DNS是计算机网络中的一个应用层协议，它用于域名解析：将域名地址解析成对应的IP地址。 那么他是如何进行域名解析的呢？下面就来一起了解一下吧~
查阅本文可以学习到一下知识：
域名解析过程与方法
域名解析方法
DNS报文结构
实现一个简单的域名解析服务
域名组成
在开始之前，先介绍一下域名是怎么组成的
以www.google.com为例，域名的读顺序是从右往左，右边com为顶级域名，google和www则为标签（Label），com后的标签也称为二级域名。
顶级域名 4
顶级域名可以告诉用户域名所提供的服务类型。最通用的顶级域名（.com, .org, .net）不需要web服务器满足严格的标准，但一些顶级域名则执行更严格的政策。比如
地区的顶级域名，如.us，.fr，或.sh，可以要求必须提供给定语言的服务器或者托管在指定国家。这些TLD通常表明对应的网页服务从属于何种语言或哪个地区。
包含.gov的顶级域名只能被政府部门使用。
edu只能为教育或研究机构使用。
顶级域名既可以包含拉丁字母，也可以包含特殊字符。顶级域名最长可以达到63个字符，不过为了使用方便，大多数顶级域名都是两到三个字符。
标签(Label)4
标签都是紧随着TLD的。标签由1到63个大小写不敏感的字符组成，这些字符包含字母A-z，数字0-9，甚至 “-” 这个符号（当然，“-” 不应该出现在标签开头或者标签的结尾）。
1.域名解析过程与方法
了解完域名的组成后，再来看DNS协议，DNS是一个基于UDP的应用层协议。通过客户机-服务器的方式进行通信：也就是说，域名解析需要通过向服务器端发送请求，服务器端查询映射表或数据库后返回对应的IP地址给客户机(如图)。
DNS服务是按层次结构来检索域名的。
为什么需要使用层次结构呢？假设我们只有根域名服务器，那么全球所有的DNS解析都会涌入该服务器，这样做服务器的压力会非常大。
DNS层次结构如图所示
域名服务器分为4种：
根域名服务器：根域名服务器存储所有已经记录的域名，但是根域名服务器很少，只有几个。
顶级域名服务器：记录顶级域名下的所有域名，比如：com的顶级域名服务器会记录所有顶级域名为com的域名。
权威域名服务器： 负责一个区域的DNS解析的域名服务器。
本地域名服务器： 运行在本地的一个域名服务，用于向其他域名服务器请求解析的服务。
递归解析与迭代解析
域名解析流程：
在向DNS请求之前，本地域名服务器会先查询指定的域名是否有缓存，如果有且未过期，则立即返回。 如果没有，则向用户定义好的域名服务器查询。如下图
上面，我们也说到：DNS服务器是一个层级结构，多个域名服务器分布在不同的地方，但每次请求只能请求一个服务器。如果请求的域名服务器没有记录该域名对应的IP，那么他应该怎么向下一个域名服务器查询呢？
DNS查询提供了两种方法：迭代查询和递归查询
递归查询
顾名思义，递归查询会在域名服务器查询记录的时候，继续向该域名服务器指定的下一级域名服务器查询，直到根域名服务器为止。
迭代查询
迭代查询在没有查询到对应的记录时，会将下一个可查询的域名服务器地址返回到本地域名服务器，由本地域名服务器重新发起请求查询，直到根域名服务器为止。
2.DNS报文结构
接下来查看一下DNS请求发送过来的报文数据是怎样的，首先我们创建一个UDP服务监听本地的53端口。然后在网络中设置DNS服务器指向本机的域名。
请求报文
首先分析一下DNS请求报文，为了方便查看，我们写一个DNS服务，去捕捉DNS请求
修改一下DNS解析的地址
建立一个UDP服务，监听53端口
const dgram = require('dgram');const server = dgram.createSocket('udp4'); server.on('error', (err) => { console.log('server error:', err.message); server.close(); });
server.on('message', (msg, rinfo) => { try { const dnsJson = JSON.parse(JSON.stringify(msg)); const dnsData = Array.from(dnsJson.data); console.log(dnsData) } catch {} });
server.on('listening', () => { const address = server.address(); console.log(server listening at ${address.port}); });
server.bind(53);
运行服务后在`命令行工具`中 ping一下`baidu.com`;可以看到DNS解析的请求报文已经在node服务中打印出来了将他们转换为8位二进制数。再来对照一下DNS报文结构。* 事务ID：占两字节，对应16个二进制位，作用是作为`请求的标识`，即在数组中前两个数 `10001010 01110110`* 标志位：占两字节，16个二进制位，每一个二进制位都有其作用，每个标志位按顺序说明如下 `00000001 00000000` | 标志 | 作用 | | --- | --- | | QR（1bit） | 查询(Query)/响应(Response)标志，0为查询，1为响应 | | opcode（4bit）| 表示操作码，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）（1bit）| 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）（1bit） | 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）（1bit）| 是否期望递归。0表示迭代查询，1表示递归查询 | | RA（Recursion Available）（1bit） | 是否支持递归。