c dns

DNS的详细内容

一、DNS

（一）基本概念

定义：域名系统（Domain Name System，简称DNS）是一种将人类可读的域名（如www.example.com）转换为机器可读的IP地址（如192.0.2.44）的系统，它是互联网上的一个关键组件，类似于互联网的电话簿，负责将域名解析为对应的IP地址，使得用户能够通过域名访问到相应的网络资源。

作用：其主要作用是方便用户记忆和使用域名，而不需要直接输入复杂的IP地址来访问网络资源，用户只需输入百度的域名“www.baidu.com”，就能通过DNS解析找到百度服务器的IP地址，从而访问百度网站。

（二）工作原理

查询过程：当用户在浏览器中输入一个域名后，浏览器会首先向本地DNS服务器发起查询请求，如果本地DNS服务器缓存中有该域名的记录，就直接返回IP地址给浏览器；如果没有缓存，本地DNS服务器就会代表客户端向其他DNS服务器进行查询，直到得到答案，再将结果返回给客户端浏览器。

递归查询与迭代查询：递归查询是指DNS服务器为客户机完全解析域名（直到获得最终的IP地址）的过程，如果DNS服务器无法直接回答一个查询，它会代表客户端向其他DNS服务器进行查询，直到得到答案，再将结果返回给客户端，而迭代查询则是DNS服务器为客户机部分解析域名的过程，它只负责返回给客户端离该域名最近的DNS服务器的IP地址，由客户端继续向该DNS服务器进行查询，直到得到答案。

（三）DNS服务器类型

主DNS服务器：负责维护其所管辖区域内的域名与IP地址的映射关系，是特定域（如公司内部网络或顶级域）的权威来源，它可以响应来自任何位置的查询请求，并给出最准确的答案。

从DNS服务器：从主DNS服务器获取数据，并提供冗余和负载均衡功能，当主DNS服务器出现故障时，从DNS服务器可以接管其工作，确保DNS服务的连续性。

缓存DNS服务器：也称为转发解析器，它不包含权威数据，但可以代表客户端向其他DNS服务器进行查询，直到得到答案，缓存DNS服务器的主要作用是提高查询效率，减少网络流量和延迟。

二、DNS报文结构

（一）报文头

（二）问题部分

每个问题由以下几个字段组成：

（三）回答部分

每个回答由以下几个字段组成：

（四）授权部分和附加部分

这两个部分不是每个DNS报文中都必须有的，它们提供了与查询相关的额外信息，用于优化DNS解析过程和提高性能。

三、DNS记录类型

（一）A记录

定义：将域名映射到一个IPv4地址，将“www.example.com”映射到“93.184.216.34”。

用途：用于将域名解析为IPv4地址，是最常见和基础的DNS记录类型，当用户访问一个网站时，DNS服务器通常会返回该网站的A记录，以便用户的设备能够与网站的服务器建立连接。

（二）AAAA记录

定义：与A记录类似，但它是将域名映射到一个IPv6地址，将“www.example.com”映射到“2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946”。

用途：随着IPv6的逐渐普及，AAAA记录变得越来越重要，它允许域名指向IPv6地址，使得用户可以通过域名访问使用IPv6协议的网站和服务。

（三）CNAME记录

定义：也称为别名记录，它将一个域名映射到另一个域名，将“www.example.com”映射到“example.com”。

用途：主要用于创建域名的别名，使得用户可以使用不同的域名访问同一个网站或服务，这在网站重定向、负载均衡等场景中非常有用。

（四）MX记录

定义：指定域名的邮件服务器，将“example.com”的邮件服务器指定为“mail.example.com”。

用途：用于电子邮件系统中，告诉邮件客户端该域名的邮件应该发送到哪个邮件服务器，当用户发送电子邮件时，邮件客户端会查询该域名的MX记录，以确定邮件的接收方。

（五）NS记录

定义：指定域名的授权名称服务器，将“example.com”的授权名称服务器指定为“ns1.example.com”和“ns2.example.com”。

用途：用于指定哪些DNS服务器有权管理该域名的DNS记录，当其他DNS服务器需要查询该域名的信息时，会首先查询其NS记录，以找到授权的名称服务器。

（六）TXT记录

定义：用于存储与域名相关的任意文本信息，可以存储网站的验证码、版权信息等。

用途：常用于电子邮件验证（如SPF记录）、网站安全（如DKIM签名）等方面，它可以提供一种灵活的方式来存储和传递与域名相关的各种信息。

四、C语言实现DNS客户端示例代码

以下是一个简单的使用C语言实现DNS客户端查询的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <netinet/in.h>
#include <resolv.h>
#define DNS_PORT 53
#define BUFFER_SIZE 512
int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <domain>
", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    const char *domain = argv[1];
    struct __res_state res;
    if (res_ninit(&res) == 1) {
        perror("res_ninit");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    unsigned char buffer[BUFFER_SIZE];
    int response_len = res_query(res, domain, C_IN, T_A, buffer, sizeof(buffer));
    if (response_len < 0) {
        herror("res_query");
        res_nclose(res);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    ns_msg handle;
    if (ns_initparse(buffer, response_len, &handle) < 0) {
        fprintf(stderr, "Failed to initialize parse message.
");
        res_nclose(res);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    int anscount = ns_msg_count(handle, ns_s_an);
    printf("Answer count: %d
", anscount);
    for (int i = 0; i < anscount; i++) {
        ns_rr rr;
        if (ns_parserr(&handle, ns_s_an, i, &rr) < 0) {
            fprintf(stderr, "Failed to parse answer record.
");
            continue;
        }
        if (ns_rr_type(rr) == ns_t_a) {
            struct in_addr addr;
            ns_sintoa(ns_rr_rdata(rr), &addr);
            printf("Domain: %s has IP address: %s
", domain, inet_ntoa(addr));
        }
    }
    res_nclose(res);
    return 0;
}

上述代码中使用了res_query函数来发送DNS查询请求，并使用ns_parserr函数来解析查询结果，运行该程序时，需要传入要查询的域名作为参数，./dns_client example.com，程序将会输出该域名对应的IP地址。

五、相关问题与解答

（一）为什么DNS要使用UDP协议而不是TCP协议？

答：DNS主要使用UDP协议是因为UDP具有简单、高效的特点，适合快速传输小数据量的DNS查询请求和响应，对于大多数简单的域名解析场景，UDP已经足够满足需求，当UDP数据包的大小超过512字节时，或者在网络不稳定的情况下，可能会丢失数据包，DNS会改用TCP协议进行通信，以确保数据的可靠传输。

（二）如何查看本机的DNS缓存？

答：在不同的操作系统中，查看本机DNS缓存的方法有所不同，以下是一些常见操作系统的查看方法：

Windows系统：打开命令提示符，输入ipconfig /displaydns命令，然后按回车键，即可查看本机的DNS缓存。

Linux系统：可以使用cat /etc/resolv.conf命令查看本机的DNS配置信息，包括DNS服务器地址和搜索域等，如果要查看具体的DNS缓存条目，可以使用dig命令加上@localhost选项来查询本地DNS缓存，dig @localhost www.example.com。