计算机网络协议实验教学应用探索

单怀军

摘要：本文选择DNS教学设计为例，来模拟DNS域名解析过程，并从分析DNs数据包方式来探讨其组织结构和工作过程，促进学生正确理解和应用。

关键词：计算机网络；DNs协议；模拟实验

对于计算机网络教学中的网络协议，由于其实践性强，常规课堂教学难以帮助学生正确理解和掌握。从目前实验教学应用现状来看，利用VMware虚拟软件来搭建网络服务平台，借助于仿真软件实现路由器、交换机的协议配置方法，让学生从中来理解计算机网络的基本原理，并为后期的网络服务配置技术打下操作基础。

一、DNS协议实验教学设计

在计算机网络分析技术实践中，DNS域名系统是用来标识终端IP地址的协议软件，由于在应用层软件中，主要采用间接方式与DNS域名系统发生联系，如浏览网页、收发邮件等。根据DNS报文格式，主要由12个字节首部和4个可变字段构成。其中标识信息占2个字节，通过客户程序来进行响应和查询匹配；标志信息占两个字节，其中QR位为查询/响应标志位，为1时代表响应，为0时代表查询；还有Opcode位，为0时代表标准查询，为1时代表响应，为2时代表服务器状态；以及AA位、TC位、RD位等等。对于四个可变字段，查询问题字段占两个字节，分别表示查询类型、查询类，以及查询问题所包含的条目数量；回答字段是对DNS报文的响应部分，既有资源数据，还有资源类型，以及资源类、数值和查询类值等，如生存时间记录资源的秒数，长度记录资源数据的数量：授权字段为响应报文所提供的授权内容，包括授权服务器信息等；额外信息附带DNS报文的其他信息，便于DNS域名解析时额外附加信息。

二、利用Wireshark软件进行DNS报文解析

（1）报文查询分析

利用Wireshark软件进行DNS报文过滤，首先进行DNS数据包抓取，来获取DNS报文信息。从查询结果来看，对于首部的第1，2字节，数据值为000e，表示由服务器返回用户程序的查询信息；第3，4字节为0100，对应的QR位为0，说明为查询报文，Opcode位为0，表示为标准查询方式，TC位、AA位为0，仅为响应报文有效；第5，6字节是查询问题类型、问题数据及记录数，第7，8，9，10，11，12字节与响应无关，不予考虑。

（2）报文响应分析

利用抓取软件对响应报文进行解析，获得标识字段为000e，标志字段为8180，问题记录字段为0001，应答字段为0003，授权字段为0005，附加字段为0005。对之进行解析可知，NO.213表示查询报文，NO.216表示为响应报文，对于标志位8180，可以进行二进制转换为100000011000000，其QR位为1，为响应报文，AA位0，为授权应答，Tc位0说明报文未被切割，RD位1，表示递归查询，AD位0，表示为服务器认证，CD为0表示其他数据为可接授的，Rcode为0表示无差错。

（3）模拟搭建DNS查询环境

通过搭建实验环境，利用虚拟主机发出DNS域名解析请求。首先在物理机上预装四台Windows 2003 server虚拟机和windows xp虚拟系统，通过Wireshark抓取软件来对域名解析服务进行实验。当虚拟机发出域名解析请求，分别由本地域名服务器进行反馈给根域名服务器、顶级域名服务器和权限域名服务器，最后将访问结果发送至请求主机。在这个过程中，各服务器通过对IP地址的响应，首先从域名服务器转向根域名服务器，再由根域名服务器转向顶级服务器，由顶级域名服务器返回Ip地址给权限域名服务器，在多次转发配置过程中，从请求到返回再到请求，再到返回，我们可以捕捉到整个DNs报文的查询过程。从中可知，对于客户请求端，发出的192.168.88.88地址，首先要查询根服务器的WWW.S.abc.com，通过递归查询获得本地域名服务器地址为192.168.88.10，再经由本地域名服务器，利用递归查询向根服务器请求，得到192.168.88.20的查询信息，再由顶级域名服务器转向权限域名服务器得到192.168.88.40，最后从权限域名服务器获得www.s.abc.com～IP地址为192.168.88.110。经过上述查询后，最后由权限域名服务器，逐级返回给访问主机，获得本地域名服务器地址。

三、结语

在计算机网络协议课程教学中，通过采用虚拟机软件来构建实验教学环境，通过实验过程操作来为学生呈现网络协议的原理和运行规则，引导学生从分析数据包的过程中，了解协议的工作过程，为后期学习及实践操作奠定基础。