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python網(wǎng)絡(luò)編程學習筆記(四)：域名系統(tǒng)

更新時間：2014年06月09日 21:58:28 作者：

當我們在上網(wǎng)的時候，通常輸入的是網(wǎng)址，其實這就是一個域名，而我們計算機網(wǎng)絡(luò)上的計算機彼此之間只能用IP地址才能相互識別

一、什么是域名系統(tǒng)

DNS 計算機域名系統(tǒng) (DNS) 是由解析器以及域名服務器組成的。當我們在上網(wǎng)的時候，通常輸入的是網(wǎng)址，其實這就是一個域名，而我們計算機網(wǎng)絡(luò)上的計算機彼此之間只能用IP地址才能相互識別。再如，我們?nèi)ヒ籛EB服務器中請求一WEB頁面，我們可以在瀏覽器中輸入網(wǎng)址或者是相應的IP地址，例如我們要上新浪網(wǎng)，我們可以在IE的地址欄中輸入網(wǎng)址，也可輸入IP地址，但是這樣子的IP地址我們記不住或說是很難記住，所以有了域名的說法，這樣的域名會讓我們?nèi)菀椎挠涀　?br>

名稱	含義	特性
域名服務器	保存有該網(wǎng)絡(luò)中所有主機的域名和對應IP地址，并具有將域名轉(zhuǎn)換為IP地址功能的服務器。	域名必須對應一個IP地址，而IP地址不一定只對應一個域名，采用類似目錄樹的等級結(jié)構(gòu)。
域名解析服務器	域名與IP地址之間的轉(zhuǎn)換工作	域名解析過程中的查詢順序為：本地緩存記錄、區(qū)域記錄、轉(zhuǎn)發(fā)域名服務器、根域名服務器。

二、訪問DNS的方法一：使用socket模塊

1、DNS查詢

以查詢www.external.example.com為例。首先，程序會和操作系統(tǒng)配置文件指定的本地名稱服務器通信。這個服務器是一個遞歸的名稱服務器，它收到請求并以適當?shù)姆绞絺鬟f下去。遞歸服務器做的第一件事情是詢問.com域，回答是以一種指向另外一外名稱服務器的提名形式給出的。這個名稱服務器可以提供名稱中包含.com的信息。查詢發(fā)送到該服務器后，該服務器將以另一個提名回答進行回應，指向另外一臺服務器，而這個服務器可以提供example.com的名稱信息。這個循環(huán)重復多次，直到查詢到external.example.com服務的名稱服務器。

2、正向查詢

最基本的查詢是正向查詢，即根據(jù)一個主機名來查找ip地址。Socket庫可以實現(xiàn)這種查詢，主要用函數(shù)socket.getaddrinfo()。注意，該函數(shù)和ipv6不兼容。

Getaddrinfo(host,port[,family[,sockettype[,proto[,flags]]]])

參數(shù)host為域名，以字符串形式給出代表一個IPV4/IPV6地址或者None.
參數(shù)port如果字符串形式就代表一個服務名，比如“http”"ftp""email"等，或者為數(shù)字，或者為None
參數(shù)family為地主族，可以為AF_INET ，AF_INET6 ，AF_UNIX.
參數(shù)socketype可以為SOCK_STREAM(TCP)或者SOCK_DGRAM(UDP)
參數(shù)proto通常為0可以直接忽略
參數(shù)flags為AI_*的組合，比如AI_NUMERICHOST，它會影響函數(shù)的返回值

該函數(shù)返回值是一列tuple，每一個tuple如下：

（family,socktype,proto,canonname,sockaddr）

其中sockaddr實際上就是遠程機器的地址和端口，也就是查詢的數(shù)據(jù)。

例如：

>>> import socket
>>> print socket.getaddrinfo('www.baidu.com',None)
[(2, 0, 0, '', ('61.135.169.125', 0)), (2, 0, 0, '', ('61.135.169.105', 0))]
>>> print socket.getaddrinfo('www.baidu.com',None)[0][4][0]
61.135.169.125
>>> print socket.getaddrinfo('www.baidu.com',None)[0][4][1]
0

注意：因為一個網(wǎng)站可能有多個網(wǎng)址，所以兩次查詢時，結(jié)果不同也是很正常的。這里用一段代碼將所有查詢結(jié)果列出：

復制代碼代碼如下:

##@小五義 
import socket
host=raw_input('host:')
result=socket.getaddrinfo(host,None)
counter=0
for i in result:
　  print "%-2d:%s"%(counter,i[4])
　  counter+=1

