DNS協議測試軟件的設計與實現

阮曉龍

摘要：本文通過對DNS協議和DNS系統的業務流程進行分析，以及目前現有的DNS協議測試軟件進行分析，設計并實現了一種對DNS協議狀態進行測試的軟件。軟件可以實現不同類型記錄的檢測，并對響應數據分析得到DNS服務器的訪問狀態以及訪問性能情況。實例證明，該軟件能很好地完成檢測與分析任務，方便對DNS服務器的運行情況進行正確評估。

關鍵詞：DNS協議；DNS報文；Whois信息查詢

引言

隨著互聯網的高速發展，Web業務的訪問量大大增加，幾何級數增長的Web訪問量對DNS服務器的解析性能提出了更高要求。域名服務是網絡中比較重要的基礎服務之一，DNS的解析服務性能影響著網絡訪問的服務質量。

本文首先分析了DNS協議的業務流程，繼而引出一些常見的DNS協議測試軟件，通過這些測試軟件的對比得到新的需求，基于新的需求進行軟件的設計與實現，并將開發的軟件投入各種場景的應用，最后對軟件的測試結果進行分析。研究表明，該軟件能很好地完成檢測與分析任務，為用戶在自主評估DNS服務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。它在互聯網的作用是：把域名轉換成為網絡可以識別的IP地址。當一臺主機訪問網絡上的另一臺主機時，就需要知道對方的IP地址，而用戶只記得另一臺主機的域名，此時，用戶輸入域名后，本機就需要找到該域名對應的IP地址是什么，這個過程，就叫做域名解析。

1.2DNS報文

DNS報文是DNS協議的具體實現，作為DNS協議的通信基礎，熟悉DNS的報文格式有助于理解DNS的工作原理。DNS報文分報頭和正文段兩部分，其中正文段分四類：查詢段、應答段、授權段和附加段。其具體結構如圖1所示：

DNS正文段中的查詢段用于主機向DNS服務器發送域名地址解析請求，應答段、授權段和附加段用于DNS服務器返回域名地址解析的結果。

1.3DNS工作過程

DNS是一個分布式系統，它的管理與控制也是分布式的。當一個用戶在訪問一個域名地址時，DNS系統的業務流程如圖2所示：

當DNS客戶端向域名服務器發出域名解析請求時，因為被請求的DNS都會有自己的資料庫，所以域名服務器會通過查找自己的資料庫來回應此域名的真正IP地址。如果在自己的資料庫中沒有找到，DNS服務器則會向根域服務器請求協同尋找。

2 DNS測試軟件

2.1DNS測試軟件介紹

DNS測試軟件能夠幫助用戶方便的評估出某臺DNS服務器域名解析服務是否正常與高效。

2.2DNS測試軟件分類

在這里，將DNS測試軟件劃分為兩類，一種是在線DNS測試軟件，另一種是可單機運行的DNS測試客戶端軟件。

在線版DNS測試軟件：只需在瀏覽器中輸入測試軟件的域名，即可實現DNS解析檢測，主要查詢公網中DNS服務的狀態；

客戶端版DNS測試軟件：線上可檢測公網DNS服務狀態，線下還能實現私網中DNS服務狀態的檢測。

2.3功能對比

兩種DNS測試軟件的功能對比如表1所示：

2.4DNS測試軟件的不足

對于在線版DNS測試軟件來說，依賴互聯網既是優勢，也是不足，它只能檢測公網上已有的DNS服務器，而不能對校園網等類型的內部DNS服務器進行檢測。客戶端版DNS測試軟件又大多是國外產品，在國內的易用性較差，且軟件太大，且需要安裝。

3DNS測試軟件的需求

3.1定位

DNS測試軟件是一種客戶端軟件，功能多易用性強，支持中文。

3.2功能需求

DNS測試軟件的功能需求如下：

（1）軟件的界面友好，簡明，易用，使用戶能夠輕松的進行操作。

（2）軟件的可靠性高，能夠充分保證檢測結果的準確性和有效性，以便準確的判斷出DNS服務器的狀態特征。

（3）能夠實現對指定記錄在本地DNS服務器、公共DNS服務器和指定DNS服務器下的解析測試。

（4）能夠對域名所屬的注冊信息等進行查詢，并保證查詢結果實時準確。

3.3軟件的價值

DNS測試軟件可方便快捷的實現DNS服務檢測，即使在公網斷開的情況下，也能準確的分析本地DNS服務器的內網解析能力，可幫助用戶在網絡出現故障時，檢測DNS服務器的生存狀態，為故障排除提供依據。

