DNS课程设计报告.docx
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DNS课程设计报告
DNS服务器程序
实验报告
班级：
2011211301
小组成员：
曹晓欢2011211139
杨静怡2011211140
系统功能设计
⏹设计一个DNS服务器程序，读入“IP地址-域名”对照表，当客户端查询域名对应的IP地址时，用域名检索该对照表，有三种可能检索结果：
◆检索结果：
ip地址0.0.0.0，则向客户端返回“域名不存在”的报错消息（不良网站拦截功能）
◆检索结果：
普通IP地址，则向客户端返回该地址（服务器功能）
◆表中未检到该域名，则向因特网DNS服务器发出查询，并将结果返给客户端（中继功能）
Ø考虑多个计算机上的客户端会同时查询，需要进行消息ID的转换
系统和运行环境描述
Windows7操作系统平台，VS2010编程环境。
使用C/C++编写dns中继服务器。
主要数据结构
SOCKETsockfd;
Socket套接字
SOCKADDR_INser_addr,nser_addr;
表达地址结构信息，等价于sockaddr结构
typedefstructreq_inform
{//DNS请求包信息
SOCKADDR_INcli_addr;
unsignedshortid;//id和cli_addr唯一标识一个DNS请求
}req_inform;
该结构唯一标示了一个来自客户端的dns请求。
mapurl_ip_table;//本地域名解析表
用来构建本地存储的dnsrelay.txt中域名和IP的映射。
mapreq_cache[cache_num];//id转换表
这一个map映射，把客户端dns请求映射到一个unsignedshort上面，用它来存储id转换信息。
Unsignedshort类型的key值为新的id号，用于标识转发给外部服务器，而客户端的信息和旧id作为value存在map中，与key形成映射。
待服务器发回应答包，根据包中id号，即可找到原id与客户端信息。
#definecache_num2//转换表数目
#definecache_size500//每个转换表容量
intidThen_max=cache_num*cache_size;//总条目数
intcur_cache=0;
intidThen=0;
cache_num指定了id转换表的个数，cache_size是每个id转换表的大小，
cur_cache指向是当前正在装入的id转换表，idThen是一个从0到1000一直循环的被映射到的id号。
这样的设计可循环利用id转换表，并及时清除旧记录。
具体流程是：
生成id转换的item（idThen,structreq_inform的一个变量）
把id转换的item加入到req_cache[cur_cache]中
如果req_cache[cur_cache]已经达到cache_size
{
cur_cache指向下一个id转换表，并将其清空
}
idThen加1
函数划分（模块划分）
intget_url_ip_table（map&iptable）//失败返回-1
从文件中读入url和ip的映射表。
intinit（）;
用来初始化ser_addr、nser_addr、sockfd，以及对sockfd绑定到本地的ser_addr的
地址上。
intis_req（char*buffer）;
用来判断收到的包是上级服务器的回答包，还是来自客户端的请求包。
voidget_url（char*buf,string&url）;
从请求包中提取URL。
voidask_next_server（char*buffer,structsockaddr_inreq_addr,intbuffer_size）;
询问上级dns服务器。
voidcreate_respose（char*buffer,structsockaddr_inreq_addr,int
buffer_size,stringip）;
根据url-ip表中找到的结果自己构造响应。
voiddeal_req（char*buffer,structsockaddr_inreq_addr,intbuffer_size）;
客户端请求包的处理
voiddeal_res（char*buffer,intbuffer_size）;
上级服务器回答包的处理。
intmain（）;
主函数
软件流程图
失败
成功
失败
成功
请求包应答包
NO
YES
否
是
源代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include"WinSock2.h"//socket头文件
#pragmacomment（lib,"ws2_32.lib"）//链接Ws2_32.lib库，不必再setting里设置
usingnamespacestd;
//id转换表参数定义
#definecache_num2//转换表数目
#definecache_size500//每个转换表容量
intidThen_max=cache_num*cache_size;//总条目数
intcur_cache=0;
intidThen=0;
SOCKETsockfd;
SOCKADDR_INser_addr,nser_addr;/*使用sockaddr_in表达地址结构
信息，等价于sockaddr结构*/
constchar*nx_ip="211.68.71.4";
constchar*file_name="dnsrelay.txt";
typedefstructreq_inform
{//DNS请求包信息
SOCKADDR_INcli_addr;
unsignedshortid;//id和cli_addr唯一标识一个DNS请求
}req_inform;
mapurl_ip_table;//本地域名解析表
mapreq_cache[cache_num];//id转换表
/*
structdns_ans_add
{//构造响应包所要添加的信息除了请求包外，包括指针、类型、生存时间、类、资源大小、资源等等
unsignedshorturl_pointer;
unsignedshorttype;
unsignedshortclas_s;
unsignedlongttl;
unsignedshortsourse_size;
unsignedlongsourse;
};
*/
intget_url_ip_table（map&iptable）//失败返回-1
{
stringtmpip,tmpurl;
fstreamfs;
fs.open（"dnsrelay.txt"）;
if（!
fs.is_open（））
{
cout<<"txtcan'topen."<return-1;
}
else
{
iptable.clear（）;
while（!
fs.eof（））
{
fs>>tmpip;
fs>>tmpurl;
iptable.insert（pair（tmpurl,tmpip））;
}
fs.close（）;
return0;
}
}
intinit（）//失败返回-1
{
WSADatawsa;//socket初始化
if（WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&wsa）!
