Для DNS запроса и для DNS отклика используется одинаковый формат. На рисунке 2 показан общий формат DNS сообщения.

Рис.2. Общий формат DNS запроса и ответа.

Сообщение содержит фиксированный 12-байтный заголовок, за которым следуют четыре поля переменной длины.

Значение в поле идентификации (identification) устанавливается клиентом и возвращается сервером. Это поле позволяет клиенту определить, на какой запрос пришел отклик.

16-битовое поле флагов (flags) поделено на несколько частей, как показано на рисунке 3.

Рис.3. Поле флагов (flags) в заголовке DNS.

Описание каждого поля мы начнем с крайне левых битов.

• QR (тип сообщения), 1-битовое поле: 0 обозначает - запрос, 1 обозначает - отклик.
• opcode (код операции), 4-битовое поле. Обычное значение 0 (стандартный запрос). Другие значения - это 1 (инверсный запрос) и 2 (запрос статуса сервера).
• AA - 1-битовый флаг, который означает "авторитетный ответ" (authoritative answer). Сервер DNS имеет полномочия для этого домена в разделе вопросов.
• TC - 1-битовое поле, которое означает "обрезано" (truncated). В случае UDP это означает, что полный размер отклика превысил 512 байт, однако были возвращены только первые 512 байт отклика.
• RD - 1-битовое поле, которое означает "требуется рекурсия" (recursion desired). Бит может быть установлен в запросе и затем возвращен в отклике. Этот флаг требует от DNS сервера обработать этот запрос самому (т.е. сервер должен сам определить требуемый IP адрес, а не возвращать адрес другого DNS сервера), что называется рекурсивным запросом (recursive query). Если этот бит не установлен и запрашиваемый сервер DNS не имеет авторитетного ответа, запрашиваемый сервер возвратит список других серверов DNS, к которым необходимо обратиться, чтобы получить ответ. Это называется повторяющимся запросом (iterative query) . Мы рассмотрим примеры обоих типов запросов в следующих примерах.
• RA - 1-битовое поле, которое означает "рекурсия возможна" (recursion available). Этот бит устанавливается в 1 в отклике, если сервер поддерживает рекурсию. Мы увидим в наших примерах, что большинство серверов DNS поддерживают рекурсию, за исключением нескольких корневых серверов (коневые сервера не в состоянии обрабатывать рекурсивные запросы из-за своей загруженности).
• Это 3-битовое поле должно быть равно 0.
• rcode это 4-битовое поле кода возврата. Обычные значения: 0 (нет ошибок) и 3 (ошибка имени). Ошибка имени возвращается только от полномочного сервера DNS и означает, что имя домена, указанного в запросе, не существует.

Следующие четыре 16-битных поля указывают на количество пунктов в четырех полях переменной длины, которые завершают запись. В запросе количество вопросов (number of questions) обычно равно 1, а остальные три счетчика равны 0. В отклике количество ответов (number of answers) по меньшей мере равно 1, а оставшиеся два счетчика могут быть как нулевыми, так и ненулевыми.

Формат каждого вопроса в разделе вопросов (question) показан на рисунке 4. Обычно присутствует только один вопрос.

Имя запроса (query name) это искомое имя. Оно выглядит как последовательность из одной или нескольких меток. Каждая метка начинается с 1-байтового счетчика, который содержит количество следующих за ним байт. Имя заканчивается байтом равным 0, который является меткой с нулевой длиной. И является, в свою очередь, меткой корня. Каждый счетчик байтов должен быть в диапазоне от 0 до 63, так как длина метки ограничена 63 байтами.

Рис. 4. Формат раздела вопроса (question) в запросе DNS.

(Дальше в этом разделе мы увидим, что байт счетчик с двумя старшими битами, установленными в 1, значения от 192 до 255, используется в схеме со сжатием.) В отличие от многих других форматов сообщений, которые мы рассмотрели, этому полю разрешено заканчиваться на ограничителе не равном 32 битам. Заполнение не используется.

На рисунке 5 показано, как хранится имя домена gemini.tuc.noao.edu.

Рис.5. Представление имени домена gemini.tuc.noao.edu.