運行結(jié)果如下：

>>>
host:www.baidu.com
0 :('61.135.169.105', 0)
1 :('61.135.169.125', 0)
>>>
host:www.yahoo.com
0 :('106.10.170.118', 0)
>>>
host:www.163.com
0 :('60.210.18.169', 0)
1 :('123.132.254.15', 0)
3、反向查詢
反向查詢是指通過ip地址查詢域名。這里用到gethostbyaddr
gethostbyaddr(addr,len,type)
參數(shù)addr可以為IPv4或IPv6的IP地址，參數(shù)len為參數(shù)addr的長度，參數(shù)type為AF_INET。

下面給出的例子，將反向查詢ip地址的域名。

復制代碼代碼如下:

##@小五義 
import socket
hostip=raw_input('ip:')
try:
    result=socket.gethostbyaddr(hostip)
    print "hostname:"+result[0]
    print "\n Addresses:"
    for i in result[2]:
        print " " +i
except socket.herror, e:
    print "counld not look up name:",e

運行結(jié)果是：

>>>

ip:127.0.0.1

hostname:localhost

Addresses:

127.0.0.1

>>>

ip:216.109.118.73

hostname:gi-2-19.bas1-1-con.ac2.yahoo.com

Addresses:

216.109.118.73

>>>

ip:123.132.254.15

counld not look up name: [Errno 11004] host not found

>>>

ip:60.210.18.169

counld not look up name: [Errno 11004] host not found

從運行的結(jié)果看，第一次查詢到的兩個ip放進去，卻反向查詢不到域名，這里我也沒搞明白是什么原因，有待高手解答。

三、訪問DNS的方法二：使用PyDNS進行高級查詢

pyDNS提供了一個功能更強的訪問DNS系統(tǒng)的接口。其下載地址為http://pydns.sourceforge.net。其中py3dns是針對python3.x的，本人的學習環(huán)境是python2.6，所以就下載安裝了pydns。下載后解壓，將DNS文件夾拷貝到Python安裝文件夾下的Lib\site-packages\文件夾下即可。

1、簡單的pyDNS查詢

首先調(diào)用DNS.DiscoverNameServers()查找系統(tǒng)中的名稱服務器。然后建立一個請求對象DNS.Request()。DNS.Request()的req()方法用來執(zhí)行實際的查詢。通常有兩個參數(shù)：name給出了實際查詢的名稱；qtype指定了record類型。當使用請求對象來發(fā)出查詢請求時，pyDNS會返回一個包含結(jié)果的應答對象（answer object），該對象有個屬性叫answers，包含所有返回的應答列表。

在給出例子前，首先列出大多數(shù)的DNS records列表如下：
A Address. 網(wǎng)址記錄(定在右邊), 定義於 RFC 1035.
AAAA IPv6 Address. (第 6 代網(wǎng)址表式法). 定義於 RFC 1886.
AFSDB AFS Data Dase location. 定義於 RFC 1183.
CNAME Canonical Name (正式名稱), 定義於 RFC 1035. 這是定別名(alias)的指標用法. 別名設(shè)定在 LHS, 正式名稱設(shè)定在 RHS.
GPOS Geographic POSition (地理位置)?, 定義於 RFC 1712. 過時(obsolete)用法, 不建議使用. .
HINFO Host INFOrmation (機器基本資料; OS, 硬體, ...), 定義於 RFC 1035.
ISDN ISDN (整合數(shù)位網(wǎng)路網(wǎng)址表示法), 定義於 RFC 1183.
KEY publick key (公開金匙; DNS 資料, 透過編碼, 密碼通訊), 定義於 RFC 2065.
LOC LOCation (網(wǎng)路所在的地理區(qū)域; 表經(jīng)緯度), 定於 RFC 1876.
MB MailBox. (信箱; 已經(jīng)很少使用), 定義於 RFC 1035. --> 參考 MX 記錄項目.
MD 定義於 RFC 1035. 過時(obsolete)用法, 不建議使用. --> 參考 MX 記錄項目.
MF 定義於 RFC 1035. 過時(obsolete)用法, 不建議使用. --> 參考 MX 記錄項目.
MG 定義於 RFC 1035.
MINFO 定義於 RFC 1035.
MR 定義於 RFC 1035.
MX Mail eXchanger. (電子郵件, 交寄設(shè)定). 定義於 RFC 1035. 基本用法是, 當一個 email address 包含某一筆 MX 記錄的 LHS時, 那麼 email 傳遞系統(tǒng)會, 將該電子郵件, 轉(zhuǎn)交給該筆 MX 的 RHS 所指示的系統(tǒng), 去進一步處理.
NULL 空記錄 ( 如空白行等; 無實際用途), 定義於 RFC 1035.
NS Name Server (表示 RHS 為一領(lǐng)域名稱伺服機器), 定義於 RFC 1035.
NSAP Network Services Access Point address. ( ISO-OSI 的網(wǎng)路服務, 網(wǎng)址表示法) 定義於 RFC 1348, 另外又分別經(jīng)過 RFC 1637, 1706 兩次重新定義.
NSAP-PTR 定義於 RFC 1348. 過時用法.
NXT 定義於 RFC 2065.
PTR PoinTeR. ( 指標 ), 定義於 RFC 1035. 通常用於將 IP addr. 只回到某一個對應的 domain name.

