计算机网络实验 DNS协议分析与测量

1. 实验目的

了解互联网的域名结构、域名系统DNS及其域名服务器的基本概念
熟悉DNS协议及其报文基本组成、DNS域名解析原理
掌握常用DNS测量工具dig使用方法和DNS测量的基本技术

2. 实验环境

硬件要求：阿里云云主机ECS 一台。
软件要求：Linux/ Windows 操作系统

3. 实验内容

3.1 查看和配置本机的DNS系统

首先查看本机DNS服务器配置情况，其次增加一个DNS服务器：114.114.114.114或者8.8.8.8。

3.2 DNS信息测量

dig是著名的DNS软件 Bind提供的DNS分析和测量工具。Dig可以查询DNS包括NS记录，A记录，MX记录等相关信息的工具，利用它可以进行DNS测量和分析。

安装dig命令并进行以下查询和测量

dig www.xju.edu.cn

dig aaaa www.xju.edu.cn

dig cname www.sohu.com

dig www.xju.edu.cn @8.8.8.8

dig mx xju.edu.cn

dig ns xju.edu.cn @8.8.8.8

dig www.xju.edu.cn +trace 重要

dig edu.cn +dnssec @8.8.8.8 重要

dig edu.cn +dnssec @114.114.114.114 //解释RRSIG作用

参考资料：

BIND 9 - ISC

dig命令详解 - 马昌伟 - 博客园

3.3 DNS协议分析

使用tcpdump抓取DNS查询网络通信数据包,利用wireshark分析UDP和DNS协议数据

4、实验结果与分析

4.1 查看和配置本机的DNS系统

4.1.1 查看本机DNS服务器配置情况

首先下载dig命令，代码：yum install bind-utils,运行结果如下图4-1所示：

图4-1 下载dig命令

利用dig命令查看本机DNS配置，代码：dig|grep SERVER，运行结果如下图4-2所示：

图4-2 本机配置情况

4.1.2 增加配置DNS服务器

修改配置文件/etc/resolv.conf，修改完以后可以直接生效,代码：vi /etc/resolv.conf，运行结果如下图4-3所示：

图4-3 配置文件resolv.conf

输入i进入编辑模式，输入如下内容，nameserver 114.114.114.114，nameserver 8.8.8.8，然后按Esc退出，输入:wq保存，运行结果如下图4-4所示：

图4-4 修改配置文件resolv.conf

再次输入dig|grep SERVER查看配置是否成功，代码：dig|grep SERVER，运行结果如下图4-5所示：

图4-4 DNS添加成功

至此，DNS配置成功修改。

4.2 DNS信息测量

代码：dig www.xju.edu.cn，运行结果如下图4-5所示：

图4-5 dig www.xju.edu.cn

代码：dig aaaa www.xju.edu.cn，运行结果如下图4-6所示：

图4-6 dig aaaa www.xju.edu.cn

代码：dig cname www.sohu.com ，运行结果如下图4-7所示：

图4-7 dig cname www.sohu.com

代码：dig www.xju.edu.cn @8.8.8.8，运行结果如下图4-8所示：

图4-8 dig www.xju.edu.cn @8.8.8.8

代码：dig mx xju.edu.cn，运行结果如下图4-9所示：

图4-9 dig mx xju.edu.cn

代码：dig ns xju.edu.cn @8.8.8.8，运行结果如下图4-10所示：

图4-10 dig ns xju.edu.cn @8.8.8.8

代码：dig www.xju.edu.cn +trace ，意为使用迭代查询，跳过缓存DNS服务器，直接向各级域名服务器发起请求，运行结果如下图4-11所示：

图4-11 dig www.xju.edu.cn +trace

代码：dig edu.cn +dnssec @8.8.8.8，意为使用dig命令行测试和验证DNSSEC ，运行结果如下图4-12所示：

图4-12 dig edu.cn +dnssec @8.8.8.8

代码：dig edu.cn +dnssec @114.114.114.114，运行结果如下图4-13所示：

图4-13 dig edu.cn +dnssec @144.144.144.144

RRSIG作用：DNSSEC使用公钥加密对RRset进行签名和身份验证。数字签名存储在RRSIG资源记录中，并用于[RFC4035]中描述的DNSSEC身份验证过程。验证器可以使用这些RRSIG RRs来验证区域中的rrset。RRSIG RR只能用于携带用于保护DNS操作的验证材料(数字签名)。

