阮曉龍

摘要：本文通過(guò)對(duì)DNS協(xié)議和DNS系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析，以及目前現(xiàn)有的DNS協(xié)議測(cè)試軟件進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種對(duì)DNS協(xié)議狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試的軟件。軟件可以實(shí)現(xiàn)不同類型記錄的檢測(cè)，并對(duì)響應(yīng)數(shù)據(jù)分析得到DNS服務(wù)器的訪問(wèn)狀態(tài)以及訪問(wèn)性能情況。實(shí)例證明，該軟件能很好地完成檢測(cè)與分析任務(wù)，方便對(duì)DNS服務(wù)器的運(yùn)行情況進(jìn)行正確評(píng)估。

關(guān)鍵詞：DNS協(xié)議；DNS報(bào)文；Whois信息查詢

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，Web業(yè)務(wù)的訪問(wèn)量大大增加，幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的Web訪問(wèn)量對(duì)DNS服務(wù)器的解析性能提出了更高要求。域名服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)中比較重要的基礎(chǔ)服務(wù)之一，DNS的解析服務(wù)性能影響著網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的服務(wù)質(zhì)量。

本文首先分析了DNS協(xié)議的業(yè)務(wù)流程，繼而引出一些常見(jiàn)的DNS協(xié)議測(cè)試軟件，通過(guò)這些測(cè)試軟件的對(duì)比得到新的需求，基于新的需求進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并將開(kāi)發(fā)的軟件投入各種場(chǎng)景的應(yīng)用，最后對(duì)軟件的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。研究表明，該軟件能很好地完成檢測(cè)與分析任務(wù)，為用戶在自主評(píng)估DNS服務(wù)器方面提供了較大的幫助和便利。

1DNS基本信息

1.1DNS概念

所謂DNS，是Domain Name System的英文縮寫，又稱域名系統(tǒng)。它在互聯(lián)網(wǎng)的作用是：把域名轉(zhuǎn)換成為網(wǎng)絡(luò)可以識(shí)別的IP地址。當(dāng)一臺(tái)主機(jī)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上的另一臺(tái)主機(jī)時(shí)，就需要知道對(duì)方的IP地址，而用戶只記得另一臺(tái)主機(jī)的域名，此時(shí)，用戶輸入域名后，本機(jī)就需要找到該域名對(duì)應(yīng)的IP地址是什么，這個(gè)過(guò)程，就叫做域名解析。

1.2DNS報(bào)文

DNS報(bào)文是DNS協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)，作為DNS協(xié)議的通信基礎(chǔ)，熟悉DNS的報(bào)文格式有助于理解DNS的工作原理。DNS報(bào)文分報(bào)頭和正文段兩部分，其中正文段分四類：查詢段、應(yīng)答段、授權(quán)段和附加段。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

DNS正文段中的查詢段用于主機(jī)向DNS服務(wù)器發(fā)送域名地址解析請(qǐng)求，應(yīng)答段、授權(quán)段和附加段用于DNS服務(wù)器返回域名地址解析的結(jié)果。

1.3DNS工作過(guò)程

DNS是一個(gè)分布式系統(tǒng)，它的管理與控制也是分布式的。當(dāng)一個(gè)用戶在訪問(wèn)一個(gè)域名地址時(shí)，DNS系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程如圖2所示：

當(dāng)DNS客戶端向域名服務(wù)器發(fā)出域名解析請(qǐng)求時(shí)，因?yàn)楸徽?qǐng)求的DNS都會(huì)有自己的資料庫(kù)，所以域名服務(wù)器會(huì)通過(guò)查找自己的資料庫(kù)來(lái)回應(yīng)此域名的真正IP地址。如果在自己的資料庫(kù)中沒(méi)有找到，DNS服務(wù)器則會(huì)向根域服務(wù)器請(qǐng)求協(xié)同尋找。

2 DNS測(cè)試軟件

2.1DNS測(cè)試軟件介紹

DNS測(cè)試軟件能夠幫助用戶方便的評(píng)估出某臺(tái)DNS服務(wù)器域名解析服務(wù)是否正常與高效。

2.2DNS測(cè)試軟件分類

在這里，將DNS測(cè)試軟件劃分為兩類，一種是在線DNS測(cè)試軟件，另一種是可單機(jī)運(yùn)行的DNS測(cè)試客戶端軟件。

在線版DNS測(cè)試軟件：只需在瀏覽器中輸入測(cè)試軟件的域名，即可實(shí)現(xiàn)DNS解析檢測(cè)，主要查詢公網(wǎng)中DNS服務(wù)的狀態(tài)；