У каждого вопроса есть тип запроса (query type), а каждый отклик (называемый записью ресурса, о чем мы поговорим ниже) имеет тип (type). Существует около 20 различных значений, некоторые из которых в настоящее время уже устарели. В таблице 2 показаны некоторые из этих значений. Тип запроса это надмножество (множество, подмножеством которого является данное множество) типов: два из показанных значений, могут быть использованы только в вопросах.

Таблица 2. Значения type и query type для DNS вопросов и ответов.

Наиболее распространенный тип запроса - тип A, который обозначает, что необходим IP адрес для запрашиваемого имени (query name). PTR запрос требует имена, соответствующие IP адресу. Это запрос указателя, который мы опишем в разделе "Запросы указателя" этой главы. Другие типы запросов мы опишем в разделе "Записи ресурсов"

Класс запроса (query class) обычно равен 1, что указывает на адреса Internet. (В некоторых случаях поддерживаются не-IP значения.)

Часть записи ресурса в отклике DNS

Рис.6. Формат записи ресурса DNS.

Имя домена (domain name) это имя, которому соответствуют следующие данные ресурса. Формат имени домена тот же, что мы описали ранее для поля имени запроса (query name) (рисунок 5).

Тип (type) указывает на один из типов кодов RR. Это то же самое, что и значения типа запроса (query type), которые мы описали раньше. Для данных Internet класс (class) обычно установлен в 1.

Поле время жизни (time-to-live) это количество секунд, в течение которых RR может быть кэширована клиентом. Обычно TTL RR равно 2 дням.

Длина записи ресурса (resource data length) указывает на количество данных ресурса (resource data). Формат этих данных зависит от типа (type). Для типа равного 1 (запись A) данные ресурса - это 4-байтный IP адрес. Сейчас мы описали основной формат DNS запросов и откликов.

Для понимания работы DNS важно знать, как обрабатываются запросы указателя - задан IP адрес, возвращается имя (или имена), соответствующее этому адресу.

Во-первых, вернемся к рисунку 1 и рассмотрим домен верхнего уровня arpa, а также домен in-addr, находящийся ниже. Когда организация вступает в Internet и получает часть простраства имен DNS, как, например, noao.edu, она также получает право на часть пространства имен in-addr.arpa, соответствующее ее IP адресам в Internet. В данном случае noao.edu - это сеть класса B с идентификатором 140.252. Уровень дерева DNS ниже in-addr.arpa должен быть первым байтом IP адреса (140 в данном примере), следующий уровень это следующий байт IP адреса (252), и так далее. Однако помните, что имена пишутся, снизу-вверх по дереву DNS. Это означает, что DNS имя хоста sun с IP адресом 140.252.13.33 будет 33.13.252.140.in-addr.arpa.

Мы должны написать 4 байта IP адреса задом наперед, потому что полномочия делегируются на основе идентификаторов сетей: первый байт адрес класса A, первый и второй байты адреса класса B, а первый, второй и третий байты это адреса класса C. Первый байт IP адреса должен быть непосредственно под меткой in-addr, однако полные имена доменов (FQDN) пишутся снизу вверх по дереву. Если бы FQDN писались сверху вниз, DNS имя для IP адреса было бы arpa.in-addr.140.252.13.33, однако в этом случае FQDN для хоста должно быть edu.noao.tuc.sun.

Без отдельных ветвей дерева DNS осуществить преобразования адрес - имя, (обратное преобразование) можно было бы только начиная от корня дерева и просматривая каждый домен верхнего уровня. При сегодняшнем размере Internet это могло бы занять дни или даже недели. Использование же in-addr.arpa приемлемый вариант, несмотря на переставленные местами байты в IP адресе и специальные домены, иногда вносящие определенную путаницу.

Однако встретиться с доменом in-addr.arpa и переставленными байтами в IP адресе можно только тогда, когда мы общаемся с DNS непосредственно, используя, такие программы как host или просматривая пакеты с использованием tcpdump. При работе приложения, разборщик (gethostbyaddr) обычно воспринимает IP адрес и возвращает информацию о хосте. Перестановка байтов и добавление домена in-addr.arpa осуществляется разборщиком автоматически.

Всего существует около 20 различных типов записей ресурсов, некоторые из которых мы сейчас опишем.