golang实现dns域名解析（一）

　　本文将详细讲解如何用go语言一步一步实现dns域名解析的过程，并简单介绍点dns有关的知识，直接开始正题吧。

　　首先我们要了解dns解析的过程，没有了解的请看这里DNS入门（转）很详细。扫盲结束后，我们需要了解下dns报文格式，知道了报文的格式是怎样的，才可以写代码构造dns请求包：    

　　dns请求和应答都是用相同的报文格式，分成5个段（有的报文段在不同的情况下可能为空），如下：         

　　

　　Header段是报文的头部，它定义了报文是请求还是应答，也定义了其他段是否需要存在，以及是标准查询还是其他。     

　　Header包含如下字段：

　　       

　　各字段分别解释如下：

　　ID:请求客户端设置的16位标示，服务器给出应答的时候会带相同的标示字段回来，这样请求客户端就可以区分不同的请求应答了。

　　QR:1个比特位用来区分是请求（0）还是应答（1）。

　　OPCODE:4个比特位用来设置查询的种类，应答的时候会带相同值，可用的值如下： 0 标准查询 (QUERY) 1 反向查询 (IQUERY) 2 服务器状态查询 (STATUS) 3-15保留值，暂时未使用

　　AA:授权应答(Authoritative Answer) - 这个比特位在应答的时候才有意义，指出给出应答的服务器是查询域名的授权解析服务器。注意因为别名的存在，应答可能存在多个主域名，这个AA位对应请求名，或者应答中的第一个主域名。

　　TC:截断(TrunCation) - 用来指出报文比允许的长度还要长，导致被截断。   

　　RD:期望递归(Recursion Desired) - 这个比特位被请求设置，应答的时候使用的相同的值返回。如果设置了RD，就建议域名服务器进行递归解析，递归查询的支持是可选的。   

　　RA:支持递归(Recursion Available) - 这个比特位在应答中设置或取消，用来代表服务器是否支持递归查询。   

　　Z:保留值，暂时未使用。在所有的请求和应答报文中必须置为0。   

　　RCODE:应答码(Response code) - 这4个比特位在应答报文中设置，代表的含义如下：

　　　　0 没有错误。

　　　　1 报文格式错误(Format error) - 服务器不能理解请求的报文。

　　　　2 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。

　　　　3 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。

　　　　4 没有实现(Not Implemented) - 域名服务器不支持查询类型。

　　　　5 拒绝(Refused) - 服务器由于设置的策略拒绝给出应答。比如，服务器不希望对某些请求者给出应答，或者服务器不希望进行某些操作（比如区域传送zone transfer）。

　　　　6-15 保留值，暂时未使用。

　　QDCOUNT 无符号16位整数表示报文请求段中的问题记录数。

　　ANCOUNT 无符号16位整数表示报文回答段中的回答记录数。

　　NSCOUNT 无符号16位整数表示报文授权段中的授权记录数。

　　ARCOUNT 无符号16位整数表示报文附加段中的附加记录数。

　　根据这些，dns头部的数据结构可以定义如下：

　　type dnsHeader struct {

   　　 Id                                 uint16

  　　  Bits                               uint16

 　　   Qdcount, Ancount, Nscount, Arcount uint16

　　}

　　构造头部信息我们主要处理Bits，可以直接根据需求对相应位置值，也可以定义好每一个字段，通过移位的方式然后相加构造请求的头部各个字段。推荐后一种方法，这样就有：

    　　header.Bits = QR<<15 + OperationCode<<11 + AuthoritativeAnswer<<10 + Truncation<<9 + RecursionDesired<<8 + RecursionAvailable<<7 + ResponseCode

    其他的头部信息就比较简单了：

　　requestHeader := dnsHeader{

        Id:      0x0010,

        Qdcount: 1,

        Ancount: 0,

        Nscount: 0,

        Arcount: 0,

　　}

　　报文头搞定后，接下来就是查询问题Question：

　　Question段描述了查询的问题，包括查询类型(QTYPE)，查询类(QCLASS)，以及查询的域名(QNAME)。字段含义如下   QNAME：域名被编码为一些labels序列，每个labels包含一个字节表示后续字符串长度，以及这个字符串，以0长度和空字符串来表示域名结束。注意这个字段可能为奇数字节，不需要进行边界填充对齐。   QTYPE：2个字节表示查询类型，.取值可以为任何可用的类型值，以及通配码来表示所有的资源记录。   QCLASS：2个字节表示查询的协议类，比如，IN代表Internet。所以我们直接定义查询的结构体如下：

　　type dnsQuery struct {

    　　QuestionType  uint16

    　　QuestionClass uint16

　　}

查询的域名不定义在查询的结构体中，由函数接收参数的方式接收。

　　剩下的3个段包含相同的格式:一系列可能为空的资源记录(RRs)。Answer段包含回答问题的RRs；授权段包含授权域名服务器的RRs；附加段包含和请求相关的，但是不是必须回答的RRs。而在发送请求的时候，我们是发起请求方，所以这些字段放空就好。

完整代码：

// 002 project main.go
package main

import (
    "bytes"
    "encoding/binary"
    "fmt"
    "net"
    "strings"
    "time"
)

type dnsHeader struct {
    Id                                 uint16
    Bits                               uint16
    Qdcount, Ancount, Nscount, Arcount uint16
}

func (header *dnsHeader) SetFlag(QR uint16, OperationCode uint16, AuthoritativeAnswer uint16, Truncation uint16, RecursionDesired uint16, RecursionAvailable uint16, ResponseCode uint16) {
    header.Bits = QR<<15 + OperationCode<<11 + AuthoritativeAnswer<<10 + Truncation<<9 + RecursionDesired<<8 + RecursionAvailable<<7 + ResponseCode
}

type dnsQuery struct {
    QuestionType  uint16
    QuestionClass uint16
}

func ParseDomainName(domain string) []byte {
    var (
        buffer   bytes.Buffer
        segments []string = strings.Split(domain, ".")
    )
    for _, seg := range segments {
        binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, byte(len(seg)))
        binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, []byte(seg))
    }
    binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, byte(0x00))

    return buffer.Bytes()
}
func Send(dnsServer, domain string) ([]byte, int, time.Duration) {
    requestHeader := dnsHeader{
        Id:      0x0010,
        Qdcount: 1,
        Ancount: 0,
        Nscount: 0,
        Arcount: 0,
    }
    requestHeader.SetFlag(0, 0, 0, 0, 1, 0, 0)

    requestQuery := dnsQuery{
        QuestionType:  1,
        QuestionClass: 1,
    }

    var (
        conn   net.Conn
        err    error
        buffer bytes.Buffer
    )

    if conn, err = net.Dial("udp", dnsServer); err != nil {
        fmt.Println(err.Error())
        return make([]byte, 0), 0, 0
    }
    defer conn.Close()

    binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, requestHeader)
    binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, ParseDomainName(domain))
    binary.Write(&buffer, binary.BigEndian, requestQuery)

    buf := make([]byte, 1024)
    t1 := time.Now()
    if _, err := conn.Write(buffer.Bytes()); err != nil {
        fmt.Println(err.Error())
        return make([]byte, 0), 0, 0
    }
    length, err := conn.Read(buf)
    t := time.Now().Sub(t1)
    return buf, length, t
}
func main() {
    remsg, n, _ := Send("114.114.114.114:53", "www.baidu.com")
    fmt.Println(remsg, n)
}

抓个包看看：

 

这是发出去的，看看详细的Questions信息：

 

我们设置的请求类型是1,class是1，意味着是请求A记录，class IN。下一节我们在来讨论下如何处理服务器端响应的内容。