下面是一個簡單的例子：

復制代碼代碼如下:

##@小五義
# -*- coding: cp936 -*-
import DNS
query=raw_input('輸入DNS:')
DNS.DiscoverNameServers()

reqobj=DNS.Request()
answerobj=reqobj.req(name=query,qtype=DNS.Type.ANY)
if not len(answerobj.answers):
print "Not found"
for i in answerobj.answers:
　　print "%-5s %s"%(i['typename'],i['data'])

運行結(jié)果：

輸入DNS:163.com

TXT   ['v=spf1 include:spf.163.com -all']
A     123.58.180.8
A     123.58.180.5
A     123.58.180.6
A     123.58.180.7
MX    (10, '163mx03.mxmail.netease.com')
MX    (50, '163mx00.mxmail.netease.com')
MX    (10, '163mx01.mxmail.netease.com')
MX    (10, '163mx02.mxmail.netease.com')
NS    ns2.nease.net
NS    ns4.nease.net
NS    ns3.nease.net
NS    ns1.nease.net
輸入DNS:www.yahoo.com
CNAME fd-fp3.wg1.b.yahoo.com

2、查詢特殊的名稱服務器

前面的例子中，對ANY類型的查詢，有種特殊情況，就是如果不事先請求，有時候MX records會丟失。因此，正常情況下，不會使用ANY。解決方法是跳過本地名稱服務器，直接向該域中權(quán)威的名稱服務器發(fā)送查詢。為了這么做，需要使用系統(tǒng)默認的名稱服務器來查找權(quán)威名稱服務器。這是通過查找接近于當前域的NS records來實現(xiàn)的。下面的例子：

復制代碼代碼如下:

##@小五義
# -*- coding: cp936 -*-
import DNS
def hierquery(qstring,qtype):
    reqobj=DNS.Request()
    try:
        print query
        answerobj=reqobj.req(name=query,qtype=qtype)
        answers=[x['data'] for x in answerobj.answers if x['type']==qtype]
        print answers
    except DNS.Base.DNSError:
        answers=[]
    if len(answers):
        return answers
    else:
        remainder=qstring.split(".",1)
        if len(remainder)==1:
            return None
        else:
            return hierquery(remainder[1],qtype)
def findnameservers(hostname):
    return hierquery(hostname,DNS.Type.NS)
def getrecordsfromnameserver(qstring,qtype,nslist):
    for ns in nslist:
        reqobj=DNS.Request(server=ns)
        try:
            answers=reqobj.req(name=qstring,qtype=qtype).answers
            if len(answers):
                return answers
        except DNS.Base.DNSError:
            pass
    return []

def nslookup(qstring,qtype,verbose=1):
    nslist=findnameservers(qstring)
    if nslist==None:
        raise RuntimeError,'找不到服務器'
    if verbose:
        print "服務器:",",".join(nslist)
    return getrecordsfromnameserver(qstring,qtype, nslist)
if __name__=='__main__':
    query=raw_input('輸入網(wǎng)站:')
    DNS.DiscoverNameServers()
    answers=nslookup(query,DNS.Type.ANY)
    if not len(answers):
        print "未找到！"
    for i in answers:
        print "%-5s %s"%(i['typename'],i['data'])

運行結(jié)果如下：

輸入網(wǎng)站:163.com

服務器: ns3.nease.net,ns1.nease.net,ns2.nease.net,ns4.nease.net

A     123.58.180.8
A     123.58.180.5
A     123.58.180.6
A     123.58.180.7
MX    (10, '163mx02.mxmail.netease.com')
MX    (10, '163mx03.mxmail.netease.com')
MX    (50, '163mx00.mxmail.netease.com')
MX    (10, '163mx01.mxmail.netease.com')
TXT   ['v=spf1 include:spf.163.com -all']
NS    ns4.nease.net
NS    ns1.nease.net
NS    ns2.nease.net
NS    ns3.nease.net

SOA ('ns4.nease.net', 'admin.nease.net', ('serial', 20014505), ('refresh ', 801, '13 minutes'), ('retry', 3600, '1 hours'), ('expire', 604800, '1 weeks'), ('minimum', 18000, '5 hours'))

輸入網(wǎng)站:baidu.com

服務器: dns.baidu.com,ns4.baidu.com,ns2.baidu.com,ns3.baidu.com

SOA ('dns.baidu.com', 'sa.baidu.com', ('serial', 2012081509), ('refresh ', 300, '5 minutes'), ('retry', 300, '5 minutes'), ('expire', 2592000, '4 weeks'), ('minimum', 7200, '2 hours'))

