DNS协议

提供主机名到 IP 地址的转换

• 端口 53
• 默认使用 UDP，可以显式指定 TCP

分层 DNS 服务器

能够防止单点故障，提升通信容量，提升可维护性

DNS 查询

DNS 查找通常会经过下面四步:

• 询问 Resolver
• 询问根服务器
• 询问顶级域名服务器
• 询问次级域名服务器

以用户访问 www.example.com 为例：

1. ​客户端向递归服务器发起请求： “www.example.com 的 IP 是什么？”
2. ​递归服务器查询根服务器： 根服务器返回 .com 的 TLD 服务器地址。
3. ​递归服务器查询 TLD 服务器： TLD 服务器返回 example.com 的权威服务器地址。
4. ​递归服务器查询权威服务器： 权威服务器返回 www.example.com 的 IP 地址。
5. ​递归服务器缓存结果，并将 IP 返回客户端。

或者使用迭代查询的方法：

解析记录

• A
  • 将域名直接转换为 ipv4
• AAAA
  • 将域名转换为 ipv6
• CNAME
  • 将别名转换为其他别名
• MX (Mail Exchange Record)
  • 指定接收该域名邮件的 ​邮件服务器地址
  • plaintext example.com MX 10 mail.example.com
• NS (Name Server)
  • 指定管理该域名的 ​权威 DNS 服务器
• TXT
  • 存储文本信息
  • 常用于验证域名所有权、配置 SPF/DKIM/DMARC（反垃圾邮件）
• PTR (Pointer Record)
  • 反向解析，将 IP 地址映射回域名（用于邮箱服务器验证）

报文格式

1. 头部（Header）

​​固定 12 字节​​，包含控制信息和各部分的记录数：

• ​​标识符（Transaction ID）​​（16 位）：唯一标识查询与响应的匹配。
• ​​标志（Flags）​​（16 位）：包含多个控制字段：
  • ​​QR​​（1 位）：0 表示查询，1 表示响应。
  • ​​Opcode​​（4 位）：操作类型（如标准查询、反向查询）。
  • ​​AA​​（1 位）：权威回答（仅响应中有效）。
  • ​​TC​​（1 位）：截断标志（响应过长时置 1，需改用 TCP）。
  • ​​RD​​（1 位）：客户端请求递归查询。
  • ​​RA​​（1 位）：服务器支持递归查询。
  • ​​RCode​​（4 位）：响应码（如 0 无错误，3 域名不存在）。
• ​​问题数（QDCOUNT）​​（16 位）：问题部分的记录数（通常为 1）。
• ​​回答数（ANCOUNT）​​（16 位）：回答部分的资源记录数。
• ​​授权数（NSCOUNT）​​（16 位）：授权部分的记录数。
• ​​额外信息数（ARCOUNT）​​（16 位）：额外信息部分的记录数。

2. 问题部分（Question）

​​查询域名及相关信息​​，每个问题记录的格式：

• ​​查询域名（QNAME）​​：域名按标签分割（如 www.example.com 转换为 3www7example3com0），每个标签以长度前缀开头，末尾用 0 终止。
• ​​查询类型（QTYPE）​​（16 位）：记录类型（如 A=1，AAAA=28，MX=15）。
• ​​查询类（QCLASS）​​（16 位）：通常为 IN（Internet，值为 1）。

3. 回答（Answer）、授权（Authority）、额外信息（Additional）

这三个部分包含​​资源记录（Resource Record, RR）​​，格式相同：

• ​​域名（NAME）​​（可变长）：与查询域名相同，可能使用​​压缩格式​​（用偏移指针指向之前出现的位置，如 0xC00C 表示从报文第 12 字节开始）。
• ​​类型（TYPE）​​（16 位）：记录类型（同 QTYPE）。
• ​​类（CLASS）​​（16 位）：通常为 IN。
• ​​生存时间（TTL）​​（32 位）：缓存有效期（秒）。
• ​​数据长度（RDLENGTH）​​（16 位）：数据部分的字节数。
• ​​数据（RDATA）​​（可变长）：根据类型不同而不同：
  • ​​A 记录​​：IPv4 地址（4 字节）。
  • ​​AAAA 记录​​：IPv6 地址（16 字节）。
  • ​​CNAME 记录​​：别名域名（压缩格式）。
  • ​​MX 记录​​：邮件服务器优先级 + 域名。
  • ​​NS 记录​​：权威 DNS 服务器域名。

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​DNS-over-HTTPS（DoH）

• ​协议：通过 ​HTTPS 封装 DNS 查询，使用 ​TCP 443 端口​（与 HTTPS 网站共用端口）。
• ​特点：
  • 流量伪装成普通 HTTPS 流量，绕过防火墙或 ISP 的 DNS 审查。
  • 依赖 HTTP/2 或 HTTP/3 协议，支持多路复用和高效传输。
• ​示例：

请求：GET /dns-query?dns=... HTTP/2
主机：dns.google

DNS-over-TLS（DoT）

• ​协议：通过 ​TLS 加密的 TCP 连接，使用 ​TCP 853 端口。
• ​特点：
  • 专用端口易被识别和封锁（如某些国家/网络限制）。
  • 加密性等同于 DoH，但流量特征更明显。