客戶端版DNS測(cè)試軟件：線上可檢測(cè)公網(wǎng)DNS服務(wù)狀態(tài)，線下還能實(shí)現(xiàn)私網(wǎng)中DNS服務(wù)狀態(tài)的檢測(cè)。

2.3功能對(duì)比

兩種DNS測(cè)試軟件的功能對(duì)比如表1所示：

2.4DNS測(cè)試軟件的不足

對(duì)于在線版DNS測(cè)試軟件來(lái)說(shuō)，依賴互聯(lián)網(wǎng)既是優(yōu)勢(shì)，也是不足，它只能檢測(cè)公網(wǎng)上已有的DNS服務(wù)器，而不能對(duì)校園網(wǎng)等類型的內(nèi)部DNS服務(wù)器進(jìn)行檢測(cè)?？蛻舳税鍰NS測(cè)試軟件又大多是國(guó)外產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)的易用性較差，且軟件太大，且需要安裝。

3DNS測(cè)試軟件的需求

3.1定位

DNS測(cè)試軟件是一種客戶端軟件，功能多易用性強(qiáng)，支持中文。

3.2功能需求

DNS測(cè)試軟件的功能需求如下：

（1）軟件的界面友好，簡(jiǎn)明，易用，使用戶能夠輕松的進(jìn)行操作。

（2）軟件的可靠性高，能夠充分保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，以便準(zhǔn)確的判斷出DNS服務(wù)器的狀態(tài)特征。

（3）能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)指定記錄在本地DNS服務(wù)器、公共DNS服務(wù)器和指定DNS服務(wù)器下的解析測(cè)試。

（4）能夠?qū)τ蛎鶎俚淖?cè)信息等進(jìn)行查詢，并保證查詢結(jié)果實(shí)時(shí)準(zhǔn)確。

3.3軟件的價(jià)值

DNS測(cè)試軟件可方便快捷的實(shí)現(xiàn)DNS服務(wù)檢測(cè)，即使在公網(wǎng)斷開(kāi)的情況下，也能準(zhǔn)確的分析本地DNS服務(wù)器的內(nèi)網(wǎng)解析能力，可幫助用戶在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，檢測(cè)DNS服務(wù)器的生存狀態(tài)，為故障排除提供依據(jù)。

4DNS測(cè)試軟件的實(shí)現(xiàn)

4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1.1技術(shù)路線

軟件結(jié)構(gòu)采用單機(jī)客戶端模式，使用WPF開(kāi)發(fā)。

4.1.2邏輯結(jié)構(gòu)

該軟件通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)/路由器向目標(biāo)DNS服務(wù)器發(fā)送解析請(qǐng)求，DNS服務(wù)器進(jìn)行響應(yīng)并將請(qǐng)求數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)/路由器返回給DNS協(xié)議分析軟件。結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：

4.2功能設(shè)計(jì)

4.2.1功能層次結(jié)構(gòu)

HTTP協(xié)議分析軟件功能結(jié)構(gòu)層次圖如圖4所示：

4.2.2原型設(shè)計(jì)

DNS協(xié)議分析軟件的原型設(shè)計(jì)圖如5-圖8所示：

4.3軟件關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)