RRSIG记录包含具有特定名称、类和类型的RRset的签名。RRSIG RR指定签名的有效间隔，并使用算法、签名者的名称和key tag来标识包含公钥的DNSKEY RR，验证器可以使用公钥来验证签名。

4.3 DNS协议分析

使用tcpdump抓取网络通信数据包，代码：tcpdump -i eth0 -w test.cap，运行结果如下图4-14所示：

图4-14 tcpdump -i eth0 -w test.cap

同时在xshell界面中，使用dig命令对www.xju.edu.cn进行解析，代码：dig www.xju.edu.cn，运行结果如下图4-15所示：

图4-15 dig www.xju.edu.cn

再打开xftp界面，将保存的test.cap文件下载到本地，如下图4-16所示：

图4-16 xftp界面

使用wireshark对test.cap进行解析，并对DNS数据包进行筛选，如下图4-17所示：

图4-17 wireshark界面

对UDP协议数据进行分析，如下图4-18所示：

图4-18 UDP协议数据

字段名	字段值	字段信息
Source Port	37619	源端口
Destination Port	53	目的端口
Length	51	UDP总长度
Checksum	0xbf26	UDP校验和
UDP payload	43 bytes	UDP有效负载

对DNS协议数据进行分析，如下图4-19所示：

图4-19 DNS协议数据

字段名	字段值	字段信息
Transaction ID	0x839d	事务ID
Flags	0x0120	标志字段
Questions	1	问题计数
Answer RRs	0	回答资源记录数
Authority RRs	0	权威名称服务器计数
Additional RRs	1	附加资源记录数

5、实验小结

问题与解决办法：

对于标志字段中各个字段的含义不太了解，经过查询资料得到以下结果：

QR（Response）：查询请求/响应的标志信息。查询请求时，值为 0；响应时，值为 1。
Opcode：操作码。其中，0 表示标准查询；1 表示反向查询；2 表示服务器状态请求。
AA（Authoritative）：授权应答，该字段在响应报文中有效。值为 1 时，表示名称服务器是权威服务器；值为 0 时，表示不是权威服务器。
TC（Truncated）：表示是否被截断。值为 1 时，表示响应已超过 512 字节并已被截断，只返回前 512 个字节。
RD（Recursion Desired）：期望递归。该字段能在一个查询中设置，并在响应中返回。该标志告诉名称服务器必须处理这个查询，这种方式被称为一个递归查询。如果该位为 0，且被请求的名称服务器没有一个授权回答，它将返回一个能解答该查询的其他名称服务器列表。这种方式被称为迭代查询。
RA（Recursion Available）：可用递归。该字段只出现在响应报文中。当值为 1 时，表示服务器支持递归查询。
Z：保留字段，在所有的请求和应答报文中，它的值必须为 0。
rcode（Reply code）：返回码字段，表示响应的差错状态。当值为 0 时，表示没有错误；当值为 1 时，表示报文格式错误（Format error），服务器不能理解请求的报文；当值为 2 时，表示域名服务器失败（Server failure），因为服务器的原因导致没办法处理这个请求；当值为 3 时，表示名字错误（Name Error），只有对授权域名解析服务器有意义，指出解析的域名不存在；当值为 4 时，表示查询类型不支持（Not Implemented），即域名服务器不支持查询类型；当值为 5 时，表示拒绝（Refused），一般是服务器由于设置的策略拒绝给出应答，如服务器不希望对某些请求者给出应答。