DNS协议测试软件的设计与实现

阮晓龙

摘要：本文通过对DNS协议和DNS系统的业务流程进行分析，以及目前现有的DNS协议测试软件进行分析，设计并实现了一种对DNS协议状态进行测试的软件。软件可以实现不同类型记录的检测，并对响应数据分析得到DNS服务器的访问状态以及访问性能情况。实例证明，该软件能很好地完成检测与分析任务，方便对DNS服务器的运行情况进行正确评估。

关键词：DNS协议；DNS报文；Whois信息查询

引言

随着互联网的高速发展，Web业务的访问量大大增加，几何级数增长的Web访问量对DNS服务器的解析性能提出了更高要求。域名服务是网络中比较重要的基础服务之一，DNS的解析服务性能影响着网络访问的服务质量。

本文首先分析了DNS协议的业务流程，继而引出一些常见的DNS协议测试软件，通过这些测试软件的对比得到新的需求，基于新的需求进行软件的设计与实现，并将开发的软件投入各种场景的应用，最后对软件的测试结果进行分析。研究表明，该软件能很好地完成检测与分析任务，为用户在自主评估DNS服务器方面提供了较大的帮助和便利。

1DNS基本信息

1.1DNS概念

所谓DNS，是Domain Name System的英文缩写，又称域名系统。它在互联网的作用是：把域名转换成为网络可以识别的IP地址。当一台主机访问网络上的另一台主机时，就需要知道对方的IP地址，而用户只记得另一台主机的域名，此时，用户输入域名后，本机就需要找到该域名对应的IP地址是什么，这个过程，就叫做域名解析。

1.2DNS报文

DNS报文是DNS协议的具体实现，作为DNS协议的通信基础，熟悉DNS的报文格式有助于理解DNS的工作原理。DNS报文分报头和正文段两部分，其中正文段分四类：查询段、应答段、授权段和附加段。其具体结构如图1所示：

DNS正文段中的查询段用于主机向DNS服务器发送域名地址解析请求，应答段、授权段和附加段用于DNS服务器返回域名地址解析的结果。

1.3DNS工作过程

DNS是一个分布式系统，它的管理与控制也是分布式的。当一个用户在访问一个域名地址时，DNS系统的业务流程如图2所示：

当DNS客户端向域名服务器发出域名解析请求时，因为被请求的DNS都会有自己的资料库，所以域名服务器会通过查找自己的资料库来回应此域名的真正IP地址。如果在自己的资料库中没有找到，DNS服务器则会向根域服务器请求协同寻找。

2 DNS测试软件

2.1DNS测试软件介绍

DNS测试软件能够帮助用户方便的评估出某台DNS服务器域名解析服务是否正常与高效。

2.2DNS测试软件分类

在这里，将DNS测试软件划分为两类，一种是在线DNS测试软件，另一种是可单机运行的DNS测试客户端软件。

在线版DNS测试软件：只需在浏览器中输入测试软件的域名，即可实现DNS解析检测，主要查询公网中DNS服务的状态；

客户端版DNS测试软件：线上可检测公网DNS服务状态，线下还能实现私网中DNS服务状态的检测。

2.3功能对比

两种DNS测试软件的功能对比如表1所示：

2.4DNS测试软件的不足

对于在线版DNS测试软件来说，依赖互联网既是优势，也是不足，它只能检测公网上已有的DNS服务器，而不能对校园网等类型的内部DNS服务器进行检测。客户端版DNS测试软件又大多是国外产品，在国内的易用性较差，且软件太大，且需要安装。

3DNS测试软件的需求

3.1定位

DNS测试软件是一种客户端软件，功能多易用性强，支持中文。

3.2功能需求

DNS测试软件的功能需求如下：

（1）软件的界面友好，简明，易用，使用户能够轻松的进行操作。

（2）软件的可靠性高，能够充分保证检测结果的准确性和有效性，以便准确的判断出DNS服务器的状态特征。

（3）能够实现对指定记录在本地DNS服务器、公共DNS服务器和指定DNS服务器下的解析测试。

（4）能够对域名所属的注册信息等进行查询，并保证查询结果实时准确。

3.3软件的价值

DNS测试软件可方便快捷的实现DNS服务检测，即使在公网断开的情况下，也能准确的分析本地DNS服务器的内网解析能力，可帮助用户在网络出现故障时，检测DNS服务器的生存状态，为故障排除提供依据。