DNS測(cè)試軟件的記錄測(cè)試功能關(guān)鍵代碼摘錄如下：

//判斷是否為本機(jī)首選DNS服務(wù)器

if（cbDNSserver.SelectedIndex=0）

//得到描述本地計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)接口的對(duì)象

N etworkIntertacell adapters=NetworkIntertace.GetAllNetworkInterfaces（）；

//得到描述此網(wǎng)絡(luò)接口的配置的對(duì)象

IPInterfaceProperties adapterProperties=adapt-ers[0】.GetlPProperties（）；

//獲取此接口的域名系統(tǒng)（DNS）服務(wù)器的首個(gè)地址

dnsname—adapterProperties.DnsAddresses[0].ToString（）；

//從選中的下拉列表值中查找出公共域名系統(tǒng)（DNs）服務(wù)器地址的開(kāi)始位置

int m—ebDNSserver.SelectedValue.ToString（）.Indexof（”（”）；

//從選中的下拉列表值中查找出公共域名系統(tǒng)（DNs）服務(wù)器地址的結(jié)束位置

int n—cbDNSserver.SelectedValue.ToString（）.Indexof（”）”）；

//篩選出公共域名系統(tǒng)（DNS）服務(wù)器地址

dnsname—cbDNSserver.SelectedValue.ToString（）.Substring（m+1，n-m-1）；

//添加DNS記錄測(cè)試結(jié)果列表的表頭

dt.Rows.Add（"DNs記錄"，"記錄類型"，"解析結(jié)果"，"TTL"）；

//聲明一個(gè)自定義的DNS對(duì)象

MyDns mydns=new MyDns（）；

//查詢A類型的DNS記錄

if（！mydns.Search（host，QueryType.A，dnsname，null））

//不存在時(shí)，提示服務(wù)器返回碼

Message-Box.Show（mydns.headeERCODE.ToString（））；

4.4軟件交互設(shè)計(jì)

DNS協(xié)議分析軟件包含軟件主頁(yè)、DNS記錄測(cè)試、Whois信息查詢?nèi)齻€(gè)部分，其交互設(shè)計(jì)為：

1.軟件主頁(yè)

DNS協(xié)議分析軟件的軟件主頁(yè)，介紹了DNS協(xié)議分析軟件的功能詳情，如圖9所示：

2.DNS記錄測(cè)試

DNS協(xié)議分析軟件的DNS記錄測(cè)試，在輸入DNS記錄并選擇指定DNS服務(wù)器后，將會(huì)使用指定的DNS服務(wù)器對(duì)輸入的DNS記錄進(jìn)行解析測(cè)試，并以將測(cè)試結(jié)果以列表方式展示出來(lái)，交互界面如圖10-圖12所示：

3.Whois信息查詢

Whois信息查詢，輸入域名后，可對(duì)該域名的公共Whois信息進(jìn)行查詢，并對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行展示，交互界面圖13所示：

4.5軟件測(cè)試

DNS協(xié)議分析軟件的軟件測(cè)試為功能確認(rèn)測(cè)試，具體方法如下：

1.雙擊軟件運(yùn)行，出現(xiàn)歡迎界面；

2.點(diǎn)擊“DNS記錄測(cè)試”，輸入DNS記錄，這里以www.baidu.com為例，測(cè)試結(jié)果如圖14所示：

3.點(diǎn)擊“Whois信息查詢”，輸入域名信息，進(jìn)行域名公共Whois信息查詢，這里以sina.com.cn為例，測(cè)試結(jié)果如圖15所示：

5軟件應(yīng)用與分析

5.1典型應(yīng)用一：檢測(cè)本地DNS服務(wù)器的可用

性

應(yīng)用場(chǎng)景：校園網(wǎng)中，一般用戶若要上網(wǎng)，需要使用校園網(wǎng)的DNS服務(wù)器提供服務(wù)，此時(shí)，可使用DNS協(xié)議測(cè)試軟件檢測(cè)本地校園網(wǎng)DNS服務(wù)器的名稱和可用性。

操作方法：

第一步：在電腦上上雙擊DNS協(xié)議測(cè)試軟件運(yùn)行，出現(xiàn)軟件主頁(yè)后；

第二步：選擇DNS記錄測(cè)試，之后在DNS記錄的輸入框中填寫一個(gè)域名（最好是知名網(wǎng)站的域名信息，如“www.baidu.com”）；

第三步：選擇默認(rèn)的DNS服務(wù)器地址，即本機(jī)首選DNS服務(wù)器；

第四步：點(diǎn)擊“開(kāi)始測(cè)試”按鈕，等待測(cè)試結(jié)果；

第五步：查看DNS記錄解析結(jié)果，其中，軟件的中間左側(cè)部分顯示DNS解析服務(wù)器信息，即本機(jī)首選DNS服務(wù)器地址；中間右側(cè)部分顯示DNS記錄測(cè)試結(jié)果，呈列表形式，若解析成功，會(huì)出現(xiàn)該DNS記錄相應(yīng)的解析結(jié)果，說(shuō)明本機(jī)首選DNS服務(wù)器狀態(tài)為可用，測(cè)試結(jié)果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結(jié)果和TTL，其中TTL值越小，說(shuō)明本機(jī)首先DNS服務(wù)器解析效率越高；若解析失敗，說(shuō)明本機(jī)首先DNS服務(wù)器狀態(tài)不可用。

