/初始化 windows sockets API/ if(WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData) printf(WSAStartup failed%sn,WSAGetLastError(); return -1; char hostname256;/获得本主机名/ int res=gethostname(hostname,sizeof(hostname); if(res!=0)/错误处理/ printf(Error:%un,WSAGetLastError(); return -1; printf(本主机名为：%sn,hostname); /打印本主机名字/ printf(请输入一个主机域名:); /输入一个主机的域名/ scanf(%s,hostname);/利用主机名获得主机的地址/ hostent* pHostent=gethostbyname(hostname); if(pHostent=NULL)/错误处理/ printf(Error：%un,WSAGetLastError(); return -1; /解析返回的主机地址信息：别名、地址类型、地址长度，并打印/hostent& he=*pHostent; printf(name=%snaliase=%snaddrtype=%dnlength=%dn,he.h_name,he.h_aliases,he.h_addrtype,he.h_length); sockaddr_in sa;/打印主机每一个网卡的 IP地址/for (int nAdapter=0; he.h_addr_listnAdapter; nAdapter+) memcpy(&sa.sin_addr.s_addr,he.h_addr_listnAdapter,he.h_length); printf(Address：%sn,inet_ntoa(sa.sin_addr); /显示 lP地址/ printf(n); unsigned long addr; char hostaddr50; printf(请输人服务器IP地址：); /输入一个服务器的IP地址/ scanf(%s,hostaddr); addr=inet_addr(hostaddr); /将 lP地址转化为网络字节序/ pHostent=gethostbyaddr(char *)&addr,4,AF_INET); /利用IP地址获得主机名人/ if(pHostent=NULL)/错误处理/ printf(Error：%un,WSAGetLastError(); return -1; hostent& hel=*pHostent; printf(主机名为;%snaliases=