4DNS测试软件的实现

4.1结构设计

4.1.1技术路线

软件结构采用单机客户端模式，使用WPF开发。

4.1.2逻辑结构

该软件通过互联网/路由器向目标DNS服务器发送解析请求，DNS服务器进行响应并将请求数据通过互联网/路由器返回给DNS协议分析软件。结构图如图3所示：

4.2功能设计

4.2.1功能层次结构

HTTP协议分析软件功能结构层次图如图4所示：

4.2.2原型设计

DNS协议分析软件的原型设计图如5-图8所示：

4.3软件关键功能实现

DNS测试软件的记录测试功能关键代码摘录如下：

//判断是否为本机首选DNS服务器

if（cbDNSserver.SelectedIndex=0）

//得到描述本地计算机上的网络接口的对象

N etworkIntertacell adapters=NetworkIntertace.GetAllNetworkInterfaces（）；

//得到描述此网络接口的配置的对象

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

//获取此接口的域名系统（DNS）服务器的首个地址

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

//从选中的下拉列表值中查找出公共域名系统（DNs）服务器地址的开始位置

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

//从选中的下拉列表值中查找出公共域名系统（DNs）服务器地址的结束位置

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

//筛选出公共域名系统（DNS）服务器地址

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

//添加DNS记录测试结果列表的表头

dt.Rows.Add（"DNs记录"，"记录类型"，"解析结果"，"TTL"）；

//声明一个自定义的DNS对象

MyDns mydns=new MyDns（）；

//查询A类型的DNS记录

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

//不存在时，提示服务器返回码

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

4.4软件交互设计

DNS协议分析软件包含软件主页、DNS记录测试、Whois信息查询三个部分，其交互设计为：

1.软件主页

DNS协议分析软件的软件主页，介绍了DNS协议分析软件的功能详情，如图9所示：

2.DNS记录测试

DNS协议分析软件的DNS记录测试，在输入DNS记录并选择指定DNS服务器后，将会使用指定的DNS服务器对输入的DNS记录进行解析测试，并以将测试结果以列表方式展示出来，交互界面如图10-图12所示：

3.Whois信息查询

Whois信息查询，输入域名后，可对该域名的公共Whois信息进行查询，并对查询结果进行展示，交互界面图13所示：

4.5软件测试

DNS协议分析软件的软件测试为功能确认测试，具体方法如下：

1.双击软件运行，出现欢迎界面；

2.点击“DNS记录测试”，输入DNS记录，这里以www.baidu.com为例，测试结果如图14所示：

3.点击“Whois信息查询”，输入域名信息，进行域名公共Whois信息查询，这里以sina.com.cn为例，测试结果如图15所示：

5软件应用与分析

5.1典型应用一：检测本地DNS服务器的可用

性

应用场景：校园网中，一般用户若要上网，需要使用校园网的DNS服务器提供服务，此时，可使用DNS协议测试软件检测本地校园网DNS服务器的名称和可用性。

操作方法：

第一步：在电脑上上双击DNS协议测试软件运行，出现软件主页后；

第二步：选择DNS记录测试，之后在DNS记录的输入框中填写一个域名（最好是知名网站的域名信息，如“www.baidu.com”）；

第三步：选择默认的DNS服务器地址，即本机首选DNS服务器；

第四步：点击“开始测试”按钮，等待测试结果；

第五步：查看DNS记录解析结果，其中，软件的中间左侧部分显示DNS解析服务器信息，即本机首选DNS服务器地址；中间右侧部分显示DNS记录测试结果，呈列表形式，若解析成功，会出现该DNS记录相应的解析结果，说明本机首选DNS服务器状态为可用，测试结果包含该条记录的名称、记录类型、解析结果和TTL，其中TTL值越小，说明本机首先DNS服务器解析效率越高；若解析失败，说明本机首先DNS服务器状态不可用。

最后，还可以重新输入其他DNS记录，重复二、三、四、五步来进行排他性测试，测试中使用的DNS记录数越多，知名度越高，测试的结果就越准确。

操作截图：

使用价值：软件操作简单，结果分析明了，可以简单直接的查看到本机首选DNS服务器的信息和状态，并可对测试结果进行分析得到本机首选DNS服务器解析的准确度和性能。

5.2典型应用二：本地DNS服务器故障，选择

最优的公共DNS服务器使用

应用场景：在我们的日常生活中，当遇到上网高峰期时，因同时上网用户量过多，本地DNS服务器承担的压力较大，会造成相应的解析效率下降或不稳定等故障，此时可适时选择其他公共DNS服务器来保证本机上网的正常。

操作方法.