=0）//Winsock服务的初始化
{
WSACleanup（）;
cout<<"winsock初始失败"<return0;
}
for（inti=0;ireq_cache[i].clear（）;
sockfd=socket（AF_INET,SOCK_DGRAM,0）;//创建socket套接字
ser_addr.sin_family=AF_INET;//sin_family指代协议族
ser_addr.sin_port=htons（53）;//使用53端口即DNS服务器端口
ser_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//0.0.0.0,sin_addr存储IP地址
nser_addr.sin_family=AF_INET;
nser_addr.sin_port=htons（53）;
nser_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr（nx_ip）;//返回值作Internet地址
if（bind（sockfd,（SOCKADDR*）&ser_addr,sizeof（ser_addr））==-1）{
cout<<"绑定端口失败"<return-1;
}
else
cout<<"绑定端口成功"<return0;
}
intis_req（char*buffer）
{
unsignedshortflags=0;
memcpy（&flags,buffer+2,2）;//取标志位信息
if（flags==0x0001）//3号位002号位01请求包（0001为网络顺序）本地：
0100
return1;
else
return0;
}
voidget_url（char*buf,string&url）
{//从请求包中提取URL
intindex=0;
unsignedcharnum,i;
url.clear（）;
num=buf[index++];//第一节字段长度
while（num）//当num=0为结尾跳出
{
for（i=0;iurl.push_back（buf[index++]）;//push_back字符串之后插入一个字符
num=buf[index++];
if（num!
=0）//说明没结束
url.push_back（'.'）;
}
}
voidask_next_server（char*buffer,sockaddr_inreq_addr,intbuffer_size）
{
structreq_informtem;
cout<<"本地域名解析表未找到，询问外部服务器..."<tem.cli_addr=req_addr;//请求端地址
memcpy（&（tem.id）,buffer,2）;//原请求端id
memcpy（buffer,&idThen,2）;//赋予新的id号idThen
if（sendto（sockfd,buffer,buffer_size,0,（structsockaddr*）&nser_addr,sizeof（structsockaddr））==-1）
{
cout<<"未成功发送请求至外部服务器"<return;
}
req_cache[cur_cache].insert（pair（idThen,tem））;//增加本id转换项，至映射表项
if（req_cache[cur_cache].size（）>=cache_size）//当前本映射表已满，跳到另一张表
{
cur_cache=（cur_cache+1）%cache_num;//指向新的一张表
req_cache[cur_cache].clear（）;//新表的历史记录清空
}
idThen=（idThen+1）%idThen_max;//下一个转发请求的id号
}
voidcreate_respose（char*buffer,sockaddr_inreq_addr,intbuffer_size,stringip）
{
charans[1000];//响应包
unsignedshortflags=0x8081;//响应包标志位8180（8180为x86顺序）
unsignedshortans_num=0x0100;//正常的响应数设置响应个数1
cout<<"在本地域名解析表缓存中找到。
。
"<memcpy（ans,buffer,buffer_size）;//拷贝请求包
memcpy（ans+2,&flags,2）;//改标志位
if（pare（"0.0.0.0"）==0）
{//若是屏蔽，则直接返回
ans_num=0x0000;//重置回复数为0，屏蔽
memcpy（&ans[6],&ans_num,sizeof（unsignedshort））;
if（sendto（sockfd,ans,buffer_size,0,（structsockaddr*）&req_addr,sizeof（structsockaddr））==-1）
{
cout<<"发送至客户端失败!
