[Wireshark Lab v8.1] Lab：DNS

[Wireshark Lab v8.1] Lab 翻译与解题.

以下实验步骤均来自实验指导手册。
实验指导手册下载地址：Jim Kurose Homepage (umass.edu)

Lab DNS

在图书的2.4章讲到了 Domain Name System(DNS)协议, 它将域名解析为 IP 地址, 在因特网技术设施上扮演了关键性角色. 在本次实验中, 我们将从客户端对DNS进行更进一步探讨. 回想一下，客户端在 DNS 中的角色相对简单——客户端向其本地 DNS 服务器发送查询，并收到回复。 正如教科书中的图 2.19 和 2.20 所示，很多事情都在“幕后”进行，DNS 客户端不可见，因为分层 DNS 服务器相互通信以递归或迭代地解析客户端的 DNS 查询。 然而，从 DNS 客户端的角度来看，该协议非常简单——向本地 DNS 服务器制定查询并从该服务器接收响应。

在进行本次实验之前, 你应该需要重新回顾第 2.4章关于DNS的内容. 具体的, 需要回顾本地DNS服务器,DNS缓存,DNS记录和消息和消息中的类型域.

1. nslookup

让我们通过使用nslookup命令开始我们对 DNS 的学习，该命令将调用底层 DNS 服务来实现其功能。nslookup命令在大多数 Microsoft、Apple IOS 和 Linux 操作系统中都可用。 要运行nslookup，您只需操作系统对应的终端窗口键入nslookup命令。

在其最基本的操作中，nslookup允许运行它的主机查询任何指定的 DNS 服务器以获取 DNS 记录。被查询的DNS服务器可以是根DNS服务器、顶级域名（TLD）DNS服务器、权威DNS服务器或中间DNS服务器（这些术语的定义见教科书）。例如，nslookup可用于检索将主机名（例如 www.nyu.edu）映射到其 IP 地址的“Type=A”DNS 记录。为完成此任务，nslookup向指定的 DNS 服务器（或如果未指定特定的 DNS 服务器, 则是运行nslookup的主机的默认本地 DNS 服务器）发送 DNS 查询，从该 DNS 服务器接收 DNS 响应，然后显示结果。

让我们来试试nslookup吧！我们将首先在位于马萨诸塞大学 (UMass) 校园计算机科学系的 newworld.cs.umass.edu 主机上的 Linux 命令行上运行nslookup，其中本地名称服务器名为 primo.cs.umass.edu (其 IP 地址为 128.119.240.1).

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在这个例子中, nslookup 带有一个指定主机名(www.nyu.edu)的参数. 因此命令的含义为“请告诉我主机www.nyu.edu的IP地址”. 如图中所显示的那样, 命令的响应携带了两部分信息 1. 给出相应的 DNS 服务器的 IP 地址, 在这个例子中是 UMass 的本地 DNS 服务器, 2. 解析出来的 DNS 记录, www.nyu.edu 典型的主机名和IP地址, 你可能注意到了有两个主机名到IP的映射. 第一个(216.165.47.12)是在IPv4地址下的点十分制表示, 第二个)(2607:f600:1002:6113::100)是一个更长更复杂的IPv6地址. 我们将在第四章学习到 IPv4 和 IPv6 与它们不同的地址表示法, 现在我们主要关注更常见的 IPv4 就好.

尽管响应结果是来自于UMass本地DNS服务器(128.119.240.1), 但也很有可能经过了由书中2.4节描述的中间DNS服务器迭代访问的过程.

通过-type=A参数可以指定类型服务器的响应, 比如-type=NS它将返回一个权威的(authoritative)DNS服务器的主机名和IP地址, 该DNS服务器知道如何在权威服务器域名下获取指定主机的IP地址.

