DNS協定 11-1 DNS簡介 11-7 DNS資源記錄 11-2 DNS的架構 11-8 DNS客戶端的驗證 11-3 階層且分散式的資料庫 11-4 DNS的查詢 11-5 遞迴查詢與反覆查詢 11-6 DNS伺服器的種類 11-7 DNS資源記錄 11-8 DNS客戶端的驗證 11-9 DNS的封包格式 11-10 DNS封包的擷取分析

11-1 DNS簡介 DNS的主要功能，就是以較容易記住的FQDN轉換成為電腦使用的IP位址，而避免一長串需記住的數字號碼。 DNS系統由DNS伺服器和DNS客戶端主機組成。當客戶端主機輸入一個FQDN後，會向DNS伺服器要求查詢此FQDN的IP位址，稱為前向名稱查詢(Forward Name Query)，伺服器會至資料庫找出對應的IP位址並回覆給客戶端，稱為前向名稱解析(Forward Name Resolution)。 FQDN是由主機名稱加上網域名稱，再加上根網域「.」所組成，以「www.hinet.net.」為例，www代表這部Web伺服器的主機名稱；hinet.net則代表此部伺服器的網域名稱，以及最後的那一點「.」代表在整個DNS架構中位於樹狀階層中的最上層的根網域。

範例1：若FQDN為「www. google. com. tw」所對應的IP位址為「61. 224. 52 解 DNS客戶端會依據FQDN向DNS伺服器要求查詢此FQDN的IP位址，因而伺服器會去對照其資料庫內的資料，若FQDN為「www.google.com.tw」，則會在「.google.com.tw」網域內的DNS伺服器內找到一筆www的主機對應到IP位址為「61.224.52.23」的記錄。 DNS 處理反向查詢時， 就必須將I P 位址反向安排， 再附加上in-addr及arpa這兩標記， 才能為反向網域所作業。因此，DNS 解析器收到IP位址為「61.224.52.23」，解析器會將它變成「23.52.224.61.in-addr.arpa」，然後送到本地的網域伺服器，找到一筆記錄「23」對應到「www.google.com.tw」的資料。

11-2 DNS的架構 DNS架構分為4層，由上而下分別是根網域(root domain)、頂層網域(top level domain)、第二層網域(second level domain)和主機。舉例來說，一家公司有一部主機的網域名稱為acc.topic.com，其中的com為頂層網域；topic為com的子網域；acc則為topic.com這個網域內的一個主機名稱。 根網域管理下層稱為頂層網域(Top Level Domain；TLD)，TLD又分為通用頂層網域，英文簡稱為gTLD(generic TLD)，以及國碼頂層網域，英文簡稱為ccTLD(country code TLD)。前者的名稱是以組織性質來區分，例如com(商業)、edu(教育)、gov(政府)、int(國際組織)、mil(軍方)、net(網路中心)、org(組織機構)等，如圖11-1及表11-1所示；後者是以國家為分類的，例如：cn代表中國大陸、tw代表台灣、jp代表日本、ca代表加拿大，如圖11-2所示。

第二層網域 在台灣採用的頂層網域是依據c cTLD方式來命名， 即「. tw」網域。第二層網域則是以組織性質區分的.com、.org等網域；再細分下去的網域也全都歸類在第二層網域。

DNS Zone

11-3 階層且分散式的資料庫

範例2：參考圖11-5，用戶端(或稱客戶端)如何知道www.google.com主機的IP位址。 解 首先，用戶端向根伺服器詢問該網域名稱是記錄在哪一部com DNS伺服器，然後用戶端從com DNS伺服器得知google.com DNS伺服器，最後用戶端向google.com DNS伺服器查詢而得到www. google.com的IP位址。

11-4 DNS的查詢 當客戶端需要查詢一個FQDN對應的IP位址時，會交由DNS解析器來負責查詢，而解析器會先去「DNS解析器的快取(DNS Resolver Cache)」查詢，如果無法從快取得到所要的資訊，才向指定的DNS伺服器查詢。

範例3：圖11-8中的chen.tti.edu主機要求查詢yuan.flag.free.edu的位址。 解 假設本地DNS伺服器稱為dns.tti.edu；官方DNS伺服器稱為dns.flag.free.edu。圖11-8共分成10步驟，使得chen.tti.edu的主機可得知yuan.flag.free.edu主機的IP位址。 步驟1：主機chen.tti.edu會先送出DNS查詢訊息至本地DNS伺服器dns.tti.edu。注意：DNS查詢訊息包含目的端的主機名稱yuan.flag.free.edu。 步驟2：本地DNS伺服器會將DNS要求查詢訊息轉送至根DNS伺服器。 步驟3：根DNS伺服器會將負責edu的TLD DNS伺服器清單回應給本地DNS伺服器。 步驟4：本地DNS伺服器dns.tti.edu重送要求查詢訊息至其中一部TLD DNS伺服器。