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 | | ZERO(3bit) | 表示保留字段 | | rcode（Reply code）（4bit） | 表示返回码，0表示没有差错，3表示名字差错，2表示服务器错误（Server Failure） |* 问题计数，对应数组中第 5 - 12 个数 | 字段 | 说明 | | ---------------------------- | ----------------------- | | Questions（2字节）(查询问题数) | 表示查询问题区域节的数量,在请求的时候一般为1 | | Answer RRs（2字节）(回答RR数) | 表示回答区域的数量,根据请求一般为1 | | Authority RRs（2字节）(权威RR数) | 表示授权区域的数量,一般为0 | | Additional RRs（2字节） (附加RR数) | 表示附加区域的数量一般为0 |* 正文部分（查询问题区域） 接下来就是查询的正文部分，从请求报文第16个数开始到结束都属于正文部分。 正文部分包含三个字段：`查询名(域名)`，`查询类型`和`查询类` * 查询名 包含域名的可变长度字段，每个域以计数开头，最后一个字符为0。(也会有IP的时候，即反向查询)  以上文的请求来说，从第`13`位开始 | 5 | 98 | 97 | 105 | 100 | 117 | 3 | 99 | 111 | 109 | 0 | | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | | 长度 | b | a | i | d | u |长度 | c | o | m | 结束 | 比如，第一位为长度，后面5位则为`ASCII码`组成的字母，以此类推，直到标志位为0为止 * 查询类型<sup>[3](https://www.jianshu.com/p/8cdcbae986a8?utm_campaign=maleskine&utm_content=note&utm_medium=seo_notes&utm_source=recommendation)</sup>，占2个数，16个二进制位 | 类型 | 助记符 | 说明 | | --- | ----- | ----------------- | | 1 | A | 由域名获得IPv4地址，一般是这个 | | 2 | NS | 查询域名服务器 | | 5 | CNAME | 查询规范名称 | | 6 | SOA | 开始授权 | | 11 | WKS | 熟知服务 | | 12 | PTR | 把IP地址转换成域名 | | 13 | HINFO | 主机信息 | | 15 | MX | 邮件交换 | | 28 | AAAA | 由域名获得IPv6地址 | | 252 | AXFR | 传送整个区的请求 | | 255 | ANY | 对所有记录的请求 | * 查询类<sup>[3](https://www.jianshu.com/p/8cdcbae986a8?utm_campaign=maleskine&utm_content=note&utm_medium=seo_notes&utm_source=recommendation)</sup>，占2个数，16个位### 响应报文再来写一个转发dns请求的服务，用来获取DNS响应报文```javascriptconst dgram = require('dgram');const server = '223.5.5.5'; //需要转发的DNS服务器function forward(msg, rinfo) { const client = dgram.createSocket('udp4'); client.on('error', (err) => { console.log(`client error:` + err.stack); client.close(); }); client.on('message', (fMsg, fbRinfo) => { console.log(JSON.parse(JSON.stringify(fMsg.data))); //获取响应报文 // 转发 server.send(fMsg, rinfo.port, rinfo.address, (err) => { err && console.log(err); }); client.close(); }); client.send(msg, 53, fbSer, (err) => { if (err) { console.log(err); client.close(); } });} 我们再ping一下baidu.com这个域名
同样，我们把他转位二进制数据
可以看到，第三，四个数（标志位）变为129，128,对应的二进制位为10000001 10000000 上文也说到，第一个二进制位为：QR查询(Query)/响应(Response)标志，1为响应，因此可以知道他是响应报文。 其余的前半部分与请求报文一致。后面多出来的部分则为响应的数据，即
[192, 12, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 103, 0, 4, 220, 181, 38, 148, 192, 12, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 103, 0, 4, 220, 181, 38, 251]
偏移量(2字节)
其中[192,12]是一个(2字节)指针,一般响应报文中，资源部分的地址(域名)一般都是指针C00C(1100000000001100)，偏移量是12，指向请求部分的地址(域名)。
资源记录的响应类型
响应类型，也就是后面的[0,1]，含义与查询问题部分的类型相同
资源记录的响应类
响应类，也就是后面的[0,1]，含义与查询问题部分的类相同
生存时间（4字节）
接下去的是[0, 0, 1, 103]，以秒为单位，表示的是资源记录的生命周期，可以理解为获取到的资源记录的缓存时间
资源长度
资源长度是[0, 4],ipv4是00 04
资源数据
资源数据是可变长度的字段，在这里我们拿它来指向IP地址,例如上文例子为:[220, 181, 38, 148]
后面又从[192, 0]开始，表示改域名能解析出多个IP地址
至此，DNS的请求报文与响应报文都已介绍完。
4.实现一个简单的域名解析服务
最后，让我们来做一个属于自己的DNS服务器吧～
