SylixOS DNS浅析

Posted 2020-09-03

1. DNS 概述

       网络通讯大部分是基于TCP/IP，而TCP/IP又基于IP地址。故计算机在网络上进行通讯时只能识别如“192.168.2.1”之类的IP地址，而无法识别域名。在访问网站时，更多的是在浏览器地址栏中输入域名，就能看到所需的页面，这是因为有一个叫“DNS服务器”的计算机自动把域名“翻译”成了相应的IP地址。

       DNS（Domain Name System）是“域名系统”的英文缩写，是一种组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统，它用于TCP/IP网络，它所提供的服务是用来将主机名和域名转换为IP地址的工作。DNS就是这样的一位“翻译官”，它的基本工作原理如图 11所示。

 

图1-1 DNS工作原理

       域名系统作为一个层次结构和分布式数据库，包含各种类型的数据，包括主机名和域名。通过主机名，最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析（或主机名解析）。在解析域名时，可以首先采用静态域名解析的方法，如果静态域名解析不成功，再采用动态域名解析的方法。可以将一些常用的域名放入静态域名解析表中，这样可以大大提高域名解析效率。

2. SylixOS DNS 技术实现

        SylixOS实现了一个DNS主机名的IP解析器。

      RealEvo-IDE中新建一个base工程，在该工程/libsylixos/SylixOS/net/lwip/src/core目录下有一个dns.c文件，dns.c文件具体实现了SylixOS  DNS功能。

2.1 实现DNS的初始化函数

       dns.c文件中的初始化工作主要由dns_init函数和dns_setserver函数完成。
       1、 dns_init函数初始化解析器：建立UDP进程控制块和配置默认的服务器，函数具体实现如程序清单 2 1所示。

程序清单 2 1  dns_init函数

void dns_init(void)
{
#ifdef DNS_SERVER_ADDRESS
                                                                        /* 初始化默认DNS服务器地址 */
  ip_addr_t dnsserver;
  DNS_SERVER_ADDRESS(&dnsserver);
  dns_setserver(0, &dnsserver);
#endif                                                                  /* DNS_SERVER_ADDRESS     */

  LWIP_ASSERT("sanity check SIZEOF_DNS_QUERY",
    sizeof(struct dns_query) == SIZEOF_DNS_QUERY);
  LWIP_ASSERT("sanity check SIZEOF_DNS_ANSWER",
    sizeof(struct dns_answer) <= SIZEOF_DNS_ANSWER_ASSERT);
  LWIP_DEBUGF(DNS_DEBUG, ("dns_init: initializing\n"));
                                                                        /* 如果dns客户尚未初始化  */
#if ((LWIP_DNS_SECURE & LWIP_DNS_SECURE_RAND_SRC_PORT) == 0)
  if (dns_pcbs[0] == NULL) {
    dns_pcbs[0] = udp_new_ip_type(IPADDR_TYPE_ANY);
    LWIP_ASSERT("dns_pcbs[0] != NULL", dns_pcbs[0] != NULL);
    LWIP_ASSERT("For implicit initialization to work, DNS_STATE_UNUSED needs to be 0",
      DNS_STATE_UNUSED == 0);
    udp_bind(dns_pcbs[0], IP_ANY_TYPE, 0);                              /* 初始化DNS客户         */
    udp_recv(dns_pcbs[0], dns_recv, NULL);
  }
#endif
#if DNS_LOCAL_HOSTLIST
  dns_init_local();
#endif
}

       2、dns_setserver函数初始化一个DNS服务器，函数具体实现如程序清单 2 2所示。

 程序清单 dns_setserver函数

void dns_setserver(u8_t numdns, const ip_addr_t *dnsserver)
{
if (numdns < DNS_MAX_SERVERS) {
 if (dnsserver != NULL) {
      dns_servers[numdns] = (*dnsserver);
    } else {
      dns_servers[numdns] = *IP_ADDR_ANY;
   }
 }
}

2.2 实现DNS的报文格式

       SylixOS DNS定义了一个用于查询和响应的报文格式。这个报文格式由12字节长的首部和4个长度可变的字段组成，如图 21所示。

       

图 2-1 DNS报文格式

       标识字段：由客户程序设置并由服务器返回结果，客户程序通过它来确定响应与查询是否匹配；

       标志字段：16bit的标字段被划分为若干子段，如图 22所示。

图 2-2 标志字段

3. SylixOS mDNS移植评估

        mDNS即多播dns（Multicast DNS），在局域网中，设备和设备之前相互通信需要知道对方的IP地址，大多数情况下，设备的IP不是静态IP地址，而是通过dhcp协议动态分配的IP地址，如何发现设备呢，就需要mDNS大显身手。

       以乐鑫mDNS为例，_mdns_server_init函数初始化mdns服务器，具体实现如程序清单 31所示。

程序清单 3 1 _mdns_server_init函数

esp_err_t _mdns_server_init(mdns_server_t * server)
{
    esp_err_t err = ESP_OK;
    tcpip_adapter_ip_info_t if_ip_info;
    err = tcpip_adapter_get_ip_info(server->tcpip_if, &if_ip_info);
    if (err) {
        return err;
    }
    ip_addr_t laddr;
IP_ADDR4(&laddr, 224, 0, 0, 251);

    ip_addr_t multicast_if_addr = IPADDR4_INIT(if_ip_info.ip.addr);
    if (igmp_joingroup((const struct ip4_addr *)&multicast_if_addr.u_addr.ip4, (const struct ip4_addr *)&laddr.u_addr.ip4)) {
        return ESP_ERR_INVALID_STATE;
    }
    struct udp_pcb * pcb = udp_new();
    if (!pcb) {
        return ESP_ERR_NO_MEM;
    }
    pcb->remote_port = MDNS_SERVICE_PORT;

    if (udp_bind(pcb, &multicast_if_addr, pcb->remote_port) != 0) {
        udp_remove(pcb);
        return ESP_ERR_INVALID_STATE;
    }
    pcb->mcast_ttl = 1;
    ip_addr_copy(pcb->multicast_ip, multicast_if_addr);
    ip_addr_copy(pcb->remote_ip, laddr);

    server->pcb = pcb;
    udp_recv(pcb, &_mdns_server_recv, server);
    return err;
}

       mDNS主要实现了在没有SylixOS DNS服务器的情况下使用局域网内的主机实现相互发现和通信，使用的端口为5353，遵从DNS协议，使用现有DNS信息结构、名语法和资源记录类型，并且没有指定新的操作代码或相应代码。
       故SylixOS完全可以移植mDNS功能。