第一步：在电脑上双击DNS协议测试软件运行，出现软件主页后；

第二步：选择DNS记录测试，之后在DNS记录的输入框中填写一个域名（最好是知名网站的域名信息，如“www.baidu.com”）；

第三步：选择一条软件收录的公共DNS服务器地址；

第四步：点击“开始测试”按钮，等待测试结果；

第五步：查看DNS记录解析结果，其中，软件的中间左侧部分显示DNS解析服务器信息，即所选的公共DNS服务器地址；中间右侧部分显示DNS记录测试结果，呈列表形式，若解析成功，会出现该DNS记录相应的解析结果，说明该公共DNS服务器状态为可用，测试结果包含该条记录的名称、记录类型、解析结果和TTL，其中TTL值越小，说明此公共DNS服务器解析效率越高；若解析失败，说明所选公共DNS服务器状态不可用。

之后，依次选择其他公共DNS服务器进行测试，重复三、四、五步来进行对比性测试，最后根据对比测试结果，选择一条解析效率最高的公共DNS服务器使用。

操作截图：

使用价值：软件收录的有知名的公共DNS服务器，通过简单的对比性测试，即可选择出最优的DNS服务器来使用。

5.3典型应用三：自定义DNS服务器的检测

应用场景：在实验室中，内网中的某台DNS服务器，需对其进行可用性检测，因无法连接公共网络，此时就可选用DNS测试软件来进行检测。

操作方法：

第一步：在电脑上上双击DNS协议测试软件运行，出现软件主页；

第二步：选择DNS记录测试，之后在DNS记录的输入框中填写一个实验室域名（需另行配置）；

第三步：选择指定DNS服务器地址，即将复选框选中后，输入自定义DNS服务器地址；

第四步：点击“开始测试”按钮，等待测试结果；

第五步：查看DNS记录解析结果，其中，软件的中间左侧部分显示DNS解析服务器信息，即本机首选DNS服务器地址；中间右侧部分显示DNS记录测试结果，呈列表形式，若解析成功，会出现该DNS记录相应的解析结果，说明白定义的DNS服务器状态为可用，测试结果包含该条记录的名称、记录类型、解析结果和TTL，其中TTL值越小，说明白定义的DNS服务器解析效率越高；若解析失败，说明白定义的DNS服务器状态不可用。

操作截图：

使用价值：在离线的局域网中，只需简单的操作，即可实现内部DNS服务器的可用性检测。

5.4典型应用四：域名Whois信息查询

应用场景：域名Whois信息作为域名的身份简介，要对其进行精确查询时，就可选用DNS测试软件来进行检测。

操作方法：

第一步：在电脑上上双击DNS协议测试软件运行，出现软件主页后；

第二步：选择Whois信息查询，之后在域名信息的输入框中填写一个域名；

第三步：选择指定DNS服务器地址，即将复选框选中后，输入自定义DNS服务器地址；

第四步：点击“开始测试”按钮，等待测试结果；

第五步：查看DNS记录解析结果，其中，软件的中间左侧部分显示DNS解析服务器信息，即本机首选DNS服务器地址；中间右侧部分显示DNS记录测试结果，呈列表形式，若解析成功，会出现该DNS记录相应的解析结果，说明白定义的DNS服务器状态为可用，测试结果包含该条记录的名称、记录类型、解析结果和TTL，其中TTL值越小，说明白定义的DNS服务器解析效率越高；若解析失败，说明白定义的DNS服务器状态不可用。

操作截图：使用价值：在离线的局域网中，只需简单的操作，即可实现内部DNS服务器的可用性检测。

6结论

6.1成果

通过对常用DNS测试软件的对比分析，指出这些工具的优缺点，进行需求分析设计出软件的功能框架，然后对需求进行细化处理并实现功能，最后进行uI设计、软件开发、软件测试并将软件投入使用。

软件完成之后面对互联网提供服务，在互联网上提供免费下载。为互联网上的用户提供一个操作简单，体验良好的DNS协议分析软件。

通过对DNS协议分析软件应用举例，将用户在日常网络使用和管理中遇到的DNS服务相关的问题进行阐述和分析，并说明如何使用该软件进行解决，为用户提供了较大的帮助和便利，提高了用户在DNS协议方面的知识和技能。

6.2进一步完善计划

1.现有功能优化。对软件现有的功能进行优化，修正使用过程中可能出现的功能错误，并对原有功能的性能进行优化，确保软件在运行过程中更加高效、快速。

2.新功能扩展。对软件原有的功能进行丰富性扩展，增加公共DNS服务器的智能对比分析，帮助用户更加快捷的选择使用；增加DNS记录测试的性能测试方法，实现指定DNS服务器的性能测试。

3.现有功能深化。对DNS协议进行更加深入的研究与探索，剖析DNS协议的解析原理，以进一步提高DNS协议测试软件功能的健壮性，智能性与高效性，以适应IPv6普及和应用的大势所趋。