问题描述
RFC 参考
我正在从事一个项目，该项目涉及套接字编程和解释 DIG DNS 查询的输出。
我使用 RFC 1035 作为参考。尽管这已经很老了（1987 年），但据我从后来的 RFC（例如 8490）中可以看出，DNS 标头仍然相同。
https://tools.ietf.org/html/rfc1035
代码概览：IPv6 TCP 查询
我用 C 语言编写了一个从 IPv6 TCP 套接字读取的短程序。我使用 DIG 将数据发送到这个套接字。 （我的程序只是读取它在套接字上看到的所有数据，并将其打印到 stdout。）
请注意，这里有两件不寻常的事情：
- 首先是IPv6的使用
- 其次使用 TCP（DNS 消息通常是 UDP）
这是使用的命令：
dig @::1 -p 8053 duckduckgo.com +tcp
我正在 Debian 测试中运行 dig 版本 DiG 9.16.13-Debian。 （cera 2021-5 月）
输出、讨论和问题
Hex:
00 37 61 78 01 20 00 01 00 00 00 00 00 01 0A 64 75 63 6B 64 75 63 6B 67 6F 03 63 6F 6D 00 00 01 00 01 00 00 29 10 00 00 00 00 00 00 0C 00 0A 00 08 00 7A 4* 48 2C 16 0* 33
Char:
00 7 61 x 01 20 00 01 00 00 00 00 00 01 0A d u c k d u c k g o 03 c o m 00 00 01 00 01 00 00 ) 10 00 00 00 00 00 00 0C 00 0A 00 08 00 z 4* H,16 0* 33
如果遇到不可打印的字符，则打印十六进制值。
虽然这是一个相当长的数据流，但问题与头部的长度有关。
根据 RFC 1035，标头的长度应为 12 个字节。
4.1.1. Header section format
The header contains the following fields:
1 1 1 1 1 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| ID |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|QR| Opcode |AA|TC|RD|RA| Z | RCODE |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| QDCOUNT |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| ANCOUNT |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| NSCOUNT |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| ARCOUNT |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
标头后跟一个 QUESTION SECTION。问题部分以指定长度的单个字节开始。
检查上面的数据流，我们看到偏移量 12 处的字节的值为 0。我在下面用偏移量数字重复它以使其清楚。数据在中间行，上下一行是字节偏移量。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 <- byte 12
00 37 61 78 01 20 00 01 00 00 00 00 00 01 0A 64 75 63 6B ...
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 <- byte 15
这显然没有任何意义。
再次查看流，我们可以看到“duckduckgo”前面有字节 0A。这是十进制的 10，对应于“duckduckgo”的 10 个字符。此字符串后跟一个字节 03，对应于“com”的 3 个字节。
字节 0A 的偏移量为 15。不是 12。
我一定误解了 RFC 规范。但我误解了什么？标头本身是否以与我认为的不同的偏移量开始？ （字节零。）或者在标题的结尾和第一个问题部分的开头之间是否有一些填充？
本网站现有问题：
评论：下面的链接声明没有填充。这是这个问题的唯一答案。问题是关于DNS 响应而不是查询，并且不询问查询的标头部分。 （虽然其中一方的信息应该适用于另一方，但可能不适用。）
Do DNS messages pad names to an even number of bytes?
评论：以下链接询问了构建数据结构以处理 DNS 数据的最佳方法。此外，答案指出必须注意网络字节顺序和机器字节顺序。我已经意识到这一点，并且在将信息打印到 ntohs() 之前，我使用 x86_64 从网络字节顺序转换为 stdout 字节顺序。这不是问题，也不能解释为什么我看到有关 dns 查询的信息从字节 15 而不是 12 开始，而标头应该是 12 字节的固定大小。
Implementing a DNS Query in c++ according to RFC 1035
解决方法
感谢@SteffenUllrich 在评论中提出了解决方案。
RFC 1035 4.2.2 状态
4.2.2. TCP usage
Messages sent over TCP connections use server port 53 (decimal). The
message is prefixed with a two byte length field which gives the message
Mockapetris [Page 32]
RFC 1035 Domain Implementation and Specification November 1987
length,excluding the two byte length field. This length field allows
the low-level processing to assemble a complete message before beginning
to parse it.
我曾在某个时候删除了结构开头的 2 字节字段。
这是重新启用 2 字节长度字段后的结构。
struct __attribute__((__packed__)) dns_header
{
unsigned short ID;
union
{
unsigned short FLAGS;
struct
{
unsigned short QR : 1;
unsigned short OPCODE : 4;
unsigned short AA : 1;
unsigned short TC : 1;
unsigned short RD : 1;
unsigned short RA : 1;
unsigned short Z : 3;
unsigned short RCODE : 4;
};
};
unsigned short QDCOUNT;
unsigned short ANCOUNT;
unsigned short NSCOUNT;
unsigned short ARCOUNT;
};
struct __attribute__((__packed__)) dns_struct_tcp
{
unsigned short length; // length excluding 2 bytes for length field
struct dns_header header;
};
例如：我收到一个长度为 53 字节的 TCP 数据包。 length 的值设置为 51。
要将数据读入该结构体：
memcpy(&dnsdata,buf,sizeof(struct dns_struct_tcp));
解释这个数据（因为它是按网络字节顺序存储的）：
void dns_header_print(FILE *file,const struct dns_header *header)
{
fprintf(file,"ID: %u\n",ntohs(header->ID));
char str_FLAGS[8 * sizeof(unsigned short) + 1];
str_FLAGS[8 * sizeof(unsigned short)] = '\0';
print_binary_16_fixed_width(str_FLAGS,header->FLAGS);
fprintf(file,"FLAGS: %s\n",str_FLAGS);
fprintf(file,"FLAGS: QOP ATRRZZZR \n");
fprintf(file," RCODEACDA CODE\n");
fprintf(file,"QDCOUNT: %u\n",ntohs(header->QDCOUNT));
fprintf(file,"ANCOUNT: %u\n",ntohs(header->ANCOUNT));
fprintf(file,"NSCOUNT: %u\n",ntohs(header->NSCOUNT));
fprintf(file,"ARCOUNT: %u\n",ntohs(header->ARCOUNT));
}
请注意，标志不变，因为标志的每个字段的长度都小于 8 位。但是在 x86_64 系统上，unsigned short 以小端格式存储，因此 ntohs() 用于将大端（网络）字节顺序的数据转换为小端（主机) 字节顺序。