DNS指南项目：扩展DNS记录类型解析功能详解

原创 于 2025-06-09 09:21:07 发布
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DNS指南项目：扩展DNS记录类型解析功能详解

dnsguide A guide to writing a DNS Server from scratch in Rust dnsguide 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/dn/dnsguide

引言

在DNS协议的学习过程中，理解不同类型的DNS记录是构建DNS解析器的关键一步。本文将深入探讨如何扩展DNS解析器以支持多种记录类型，包括A、NS、CNAME、MX和AAAA记录等。

DNS记录类型概述

DNS系统使用多种记录类型来存储不同类型的网络信息。以下是常见的几种核心记录类型：

  1. A记录：将域名映射到IPv4地址
  2. AAAA记录：将域名映射到IPv6地址
  3. CNAME记录：创建域名别名（规范名称）
  4. NS记录：指定域名的权威名称服务器
  5. MX记录：指定域名的邮件交换服务器

代码实现解析

扩展QueryType枚举

首先我们需要扩展QueryType枚举来支持更多记录类型：

#[derive(PartialEq, Eq, Debug, Clone, Hash, Copy)]
pub enum QueryType {
    UNKNOWN(u16),  // 未知记录类型
    A,     // 1 - IPv4地址记录
    NS,    // 2 - 名称服务器记录
    CNAME, // 5 - 规范名称记录
    MX,    // 15 - 邮件交换记录
    AAAA,  // 28 - IPv6地址记录
}

类型转换方法实现

为了在数字类型和枚举值之间转换，我们实现了to_num和from_num方法：

impl QueryType {
    pub fn to_num(&self) -> u16 {
        match *self {
            QueryType::UNKNOWN(x) => x,
            QueryType::A => 1,
            QueryType::NS => 2,
            QueryType::CNAME => 5,
            QueryType::MX => 15,
            QueryType::AAAA => 28,
        }
    }

    pub fn from_num(num: u16) -> QueryType {
        match num {
            1 => QueryType::A,
            2 => QueryType::NS,
            5 => QueryType::CNAME,
            15 => QueryType::MX,
            28 => QueryType::AAAA,
            _ => QueryType::UNKNOWN(num),
        }
    }
}

扩展DnsRecord结构体

接下来我们扩展DnsRecord枚举来支持各种记录类型的数据存储：

#[derive(Debug, Clone, PartialEq, Eq, Hash, PartialOrd, Ord)]
pub enum DnsRecord {
    UNKNOWN {
        domain: String,
        qtype: u16,
        data_len: u16,
        ttl: u32,
    },
    A {
        domain: String,
        addr: Ipv4Addr,
        ttl: u32,
    },
    NS {
        domain: String,
        host: String,
        ttl: u32,
    },
    CNAME {
        domain: String,
        host: String,
        ttl: u32,
    },
    MX {
        domain: String,
        priority: u16,
        host: String,
        ttl: u32,
    },
    AAAA {
        domain: String,
        addr: Ipv6Addr,
        ttl: u32,
    },
}

记录读取实现

DnsRecord::read方法是核心解析逻辑，它根据记录类型采用不同的解析方式：

impl DnsRecord {
    pub fn read(buffer: &mut BytePacketBuffer) -> Result<DnsRecord> {
        let mut domain = String::new();
        buffer.read_qname(&mut domain)?;

        let qtype_num = buffer.read_u16()?;
        let qtype = QueryType::from_num(qtype_num);
        let _ = buffer.read_u16()?;
        let ttl = buffer.read_u32()?;
        let data_len = buffer.read_u16()?;

        match qtype {
            // 解析A记录(IPv4地址)
            QueryType::A => {
                let raw_addr = buffer.read_u32()?;
                let addr = Ipv4Addr::new(
                    ((raw_addr >> 24) & 0xFF) as u8,
                    ((raw_addr >> 16) & 0xFF) as u8,
                    ((raw_addr >> 8) & 0xFF) as u8,
                    ((raw_addr >> 0) & 0xFF) as u8,
                );
                Ok(DnsRecord::A { domain, addr, ttl })
            }
            // 解析AAAA记录(IPv6地址)
            QueryType::AAAA => {
                // 读取4个32位整数组成IPv6地址
                let raw_addr1 = buffer.read_u32()?;
                let raw_addr2 = buffer.read_u32()?;
                let raw_addr3 = buffer.read_u32()?;
                let raw_addr4 = buffer.read_u32()?;
                let addr = Ipv6Addr::new(
                    // 将32位整数分割为16位整数
                    ((raw_addr1 >> 16) & 0xFFFF) as u16,
                    ((raw_addr1 >> 0) & 0xFFFF) as u16,
                    ((raw_addr2 >> 16) & 0xFFFF) as u16,
                    ((raw_addr2 >> 0) & 0xFFFF) as u16,
                    ((raw_addr3 >> 16) & 0xFFFF) as u16,
                    ((raw_addr3 >> 0) & 0xFFFF) as u16,
                    ((raw_addr4 >> 16) & 0xFFFF) as u16,
                    ((raw_addr4 >> 0) & 0xFFFF) as u16,
                );
                Ok(DnsRecord::AAAA { domain, addr, ttl })
            }
            // 解析NS记录(名称服务器)
            QueryType::NS => {
                let mut ns = String::new();
                buffer.read_qname(&mut ns)?;
                Ok(DnsRecord::NS { domain, host: ns, ttl })
            }
            // 解析CNAME记录(别名)
            QueryType::CNAME => {
                let mut cname = String::new();
                buffer.read_qname(&mut cname)?;
                Ok(DnsRecord::CNAME { domain, host: cname, ttl })
            }
            // 解析MX记录(邮件交换)
            QueryType::MX => {
                let priority = buffer.read_u16()?;  // 读取优先级
                let mut mx = String::new();
                buffer.read_qname(&mut mx)?;  // 读取邮件服务器域名
                Ok(DnsRecord::MX { domain, priority, host: mx, ttl })
            }
            // 未知记录类型处理
            QueryType::UNKNOWN(_) => {
                buffer.step(data_len as usize)?;  // 跳过未知记录数据
                Ok(DnsRecord::UNKNOWN {
                    domain,
                    qtype: qtype_num,
                    data_len,
                    ttl,
                })
            }
        }
    }
}