const dgram = require('dgram');const server = dgram.createSocket('udp4');const dns = require('dns');dns.setServers(['223.5.5.5']);/** 自定义解析的域名 */let translateObj = { 'test.bbbbb.com': [220, 181, 38, 148],};/** 解析域名 */function explainDomain(dnsArr) { let arr = []; let queryType = []; // 查询类型 let queryClass = []; // 查询类 let len = 0; while (dnsArr.length) { if (dnsArr[0] === 0) { dnsArr.splice(0, 1); queryType = dnsArr.splice(0, 2); queryClass = dnsArr.splice(0, 2); } else { if (len === 0) { len = dnsArr.splice(0, 1); } else { arr = arr.concat(dnsArr.splice(0, len), [46]); len = 0; } } } arr.pop(); return { domain: arr.map((val) => String.fromCharCode(val)).join(''), queryType, queryClass, };}/** 构造响应报文 */function createResponse(requestArr, ip) { const response = new ArrayBuffer(requestArr.length + 16); const resArr = [192, 12, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 218, 0, 4].concat(ip); let bufView = new Uint8Array(response); for (let i = 0; i < requestArr.length; i++) bufView[i] = requestArr[i]; for (let i = 0; i < resArr.length; i++) { bufView[requestArr.length + i] = resArr[i]; } // 将请求报文变为响应报文 bufView[2] = 129; bufView[3] = 128; bufView[7] = 1; return bufView;}server.on('error', (err) => { console.log('server error:', err.message); server.close();});server.on('message', (msg, rinfo) => { try { const dnsJson = JSON.parse(JSON.stringify(msg)); const dnsData = Array.from(dnsJson.data); let target = dnsData.splice(0, 2); // 会话标识(2字节) let flag = dnsData.splice(0, 2); // 标志(2字节) let data = dnsData.splice(0, 8); // 数量字段(共8字节) let domainData = explainDomain(dnsData); // 查找是否有自定义的域名 if (translateObj[domainData.domain]) { /** 构造响应报文 */ const responseArr = createResponse( dnsJson.data, translateObj[domainData.domain] ); server.send(responseArr, rinfo.port, rinfo.address, (err) => { if (err) { console.log('send error', err); server.close(); } }); // 没有自定义的域名，则使用其他DNS服务解析域名 } else { dns.resolve(domainData.domain, (err, address) => { if (err) { console.log('dns lookup err', err); return; } if (!address.length) return; console.log(domainData.domain, address); const responseArr = createResponse( dnsJson.data, address[0].split('.').map((val) => Number(val)) ); server.send(responseArr, rinfo.port, rinfo.address, (err) => { if (err) { console.log('send error', err); server.close(); } }); }); } } catch {}});server.on('listening', () => { const address = server.address(); console.log(`server listening at ${address.port}`);});server.bind(53); 运行服务后，我们ping一下自定义的域名test.bbbbb.com看一下是否有解析到对应的IP
小结
本文主要介绍了：
域名的组成(顶级域名，二级域名)
DNS服务架构（根域名服务器，顶级域名服务器，权威域名服务器，本地域名服务器）
DNS查询方法（递归查询，迭代查询）
DNS请求和响应报文
使用node实现一个DNS服务
参考
计算机网络原理 机械工业出版社 2018
DNS报文格式解析
NodeJS编写简单的DNS服务器
什么是域名？
原文：https://juejin.cn/post/7101952255955304484