步驟5：但TLD DNS伺服器只知道其中一部中間DNS伺服器dns. free. edu才能得知yuan. flag. free 步驟5：但TLD DNS伺服器只知道其中一部中間DNS伺服器dns.free.edu才能得知yuan.flag.free.edu主機的IP位址。 步驟6：本地DNS伺服器dns.tti.edu重送要求查詢訊息至中間TLD DNS伺服器dns.free.edu。 步驟7：當中間DNS伺服器dns.free.edu接收到dns.tti.edu的主機查詢，結果發現此主機要找的官方DNS伺服器是dns.flag.free.edu，而它的IP位址也會傳回給dns.tti.edu。 步驟8：於是本地DNS伺服器dns.tti.edu重送要求查詢訊息至dns.flag.free.edu。 步驟9：dns.flag.free.edu會回應本地DNS伺服器所要求查詢的相關資訊。 步驟10：本地DNS伺服器會將得到的IP位址(指yuan.flag.free.edu)傳給發出此要求查詢的主機chen.tti.edu。

11-5 遞迴查詢與反覆查詢 當本地DNS伺服器接收到客戶端查詢時，必須要回覆客戶端所要查詢(可能先透過DNS解析器的快取查詢)的主機名稱解析所對應的IP位址，若找不到對應的資料，也不會通知客戶端去查詢另一部DNS伺服器，像這種會增加DNS伺服器在名稱解析時的負擔，使其更為吃重的查詢稱為遞迴查詢(Recursive Query)。例如：在圖11-8的步驟1的主機chen.tti.edu送出DNS查詢訊息至本地DNS伺服器就屬此查詢。但接下來的步驟2至10都是用在進行伺服器對伺服器之間的查詢動作，且回覆均直接傳回給本地DNS伺服器chen.tti.edu，像這樣反覆的查詢稱為循環查詢(Iterative Query)。

11-6 DNS伺服器的種類 主要名稱伺服器 次要名稱伺服器 快取伺服器

11-7 DNS資源記錄 SOA(Start Of Authority；起始授權) NS(Name Server；名稱伺服器) A(Address；位址) AAAA(Address；位址) PTR(Pointer；反向查詢指標) CNAME(Canonical Name；別名) MX(Mail Exchanger；郵件交換器) HINFO(Host Information；主機資訊)

11-8 DNS客戶端的驗證

11-9 DNS的封包格式

Query Identifier(Query ID，查詢編號)佔16bits 　用戶端每次送出要求查詢封包時會自動產生此編號；而伺服器會複製此編號到回覆的封包，用戶端也可依此編號辨認是回覆哪一個查詢封包。 Query/Response(QR)佔1bit 　0代表要求查詢封包；1代表回覆封包。 OP Codes(Operation Codes，操作碼)佔4bits 　用來識別DNS封包的類型。注意：標準查詢包含前向查詢、逆向查詢與反向查詢。反向查詢已取代逆向查詢(逆向查詢已不再使用)，如表11-2所示。

Flags佔4bitz s 　由左至右各佔1bit，分別是AA (Authoritative Answer)、TC (Truncation)、RD(Recursion Desired)、RA (Recursion Available)，如表11-3所示。

Reserved佔3bits 　保留未用，欄位值全為0。 RCode(Return Code)佔4bits 　指出DNS查詢時，回覆封包會通知所發生的錯誤訊息，如表11-4所示。注意：6-15保留未用。

Question Section、Answer Section、Authority Section、Additional Records Section各佔32bits 　共4個Section，每一Section又分為NAME、TYPE、CLASS等3個子欄位，分別作為查詢、回應、授權、額外記錄等封包的資訊。至於Question Count佔16bits，用來存放Question Section欄位的資料筆數。其他依序為：Answer RR Count佔16bits，用來存放Answer Section欄位的資料筆數，Authority RR Count佔16bits，用來存放Authority Section欄位的資料筆數，以及Additional RR Count，用來存放Additional Section欄位的資料筆數。

11-10 DNS封包的擷取分析

圖11-13 本地伺服器向客戶端回覆