"<return;
}
printf（"url已屏蔽...\n"）;
return;
}
else
{//构造响应包
charc_ip[50];
ip.copy（c_ip,ip.length（））;
c_ip[ip.length（）]='\0';
printf（"该请求包所要找的的ip是%s...\n",c_ip）;
memcpy（ans+6,&ans_num,sizeof（unsignedshort））;//修改、添加信息，包括响应数、多出的响应字段等等
//构造DNS响应部分
intcurLen=0;
charanswer[16];
unsignedshortName=htons（0xc00c）;
memcpy（answer,&Name,sizeof（unsignedshort））;
curLen+=sizeof（unsignedshort）;
unsignedshortTypeA=htons（0x0001）;
memcpy（answer+curLen,&TypeA,sizeof（unsignedshort））;
curLen+=sizeof（unsignedshort）;
unsignedshortClassA=htons（0x0001）;
memcpy（answer+curLen,&ClassA,sizeof（unsignedshort））;
curLen+=sizeof（unsignedshort）;
unsignedlongtimeLive=htonl（0x7b）;
memcpy（answer+curLen,&timeLive,sizeof（unsignedlong））;
curLen+=sizeof（unsignedlong）;
unsignedshortIPLen=htons（0x0004）;
memcpy（answer+curLen,&IPLen,sizeof（unsignedshort））;
curLen+=sizeof（unsignedshort）;
unsignedlongIP=（unsignedlong）inet_addr（c_ip）;
memcpy（answer+curLen,&IP,sizeof（unsignedlong））;
curLen+=sizeof（unsignedlong）;
curLen+=buffer_size;
//请求报文和响应部分共同组成DNS响应报文存入sendbuf
memcpy（ans+buffer_size,answer,curLen）;
if（sendto（sockfd,ans,curLen,0,（structsockaddr*）&req_addr,sizeof（structsockaddr））==-1）
{
cout<<"发送客户端失败!
"<return;
}
}
}
voiddeal_req（char*buffer,structsockaddr_inreq_addr,intbuffer_size）
{
stringurl;
map:
:
iteratoruit_iter;
printf（"收到请求包，正在处理...\n"）;
get_url（buffer+12,url）;//包头12个字节
printf（"请求解析的url是:
"）;
cout<uit_iter=url_ip_table.find（url）;//找ip
if（uit_iter==url_ip_table.end（））
{
ask_next_server（buffer,req_addr,buffer_size）;//未找到，向上级服务器询问
}
else//自己构造响应
{
cout<<"在本地缓存找到ip:
"+uit_iter->second<create_respose（buffer,req_addr,buffer_size,uit_iter->second）;
}
}
voiddeal_res（char*buffer,intbuffer_size）
{
unsignedshortcur_id,i;
map:
:
iteratormiter;
structreq_informcur_inform;
printf（"从外部服务器得到响应包..."）;
memcpy（&cur_id,buffer,2）;
for（i=0;i{//检索映射表找到相匹配的id信息，从而正确返回dns请求回复
miter=req_cache[i].find（cur_id）;
if（miter!
=req_cache[i].end（））
{
cur_inform=miter->second;//获得之前dns请求信息
memcpy（buffer,&（cur_inform.id）,2）;//得到旧id复制到buffer，修改id
if（sendto（sockfd,buffer,buffer_size,0,（structsockaddr*）&（cur_inform.cli_addr）,sizeof（structsockaddr））==-1）
printf（"发送至客户端失败!
\n"）;
else
printf（"成功发送至客户端!
\n"）;
return;
}
}
printf（"couldnotbefoundinthecache...\n"）;
}
intmain（）
{
charrecv_buffer[512];
SOCKADDR_INrecv_addr;
intrecv_size;
printf（"读入url-ip表..."）;
if（get_url_ip_table（url_ip_table）==-1）
{
perror（"读入url-ip表错误!
\n"）;
return0;
}
printf（"缓存一共有%d条记录\n",url_ip_table.size（））;//TXT中表项
//初始化socket和sockaddr_in,bind端口
printf（"初始化socket..."）;
if（init（）==-1）
return0;
printf（"初始化成功...\n"）;
printf（"dns服务器启动...\n"）;
while
（1）
{
intrecv_len=sizeof（sockaddr）;
if（（recv_size=recvfrom（sockfd,recv_buffer,sizeof（recv_buffer）,0,（sockaddr*）&recv_addr,&recv_len））==-1）
{
perror（"接收错误包!
\n"）;
continue;
}
elseif（is_req（recv_buffer））
{//处理请求包
deal_req（recv_buffer,recv_addr,recv_size）;
}
else
{//处理响应包
deal_res（recv_buffer,recv_size）;
}
printf（"\n\n"）;
}
return0;
}
测试用例以及运行结果
（1）首先先把本地连接中的DNS服务器地址改成本地的127.0.0.1
此时无法正常使用网页：
（2）开启本实验设计的DNS服务器：
正常浏览网页：
能正常ping通网址：
服务器显示信息：
能正常使用nslookup命令查ip地址：
a.本地解析表存在的记录：
服务器信息：
b．查询本地解析表中，被屏蔽的记录
服务器信息：
C．本地没有记录，转发出去：
服务端信息：
遇到并解决的问题
1.Id转换问题
构造一个map映射：
mapreq_cache[cache_num];
把客户端dns请求映射到一个unsignedshort上面，用它来
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