4DNS測試軟件的實現

4.1結構設計

4.1.1技術路線

軟件結構采用單機客戶端模式，使用WPF開發。

4.1.2邏輯結構

該軟件通過互聯網/路由器向目標DNS服務器發送解析請求，DNS服務器進行響應并將請求數據通過互聯網/路由器返回給DNS協議分析軟件。結構圖如圖3所示：

4.2功能設計

4.2.1功能層次結構

HTTP協議分析軟件功能結構層次圖如圖4所示：

4.2.2原型設計

DNS協議分析軟件的原型設計圖如5-圖8所示：

4.3軟件關鍵功能實現

DNS測試軟件的記錄測試功能關鍵代碼摘錄如下：

//判斷是否為本機首選DNS服務器

if（cbDNSserver.SelectedIndex=0）

//得到描述本地計算機上的網絡接口的對象

N etworkIntertacell adapters=NetworkIntertace.GetAllNetworkInterfaces（）；

//得到描述此網絡接口的配置的對象

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

//獲取此接口的域名系統（DNS）服務器的首個地址

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

//從選中的下拉列表值中查找出公共域名系統（DNs）服務器地址的開始位置

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（DNs）服務器地址的結束位置

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

//篩選出公共域名系統（DNS）服務器地址

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

//添加DNS記錄測試結果列表的表頭

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

//聲明一個自定義的DNS對象

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，提示服務器返回碼

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

4.4軟件交互設計

DNS協議分析軟件包含軟件主頁、DNS記錄測試、Whois信息查詢三個部分，其交互設計為：

1.軟件主頁

DNS協議分析軟件的軟件主頁，介紹了DNS協議分析軟件的功能詳情，如圖9所示：

2.DNS記錄測試

DNS協議分析軟件的DNS記錄測試，在輸入DNS記錄并選擇指定DNS服務器后，將會使用指定的DNS服務器對輸入的DNS記錄進行解析測試，并以將測試結果以列表方式展示出來，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，可對該域名的公共Whois信息進行查詢，并對查詢結果進行展示，交互界面圖13所示：

4.5軟件測試

DNS協議分析軟件的軟件測試為功能確認測試，具體方法如下：

1.雙擊軟件運行，出現歡迎界面；

2.點擊“DNS記錄測試”，輸入DNS記錄，這里以www.baidu.com為例，測試結果如圖14所示：

3.點擊“Whois信息查詢”，輸入域名信息，進行域名公共Whois信息查詢，這里以sina.com.cn為例，測試結果如圖15所示：

5軟件應用與分析

5.1典型應用一：檢測本地DNS服務器的可用

性

應用場景：校園網中，一般用戶若要上網，需要使用校園網的DNS服務器提供服務，此時，可使用DNS協議測試軟件檢測本地校園網DNS服務器的名稱和可用性。

操作方法：

第一步：在電腦上上雙擊DNS協議測試軟件運行，出現軟件主頁后；

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

第三步：選擇默認的DNS服務器地址，即本機首選DNS服務器；

第四步：點擊“開始測試”按鈕，等待測試結果；

第五步：查看DNS記錄解析結果，其中，軟件的中間左側部分顯示DNS解析服務器信息，即本機首選DNS服務器地址；中間右側部分顯示DNS記錄測試結果，呈列表形式，若解析成功，會出現該DNS記錄相應的解析結果，說明本機首選DNS服務器狀態為可用，測試結果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結果和TTL，其中TTL值越小，說明本機首先DNS服務器解析效率越高；若解析失敗，說明本機首先DNS服務器狀態不可用。

最后，還可以重新輸入其他DNS記錄，重復二、三、四、五步來進行排他性測試，測試中使用的DNS記錄數越多，知名度越高，測試的結果就越準確。

操作截圖：

使用價值：軟件操作簡單，結果分析明了，可以簡單直接的查看到本機首選DNS服務器的信息和狀態，并可對測試結果進行分析得到本機首選DNS服務器解析的準確度和性能。

5.2典型應用二：本地DNS服務器故障，選擇

最優的公共DNS服務器使用

應用場景：在我們的日常生活中，當遇到上網高峰期時，因同時上網用戶量過多，本地DNS服務器承擔的壓力較大，會造成相應的解析效率下降或不穩定等故障，此時可適時選擇其他公共DNS服務器來保證本機上網的正常。

操作方法.