最后，還可以重新輸入其他DNS記錄，重復(fù)二、三、四、五步來(lái)進(jìn)行排他性測(cè)試，測(cè)試中使用的DNS記錄數(shù)越多，知名度越高，測(cè)試的結(jié)果就越準(zhǔn)確。

操作截圖：

使用價(jià)值：軟件操作簡(jiǎn)單，結(jié)果分析明了，可以簡(jiǎn)單直接的查看到本機(jī)首選DNS服務(wù)器的信息和狀態(tài)，并可對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析得到本機(jī)首選DNS服務(wù)器解析的準(zhǔn)確度和性能。

5.2典型應(yīng)用二：本地DNS服務(wù)器故障，選擇

最優(yōu)的公共DNS服務(wù)器使用

應(yīng)用場(chǎng)景：在我們的日常生活中，當(dāng)遇到上網(wǎng)高峰期時(shí)，因同時(shí)上網(wǎng)用戶量過(guò)多，本地DNS服務(wù)器承擔(dān)的壓力較大，會(huì)造成相應(yīng)的解析效率下降或不穩(wěn)定等故障，此時(shí)可適時(shí)選擇其他公共DNS服務(wù)器來(lái)保證本機(jī)上網(wǎng)的正常。

操作方法.

第一步：在電腦上雙擊DNS協(xié)議測(cè)試軟件運(yùn)行，出現(xiàn)軟件主頁(yè)后；

第二步：選擇DNS記錄測(cè)試，之后在DNS記錄的輸入框中填寫一個(gè)域名（最好是知名網(wǎng)站的域名信息，如“www.baidu.com”）；

第三步：選擇一條軟件收錄的公共DNS服務(wù)器地址；

第四步：點(diǎn)擊“開(kāi)始測(cè)試”按鈕，等待測(cè)試結(jié)果；

第五步：查看DNS記錄解析結(jié)果，其中，軟件的中間左側(cè)部分顯示DNS解析服務(wù)器信息，即所選的公共DNS服務(wù)器地址；中間右側(cè)部分顯示DNS記錄測(cè)試結(jié)果，呈列表形式，若解析成功，會(huì)出現(xiàn)該DNS記錄相應(yīng)的解析結(jié)果，說(shuō)明該公共DNS服務(wù)器狀態(tài)為可用，測(cè)試結(jié)果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結(jié)果和TTL，其中TTL值越小，說(shuō)明此公共DNS服務(wù)器解析效率越高；若解析失敗，說(shuō)明所選公共DNS服務(wù)器狀態(tài)不可用。

之后，依次選擇其他公共DNS服務(wù)器進(jìn)行測(cè)試，重復(fù)三、四、五步來(lái)進(jìn)行對(duì)比性測(cè)試，最后根據(jù)對(duì)比測(cè)試結(jié)果，選擇一條解析效率最高的公共DNS服務(wù)器使用。

操作截圖：

使用價(jià)值：軟件收錄的有知名的公共DNS服務(wù)器，通過(guò)簡(jiǎn)單的對(duì)比性測(cè)試，即可選擇出最優(yōu)的DNS服務(wù)器來(lái)使用。

5.3典型應(yīng)用三：自定義DNS服務(wù)器的檢測(cè)

應(yīng)用場(chǎng)景：在實(shí)驗(yàn)室中，內(nèi)網(wǎng)中的某臺(tái)DNS服務(wù)器，需對(duì)其進(jìn)行可用性檢測(cè)，因無(wú)法連接公共網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)就可選用DNS測(cè)試軟件來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

操作方法：

第一步：在電腦上上雙擊DNS協(xié)議測(cè)試軟件運(yùn)行，出現(xiàn)軟件主頁(yè)；

第二步：選擇DNS記錄測(cè)試，之后在DNS記錄的輸入框中填寫一個(gè)實(shí)驗(yàn)室域名（需另行配置）；

第三步：選擇指定DNS服務(wù)器地址，即將復(fù)選框選中后，輸入自定義DNS服務(wù)器地址；

第四步：點(diǎn)擊“開(kāi)始測(cè)試”按鈕，等待測(cè)試結(jié)果；

第五步：查看DNS記錄解析結(jié)果，其中，軟件的中間左側(cè)部分顯示DNS解析服務(wù)器信息，即本機(jī)首選DNS服務(wù)器地址；中間右側(cè)部分顯示DNS記錄測(cè)試結(jié)果，呈列表形式，若解析成功，會(huì)出現(xiàn)該DNS記錄相應(yīng)的解析結(jié)果，說(shuō)明白定義的DNS服務(wù)器狀態(tài)為可用，測(cè)試結(jié)果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結(jié)果和TTL，其中TTL值越小，說(shuō)明白定義的DNS服務(wù)器解析效率越高；若解析失敗，說(shuō)明白定義的DNS服務(wù)器狀態(tài)不可用。