TXT ['v=spf1 ip4:61.135.163.0/24 ip4:220.181.50.0/24 ip4:220.181.18.241 ip4:61.208.132.13 ip4:220.181.27.29 ip4:202.108.22.171 ip4:61.135.162.0/24 ip4:220.181.5.0/24 ip4:123.125.66.0/24 ip4:61.135.168.0/24 a mx ptr ~all']

A     123.125.114.144
A     220.181.111.85
A     220.181.111.86
MX    (20, 'jpmx.baidu.com')
MX    (20, 'mx50.baidu.com')
MX    (10, 'mx.mailcdn.baidu.com')
MX    (20, 'mx1.baidu.com')
NS    ns4.baidu.com
NS    ns2.baidu.com
NS    ns3.baidu.com
NS    dns.baidu.com

3、分解查詢結(jié)果

有些records，特別是NS、PTR、CNAME返回的數(shù)據(jù)中包含另一個主機名。為了得到最終的ip，需要分解返回的信息。這里用下面的代碼來完成：

復制代碼代碼如下:

##@小五義
import sys, DNS, re
def hierquery(qstring,qtype):
    reqobj=DNS.Request()
    try:
        answerobj=reqobj.req(name=query,qtype=qtype)
        answers=[x['data'] for x in answerobj.answers if x['type']==qtype]
    except DNS.Base.DNSError:
        answers=[]
    if len(answers):
        return answers
    else:
        remainder=qstring.split(".",1)
        if len(remainder)==1:
            return None
        else:
            return hierquery(remainder[1],qtype)
def findnameservers(hostname):
    return hierquery(hostname,DNS.Type.NS)
def getrecordsfromnameserver(qstring,qtype,nslist):
    for ns in nslist:
        reqobj=DNS.Request(server=ns)
        try:
            answers=reqobj.req(name=qstring,qtype=qtype).answers
            if len(answers):
                return answers
        except DNS.Base.DNSError:
            pass
    return []

def nslookup(qstring,qtype,verbose=1):
    print qstring
    nslist=findnameservers(qstring)
    print nslist
    if nslist==None:
        raise RuntimeError,'找不到服務器'
    if verbose:
        print "服務器:",",".join(nslist)
    return getrecordsfromnameserver(qstring,qtype, nslist)

def getreverse(query):
    """Given the query, returns an appropriate reverse lookup string
    under IN-ADDR.ARPA if query is an IP address; otherwise, returns None.
    This function is not IPv6-compatible."""
    if re.search('^/d+/./d+/./d+/./d+$', query):
        octets = query.split('.')
        octets.reverse()
        return '.'.join(octets) + '.IN-ADDR.ARPA'
    return None

def formatline(index, typename, descr, data):
    retval = "%-2s %-5s" % (index, typename)
    if isinstance(data,list):
        return retval
    else:

        data = data.replace("/n", "/n         ")
        if descr != None and len(descr):
            retval += " %-12s" % (descr + ":")
        return retval + " " + data

DNS.DiscoverNameServers()
query1=raw_input('輸入網(wǎng)站：')
queries = [(query1, DNS.Type.ANY)]
donequeries = []
descriptions = {'A': 'IP address',
                'TXT': 'Data',
                'PTR': 'Host name',
                'CNAME': 'Alias for',
                'NS': 'Name server'}

while len(queries):
    (query, qtype) = queries.pop(0)
    if query in donequeries:
        # Don't look up the same thing twice
        continue
    donequeries.append(query)
    print "-" * 77
    print "Results for %s (lookup type %s)" %(query, DNS.Type.typestr(qtype))
    print
    rev = getreverse(query)
    if rev:
        print "IP address given; doing reverse lookup using", rev
        query = rev

    answers = nslookup(query, qtype, verbose = 0)
    if not len(answers):
        print "Not found."

    count = 0
    for answer in answers:
        count += 1
        if answer['typename'] == 'MX':
            print formatline(count, answer['typename'],
                             'Mail server',
                             "%s, priority %d" % (answer['data'][1],
                                                  answer['data'][0]))
            queries.append((answer['data'][1], DNS.Type.A))
        elif answer['typename'] == 'SOA':
            data = "/n" + "/n".join([str(x) for x in answer['data']])
            ##print data
            print formatline(count, 'SOA', 'Start of authority', data)
        elif answer['typename'] in descriptions:
            ##print answer['data']
            print formatline(count, answer['typename'],
                             descriptions[answer['typename']], answer['data'])
        else:
            print formatline(count, answer['typename'], None,
                             str(answer['data']))
        if answer['typename'] in ['CNAME', 'PTR']:
            queries.append((answer['data'], DNS.Type.ANY))
        if answer['typename'] == 'NS':
            queries.append((answer['data'], DNS.Type.A))