网络程序设计_DNS协议模拟实现

1、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(DNSquery)-4-6、数据包DNS响应(DNSResponse)-5-三、DNS协议模拟实现-6-1、内谷-6-2、数据结构说明-6-3、算法流程图-7-4、程序-7-5、运行截图、DNS概述1、简介DNS是计算

2、机域名系统或域名解析服务器（DomainNameSystem或DomainNameService）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

3、，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（PaulMockapetris）发明；原始的技术规范在882号因特网标准草案（RFC882）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

4、.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

5、务器（称为存根解析器”，为他们寻找信息的执行工作。、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

6、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

7、长，被细分成8个字段:QROpcode(4)AA(1)TC(1)RD(1)RA(1)Zero(3)RcodeQR: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（authoritiveanswer）,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

8、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

9、中每个查询问题的格式01631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：|6!tD13|tUe4nOAa|Jdu0计散tt计数t计数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

10、，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(DNSquery)0000001956ee19bf0017a41ab2e008004500,VnE.0010003bedc600DO8011e3C3ac15Of04ac1500200104003500272fbd3辛3a01QQ00015.'/：»003000000000000

11、00377777706676f6fS76cWWW.googlQ04Q650263Ge0000010001exn.说明前面三段分别为以太网包头，ip包头和UDP包头.从0020?后面开始为MIS数据包3e3a为标识字段0100为标志字段，该字段设宣了TC表示该报文是可截断的*0001查询报文数量为仁000000000000表示回答，搜枫和颔外信息都沟0377777706676fSf676c6502636e00表示查询的吝字为沁_quoQlE.com0001类型，1表示适询0001为类，1表Interne®£.6、数据包DNS响应（DNSResponse00000017a4la

12、b2e0001956Ge19bf08004500Vn.E,0010007848at00007d118b9eac1501f9ac15XH0020Of04003504a9006475db3e3a81800001.5.du»：_.0030000300QO00000377777706676f6f67cwww.googl0040650263Ge0000010001CO0c0005000100e+cn005000054200110263e016C06678f6f676C.B.-Xnl.googl00606503E36d00cO.+_00700004Cbd02165CO2b000100010000

13、005f+_00800004Cbd02164!d说阴=前面三段分别为以太网包头，ip包头和UDP包头口3®3a为标识字段3180为标志字段其中设MTQR=%RD=RA=10001间題数1*0003回答数3,其余两个为0377777706676f6f676c6502S3e00表示查询的容字googlecom0001为类型1表示殖询0001为类，1表示Internet据“接下来为回答报文，C00C为域老指针0005表示CNAME（规范名称）0001类，表示为Internet据00000542生存时|g0011数据长度02S36e016c06676f6f676c6503636f6d00为敎

14、据cn然后接下来两段为另外两个回答.最后的較据为IP地址.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VisualC+，进入集成开发环境；2、建立一个“Win32ConsoleApplication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WSADATAwsaData;/初始化windowssocketsAPI/charho

15、stname256;获得本主机名/intres;错误处理sockaddr_insa;打印主机每一个网卡的IP地址/charhostaddr50;服务器IP地址3、算法流程图4、程序#includevwinsock.h>#include<stdio.h>#includevstring.h>#pragmacomment(lib,"ws2_32.lib")intmain()WORDwVersionRequested=MAKEWORD(1,1);WSADATAwsaData;/初始化windowssocketsAPI/if(WSAStartup(wVersi

16、onRequested,&wsaData)printf("WSAStartupfailed%sn",WSAGetLastError();return-1;charhostname256;/获得本主机名/intres=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

17、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",h

18、e.h_name,he.h_aliases,he.h_addrtype,he.h_length);sockaddr_insa;/打印主机每一个网卡的IP地址/for(intnAdapter=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");unsignedlongaddr;charhostaddr50;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I