第一步：在電腦上雙擊DNS協議測試軟件運行，出現軟件主頁后；

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

第三步：選擇一條軟件收錄的公共DNS服務器地址；

第四步：點擊“開始測試”按鈕，等待測試結果；

第五步：查看DNS記錄解析結果，其中，軟件的中間左側部分顯示DNS解析服務器信息，即所選的公共DNS服務器地址；中間右側部分顯示DNS記錄測試結果，呈列表形式，若解析成功，會出現該DNS記錄相應的解析結果，說明該公共DNS服務器狀態為可用，測試結果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結果和TTL，其中TTL值越小，說明此公共DNS服務器解析效率越高；若解析失敗，說明所選公共DNS服務器狀態不可用。

之后，依次選擇其他公共DNS服務器進行測試，重復三、四、五步來進行對比性測試，最后根據對比測試結果，選擇一條解析效率最高的公共DNS服務器使用。

操作截圖：

使用價值：軟件收錄的有知名的公共DNS服務器，通過簡單的對比性測試，即可選擇出最優的DNS服務器來使用。

5.3典型應用三：自定義DNS服務器的檢測

應用場景：在實驗室中，內網中的某臺DNS服務器，需對其進行可用性檢測，因無法連接公共網絡，此時就可選用DNS測試軟件來進行檢測。

操作方法：

第一步：在電腦上上雙擊DNS協議測試軟件運行，出現軟件主頁；

第二步：選擇DNS記錄測試，之后在DNS記錄的輸入框中填寫一個實驗室域名（需另行配置）；

第三步：選擇指定DNS服務器地址，即將復選框選中后，輸入自定義DNS服務器地址；

第四步：點擊“開始測試”按鈕，等待測試結果；

第五步：查看DNS記錄解析結果，其中，軟件的中間左側部分顯示DNS解析服務器信息，即本機首選DNS服務器地址；中間右側部分顯示DNS記錄測試結果，呈列表形式，若解析成功，會出現該DNS記錄相應的解析結果，說明白定義的DNS服務器狀態為可用，測試結果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結果和TTL，其中TTL值越小，說明白定義的DNS服務器解析效率越高；若解析失敗，說明白定義的DNS服務器狀態不可用。

操作截圖：

使用價值：在離線的局域網中，只需簡單的操作，即可實現內部DNS服務器的可用性檢測。

5.4典型應用四：域名Whois信息查詢

應用場景：域名Whois信息作為域名的身份簡介，要對其進行精確查詢時，就可選用DNS測試軟件來進行檢測。

操作方法：

第一步：在電腦上上雙擊DNS協議測試軟件運行，出現軟件主頁后；

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域名；

第三步：選擇指定DNS服務器地址，即將復選框選中后，輸入自定義DNS服務器地址；

第四步：點擊“開始測試”按鈕，等待測試結果；

第五步：查看DNS記錄解析結果，其中，軟件的中間左側部分顯示DNS解析服務器信息，即本機首選DNS服務器地址；中間右側部分顯示DNS記錄測試結果，呈列表形式，若解析成功，會出現該DNS記錄相應的解析結果，說明白定義的DNS服務器狀態為可用，測試結果包含該條記錄的名稱、記錄類型、解析結果和TTL，其中TTL值越小，說明白定義的DNS服務器解析效率越高；若解析失敗，說明白定義的DNS服務器狀態不可用。

操作截圖：使用價值：在離線的局域網中，只需簡單的操作，即可實現內部DNS服務器的可用性檢測。

6結論

6.1成果

通過對常用DNS測試軟件的對比分析，指出這些工具的優缺點，進行需求分析設計出軟件的功能框架，然后對需求進行細化處理并實現功能，最后進行uI設計、軟件開發、軟件測試并將軟件投入使用。

軟件完成之后面對互聯網提供服務，在互聯網上提供免費下載。為互聯網上的用戶提供一個操作簡單，體驗良好的DNS協議分析軟件。

通過對DNS協議分析軟件應用舉例，將用戶在日常網絡使用和管理中遇到的DNS服務相關的問題進行闡述和分析，并說明如何使用該軟件進行解決，為用戶提供了較大的幫助和便利，提高了用戶在DNS協議方面的知識和技能。

6.2進一步完善計劃

1.現有功能優化。對軟件現有的功能進行優化，修正使用過程中可能出現的功能錯誤，并對原有功能的性能進行優化，確保軟件在運行過程中更加高效、快速。

2.新功能擴展。對軟件原有的功能進行豐富性擴展，增加公共DNS服務器的智能對比分析，幫助用戶更加快捷的選擇使用；增加DNS記錄測試的性能測試方法，實現指定DNS服務器的性能測試。

3.現有功能深化。對DNS協議進行更加深入的研究與探索，剖析DNS協議的解析原理，以進一步提高DNS協議測試軟件功能的健壯性，智能性與高效性，以適應IPv6普及和應用的大勢所趨。