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在图2所示的例子中, 我们对nslookup命令使用了-type=NS和nyu.edu选项, 这会导致 nslookup 向默认的本地 DNS 服务器发送对类型 NS 记录的查询。换句话说，查询是说，“请将 nyu.edu 的权威 DNS 的主机名发送给我”。（当不使用-type选项时，nslookup使用默认值，即查询A类记录。）上面截图中显示的答案首先表示提供答案的DNS服务器（这是默认的本地UMass DNS 服务器，地址为 128.119.240.1) 以及三个 NYU DNS 名称服务器。这些服务器中的每一个确实是纽约大学校园主机的权威 DNS 服务器。但是，nslookup 也表明答案是“非权威的”，这意味着该答案来自某个服务器的缓存，而不是来自权威的 NYU DNS 服务器。最后，答案还包括纽约大学权威 DNS 服务器的 IP 地址。 （即使 nslookup 生成的 type-NS 查询没有明确要求 IP 地址，本地 DNS 服务器也“自动”返回这些，并且由nslookup显示结果。）

nslookup 还有很多额外的选项, 10个最著名的nslookup用法 和 man页面

之后, 我们有时可能会对ip地址绑定的域名感兴趣, nslookup也支持这种被叫做反向DSN查找的操作, 如图3, 将IP地址作为nslookup的参数, 就会返会它对应的主机名.

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现在我们对nslookup有了一个基本的了解, 是时候在自己的设备上尝试一下了.

  1. 运行nslookup 来获得 Indian Institute of Technology in Bombay, India: www.iitb.ac.in. web server 的IP地址.
  2. 查询提供问题1答案的DNS服务器的IP地址.
  3. 问题1的答案是来自一个权威服务器还是非权威服务器?
  4. 使用nslookup来获取权威的iit.ac.in域名下的name server. 它的主机名是什么?(如果有多个, 请回答第一个) 如果你需要找权威 name server的IP地址, 应该怎么做?

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2. 你电脑上的 DNS 缓存

根据书本上的对迭代和递归DNS查询解析的描述(图2.19和图2.20), 你可能会认为本地 DNS 服务器必须在每次应用需要主机名到IP地址的转换时都需要进行一次DNS查询. 但实际上并不会这样.

大多数主机(你的个人计算机)保存一个最近获取到的DNS记录的缓存(有时被叫做DNS解析缓存), 就类似Web服务器保存它们获取到HTTP响应的缓存一样. 当DNS服务被唤起, 会首先检查是否命中本地的DNS缓存, 如果命中, 则不需要与本地DNS服务器进行通信, 而是直接应用缓存记录. 不过一条DNS记录最终会超时, 从而被移除, 同样本地DNS服务器(图2.19,2.20)的缓存记录也会超时.

你可以主动清空本地的DNS还蠢, 这样做是无害的, 它只意味着你的电脑当需要DNS记录时会重新唤起分布式的DNS服务, 因为它不能重用本地缓存了. Mac可以通过一下命令来清空缓存 sudo killall -HUP mDNSResponder, windows下使用 ipconfig /flushdns, Linux下可以用 sudo systemd-resolve --flush-caches.

3. 通过 Wireshark 追踪 NDS

现在我们已经熟悉了nslookup和清空了DNS解析缓存, 可以开始重点: 捕获由真实Web浏览所产生的DNS消息.

  • 如上面描述的那样, 清空主机上的DNS缓存
  • 打开Web浏览器,并禁用缓存
  • 打开Wireshark, 并在过滤器中输入ip.addr == <your IP address>, 这样 wireshark 就会只展示你的主机所发起或接收的报文.
  • 开始抓包
  • 在浏览器输入 http://gaia.cs.umass.edu/kurose_ross/
  • 停止抓包

请回答如下问题:

  1. 选中第一条解析主机名 gaia.cs.umass.edu 的DNS查询信息, 它的报文编号是多少? 是使用UDP还是TCP?
  2. 现在选中第一条DNS查询的响应, 它的报文编号是多少? 是使用UDP还是TCP?
  3. DNS 查询报文的目的端口是多少? 响应报文的源端口?
  4. DNS 查询报文发送的目的IP?
  5. 选中DNS查询报文, DNS报文中包含了多少“问题”? 又包含了多少“答案”?
  6. 选中DNS响应报文, DNS报文中包含了多少“问题”? 又包含了多少“答案”?
  7. http://gaia.cs.umass.edu/kurose_ross/ 网页的主页文件包含了图片对象 http://gaia.cs.umass.edu/kurose_ross/header_graphic_book_8E_2.jpg, 它与网页在同一域名下, 对于网页文件的请求报文编号是多少? 用于解析 gaia.cs.umass.edu 以便可以将初始 HTTP 请求发送到 gaia.cs.umass.edu IP 地址的 DNS 查询跟踪中的数据包编号是多少？ 收到DNS响应的报文编号是多少? 发起图片请求对应的报文编号是多少? 解析 gaia.cs.umass.edu 以便可以将第二个 HTTP 请求发送到 gaia.cs.umass.edu IP 地址的 DNS 查询中的数据包编号是多少？ 讨论下DNS缓存会如何影响这个问题.

解答:

有一个奇怪的点是, 使用chromium内核的浏览器, 就算清空了DNS缓存, 也看不到 gaia.cs.umass.edu 的 DNS 请求, 我怀疑是QUIC的问题, 因此使用Safari来请求就可以看到DNS报文了

  1. DNS使用UDP, 我的请求报文编号是:147
  2. 响应报文同样是UDP, 编号是148, 应该是路由器的DNS服务器将其缓存了
  3. DNS端口为53
  4. 目的IP就是本地路由IP
  5. DNS报文中包含了1个问题, 0个答案
  6. 包含1个问题, 1个答案, DNS报文的问题通常只有一个, 一个问题可以有很多答案, 问题长度, 回答长度都是有两个字节编码, 因此最多为16^4-1, 响应报文时, 会讲原问题带上, 回答只需要用两个字节标记对应那个问题就行.
  7. 在解析到服务器对应IP地址后, 浏览器还需进行TCP三次握手才能与服务器发送HTTP请求, 这里的问题和5有点重复, 但其实第一个请求的DNS查询信息类型是HTTPS的, 因此前面的回答要改一下, 不过真正启动HTTP请求的DNS还是类型为A的. 后面关于图片依赖的DNS请求我还是挺困惑的, 因为我的trace里就只有一次对主机的DNS请求, 猜测是默认第二次图片请求前也需要发DNS, 但被浏览器或本地DNS缓存优化掉了.

现在让我们来实验nslookup, 对nslookup www.cs.umass.edu抓包

你应该能获得一个类似的结果, 让我们打开第一个A查询(报文编号是19, 并且在信息栏里有 A 信息)

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  1. DNS查询的目的端口和DNS响应的源端口是多少?
  2. DNS查询发送的目的IP是什么? 这是你本地默认DNS服务器的地址么?
  3. 检查DNS查询报文, 它的“Type”是什么? 查询报文包含任何”答案“么?
  4. 检查DNS响应报文, 包含了多少“问题”, 多少“答案”?

最后, 让我们使用nslookup来查询“NS”类型的记录. 输入命令nslookup -type=NS umass.edu, 回答下列问题

  1. DNS查询发送的目的IP是什么? 这是你本地默认DNS服务器的地址么?
  2. 检查DNS查询报文, 包含了多少”问题“? 查询报文包含任何”答案“么?
  3. 检查DNS响应报文, 包含了多少“答案”? 答案中包含了什么信息? 返回了多少”额外资源“记录? 这些额外资源记录包含了什么信息?

这些内容相对简单, DNS报文详细格式可以查看这篇文章对照.

posted @ 2022-05-18 22:10  新新人類  阅读(1098)  评论(0)  编辑  收藏  举报