操作截圖：

使用價(jià)值：在離線的局域網(wǎng)中，只需簡(jiǎn)單的操作，即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部DNS服務(wù)器的可用性檢測(cè)。

5.4典型應(yīng)用四：域名Whois信息查詢

應(yīng)用場(chǎng)景：域名Whois信息作為域名的身份簡(jiǎn)介，要對(duì)其進(jìn)行精確查詢時(shí)，就可選用DNS測(cè)試軟件來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

操作方法：

第一步：在電腦上上雙擊DNS協(xié)議測(cè)試軟件運(yùn)行，出現(xiàn)軟件主頁(yè)后；

第二步：選擇Whois信息查詢，之后在域名信息的輸入框中填寫一個(gè)域名；

第三步：選擇指定DNS服務(wù)器地址，即將復(fù)選框選中后，輸入自定義DNS服務(wù)器地址；

第四步：點(diǎn)擊“開(kāi)始測(cè)試”按鈕，等待測(cè)試結(jié)果；

第五步：查看DNS記錄解析結(jié)果，其中，軟件的中間左側(cè)部分顯示DNS解析服務(wù)器信息，即本機(jī)首選DNS服務(wù)器地址；中間右側(cè)部分顯示DNS記錄測(cè)試結(jié)果，呈列表形式，若解析成功，會(huì)出現(xiàn)該DNS記錄相應(yīng)的解析結(jié)果，說(shuō)明白定義的DNS服務(wù)器狀態(tài)為可用，測(cè)試結(jié)果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結(jié)果和TTL，其中TTL值越小，說(shuō)明白定義的DNS服務(wù)器解析效率越高；若解析失敗，說(shuō)明白定義的DNS服務(wù)器狀態(tài)不可用。

操作截圖：使用價(jià)值：在離線的局域網(wǎng)中，只需簡(jiǎn)單的操作，即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部DNS服務(wù)器的可用性檢測(cè)。

6結(jié)論

6.1成果

通過(guò)對(duì)常用DNS測(cè)試軟件的對(duì)比分析，指出這些工具的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行需求分析設(shè)計(jì)出軟件的功能框架，然后對(duì)需求進(jìn)行細(xì)化處理并實(shí)現(xiàn)功能，最后進(jìn)行uI設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、軟件測(cè)試并將軟件投入使用。

軟件完成之后面對(duì)互聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)，在互聯(lián)網(wǎng)上提供免費(fèi)下載。為互聯(lián)網(wǎng)上的用戶提供一個(gè)操作簡(jiǎn)單，體驗(yàn)良好的DNS協(xié)議分析軟件。

通過(guò)對(duì)DNS協(xié)議分析軟件應(yīng)用舉例，將用戶在日常網(wǎng)絡(luò)使用和管理中遇到的DNS服務(wù)相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行闡述和分析，并說(shuō)明如何使用該軟件進(jìn)行解決，為用戶提供了較大的幫助和便利，提高了用戶在DNS協(xié)議方面的知識(shí)和技能。

6.2進(jìn)一步完善計(jì)劃

1.現(xiàn)有功能優(yōu)化。對(duì)軟件現(xiàn)有的功能進(jìn)行優(yōu)化，修正使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的功能錯(cuò)誤，并對(duì)原有功能的性能進(jìn)行優(yōu)化，確保軟件在運(yùn)行過(guò)程中更加高效、快速。

2.新功能擴(kuò)展。對(duì)軟件原有的功能進(jìn)行豐富性擴(kuò)展，增加公共DNS服務(wù)器的智能對(duì)比分析，幫助用戶更加快捷的選擇使用；增加DNS記錄測(cè)試的性能測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)指定DNS服務(wù)器的性能測(cè)試。

3.現(xiàn)有功能深化。對(duì)DNS協(xié)議進(jìn)行更加深入的研究與探索，剖析DNS協(xié)議的解析原理，以進(jìn)一步提高DNS協(xié)議測(cè)試軟件功能的健壯性，智能性與高效性，以適應(yīng)IPv6普及和應(yīng)用的大勢(shì)所趨。