域名解析實(shí)驗(yàn)在仿真器中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黃安安+陳潮

摘 要： 域名解析實(shí)驗(yàn)涉及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)劃、路由器的路由配置、域名服務(wù)器配置和DNS故障排除等知識(shí)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要內(nèi)容。為了使學(xué)生更好地理解域名解析過程，詳細(xì)設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)方案。該方案以DNS服務(wù)器為核心，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)拓?fù)洌o出實(shí)驗(yàn)參數(shù)，采用Packet Tracer軟件模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并在仿真器中實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。實(shí)踐證明，教學(xué)效果良好。

關(guān)鍵詞： 域名系統(tǒng)； 域名解析； 仿真器； 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2017）02-34-04

0 引言

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是普通高等學(xué)校計(jì)算機(jī)、通信、電子和自動(dòng)化等專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)核心課程，注重理論與實(shí)踐緊密結(jié)合[1-2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中占有舉足輕重的地位，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)[3-4]。以域名解析實(shí)驗(yàn)為例，使用Cisco Packet Tracer軟件進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)與仿真，實(shí)現(xiàn)本地域名解析和外網(wǎng)域名解析，經(jīng)實(shí)踐證明，教學(xué)效果良好。

1 DNS協(xié)議

DNS（Domain Name System，域名系統(tǒng)），作為域名和IP地址相互映射的一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫，它能夠使用戶更方便的訪問互聯(lián)網(wǎng)，而不用去記住能夠被機(jī)器直接讀取的IP數(shù)串。通過主機(jī)名，最終得到其對(duì)應(yīng)的IP地址的過程叫做域名解析（或主機(jī)名解析）。DNS協(xié)議運(yùn)行在UDP協(xié)議之上，使用端口號(hào)53。在RFC文檔中RFC 2181對(duì)DNS有規(guī)范說明，RFC 2308對(duì)DNS查詢的反向緩存進(jìn)行說明[5-6]。

DNS是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的WWW、FTP和E-MAIL等服務(wù)的基礎(chǔ)。域名解析方法主要有兩種：遞歸查詢（Recursive Query）和迭代查詢（Iterative Query）。遞歸查詢中，域名服務(wù)器將代替提出請(qǐng)求的客戶機(jī)進(jìn)行域名查詢，若在本地資源中無法解析，則會(huì)在域樹中各分支的上下進(jìn)行遞歸查詢，最終將查詢結(jié)果返回給客戶機(jī)。迭代查詢中，客戶機(jī)送出查詢請(qǐng)求后，若該域名服務(wù)器中未找到，會(huì)通知客戶機(jī)另一臺(tái)域名服務(wù)器的IP地址，使客戶機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)向另一臺(tái)域名服務(wù)器查詢，以此類推，直至查詢成功。否則，由最后一臺(tái)域名服務(wù)器通知客戶機(jī)查詢失敗[7]。一般情況下，客戶機(jī)向本地域名服務(wù)器的查詢采用遞歸查詢，本地域名服務(wù)器向根域名服務(wù)器的查詢采用迭代查詢[8]。

2 網(wǎng)絡(luò)仿真軟件工具

Packet Tracer是思科公司開發(fā)的一款網(wǎng)絡(luò)模擬仿真軟件工具，為網(wǎng)絡(luò)課程初學(xué)者進(jìn)行設(shè)計(jì)、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。它具有無場(chǎng)所依賴性、經(jīng)費(fèi)投入低、實(shí)驗(yàn)管理簡(jiǎn)單和實(shí)驗(yàn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，受到教師和學(xué)生的青睞。用戶可以在該軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒖梢酝ㄟ^提供的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)行進(jìn)中的詳細(xì)處理過程來觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，還可以學(xué)習(xí)思科OS的配置、鍛煉故障排查能力[9]。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)仿真實(shí)現(xiàn)

域名解析屬于綜合型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生理解DNS的工作原理，熟悉DNS服務(wù)器的工作過程和DNS報(bào)文格式，理解DNS緩存的作用，掌握DNS服務(wù)器的基本配置方法和故障排除。

3.1 實(shí)驗(yàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

實(shí)驗(yàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括三臺(tái)路由器（Router0、Router1和Router2）、二臺(tái)交換機(jī)（Switch0和Switch1）、四臺(tái)域名服務(wù)器（root_dns、cn_dns、com_dns和b.com_dns）、二臺(tái)網(wǎng)頁服務(wù)器（www.a.cn和www.b.com）、一臺(tái)主機(jī)和若干線纜。實(shí)驗(yàn)過程中，首先配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備的IP地址，其次配置路由器的靜態(tài)路由和在域名服務(wù)器中添加資源記錄，并開啟DNS服務(wù)和HTTP服務(wù)，最后分別觀察驗(yàn)證本地域名解析和外網(wǎng)域名解析過程。

3.2 IP編址方案

根據(jù)圖1實(shí)驗(yàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)三臺(tái)路由器接口的IP地址參數(shù)進(jìn)行配置，具體如表1所示，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0。

對(duì)一臺(tái)主機(jī)、四臺(tái)域名服務(wù)器和二臺(tái)網(wǎng)頁服務(wù)器的IP地址參數(shù)進(jìn)行配置，具體如表2所示，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0。3.5 應(yīng)用配置

實(shí)驗(yàn)設(shè)備及接口的IP地址配置直接在圖形界面或命令行界面下完成，路由器的配置在命令行界面中使用命令完成，域名服務(wù)器和網(wǎng)頁服務(wù)器的配置在圖形界面下完成。

3.5.1 IP地址配置

根據(jù)表1和表2完成六臺(tái)服務(wù)器、一臺(tái)主機(jī)和三臺(tái)路由器接口的IP地址配置，下面以PC為例，配置如圖2所示。

4 域名解析實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從PC訪問www.a.cn網(wǎng)頁服務(wù)器使用的域名解析為本地域名解析，由cn_dns作為本地域名服務(wù)器獨(dú)立進(jìn)行域名解析，訪問結(jié)果如圖6所示，與圖4的配置相一致，從而驗(yàn)證結(jié)果正確；從PC訪問www.b.com網(wǎng)頁服務(wù)器使用的域名解析為外網(wǎng)域名解析過程，需要多個(gè)域名服務(wù)器進(jìn)行查找，其中cn_dns作為本地域名服務(wù)器，root_dns作為根域名服務(wù)器，com_dns作為頂級(jí)域名服務(wù)器，b.com_dns作為權(quán)限域名服務(wù)器，依次進(jìn)行域名的遞歸解析，訪問結(jié)果如圖7所示，與圖5的配置相一致，從而驗(yàn)證結(jié)果正確。在實(shí)驗(yàn)過程中，可以在Packet Tracer軟件仿真模式下查看和分析域名解析的整個(gè)過程。

5 結(jié)束語

DNS服務(wù)是實(shí)現(xiàn)HTTP、Web和E-mail等因特網(wǎng)基本服務(wù)的基礎(chǔ)，因此域名解析實(shí)驗(yàn)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以DNS服務(wù)器配置為核心，以路由器的路由配置為重點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)，通過在Packet Tracer軟件進(jìn)行仿真和驗(yàn)證，效果良好。該實(shí)驗(yàn)方案在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中非常值得借鑒。

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