记录写入实现

为了完整实现DNS功能，我们还需要支持记录的写入操作。这需要先在BytePacketBuffer中添加辅助方法：

impl BytePacketBuffer {
    fn set(&mut self, pos: usize, val: u8) -> Result<()> {
        self.buf[pos] = val;
        Ok(())
    }

    fn set_u16(&mut self, pos: usize, val: u16) -> Result<()> {
        self.set(pos, (val >> 8) as u8)?;
        self.set(pos + 1, (val & 0xFF) as u8)?;
        Ok(())
    }
}

然后实现DnsRecord::write方法来支持各种记录类型的序列化：

impl DnsRecord {
    pub fn write(&self, buffer: &mut BytePacketBuffer) -> Result<usize> {
        let start_pos = buffer.pos();

        match *self {
            // 写入A记录
            DnsRecord::A { ref domain, ref addr, ttl } => {
                buffer.write_qname(domain)?;
                buffer.write_u16(QueryType::A.to_num())?;
                buffer.write_u16(1)?;  // 类IN
                buffer.write_u32(ttl)?;
                buffer.write_u16(4)?;  // 数据长度(IPv4地址为4字节)
                
                // 写入IPv4地址的4个字节
                let octets = addr.octets();
                buffer.write_u8(octets[0])?;
                buffer.write_u8(octets[1])?;
                buffer.write_u8(octets[2])?;
                buffer.write_u8(octets[3])?;
            }
            // 写入NS记录
            DnsRecord::NS { ref domain, ref host, ttl } => {
                buffer.write_qname(domain)?;
                buffer.write_u16(QueryType::NS.to_num())?;
                buffer.write_u16(1)?;
                buffer.write_u32(ttl)?;

                // 先写入0作为占位符，后面再更新实际长度
                let pos = buffer.pos();
                buffer.write_u16(0)?;

                buffer.write_qname(host)?;

                // 计算并更新实际数据长度
                let size = buffer.pos() - (pos + 2);
                buffer.set_u16(pos, size as u16)?;
            }
            // 其他记录类型的写入逻辑类似...
            _ => { /* 省略其他记录类型的实现 */ }
        }

        Ok(buffer.pos() - start_pos)
    }
}

实际查询示例

查询www.yahoo.com的A记录

let qname = "www.yahoo.com";
let qtype = QueryType::A;

输出结果展示了CNAME记录和对应的A记录：

CNAME {
    domain: "www.yahoo.com",
    host: "fd-fp3.wg1.b.yahoo.com",
    ttl: 3
}
A {
    domain: "fd-fp3.wg1.b.yahoo.com",
    addr: 46.228.47.115,
    ttl: 19
}
A {
    domain: "fd-fp3.wg1.b.yahoo.com",
    addr: 46.228.47.114,
    ttl: 19
}

查询yahoo.com的MX记录

let qname = "yahoo.com";
let qtype = QueryType::MX;

输出结果显示了多个邮件交换服务器：

MX {
    domain: "yahoo.com",
    priority: 1,
    host: "mta6.am0.yahoodns.net",
    ttl: 1794
}
MX {
    domain: "yahoo.com",
    priority: 1,
    host: "mta7.am0.yahoodns.net",
    ttl: 1794
}
MX {
    domain: "yahoo.com",
    priority: 1,
    host: "mta5.am0.yahoodns.net",
    ttl: 1794
}

总结

通过本文，我们详细了解了如何扩展DNS解析器以支持多种记录类型。关键点包括：

  1. 扩展QueryType枚举以支持更多记录类型
  2. 实现类型与数字之间的转换方法
  3. 扩展DnsRecord结构体以存储各种记录类型的数据
  4. 实现记录的读取和写入逻辑
  5. 处理不同记录类型的特殊编码要求

这些基础工作为构建完整的DNS服务器奠定了基础。下一阶段将利用这些功能来实现一个基本的DNS服务器。

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创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考

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