如何突破DNS报文的512字节限制
“DNS协议大家都应该很熟悉，最近有同学问到如何获得UDP承载的超过512字节的DNS报文，借此机会，我们一起了解下DNS协议与报文长度有关的一些细节。”
在之前的文章里，对DNS协议进行了介绍：
使用Wireshark进行DNS协议解析
Windows下的DNS命令用法
看完这两篇文章，大家应该对DNS协议有一些初步的了解。对DNS协议而言，在IETF网站上，能够很容易地获取到相关的RFC文档及扩展信息。
在大部分讲解DNS协议的文章里，都会这样描述DNS协议的特性：
当封装的DNS响应的长度超过512字节时，协议应采用TCP传输，而不是UDP。
根据协议标准文档RFC1035，这当然是对的，实际使用DNS协议的过程中，抓取的报文也确实是这样的，但是，不要忘记这份RFC文档产生于三十年前，这么多年，随着网络环境的变化，协议是会发展的，大家想想，网络上是不是到处都是超过512字节的UDP数据呀，那超过512字节的UDP DNS又有何不可？
RFC 6891这份标准文档，对DNS进行了扩展，描述了超过512字节的DNS的情况，即EDNS0。
本文将首先描述DNS协议的长度限制情况，然后对EDNS0进行说明，接着用示例说明DNS工具在超过512字节时的通常情况，最后将介绍如何方便地产生超过512字节的UDP承载的DNS报文。大家可以根据需要，跳到对应章节查阅。
01
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DNS的512字节限制
根据协议标准，DNS协议同时占用UDP和TCP的53端口，这是为什么呢？
翻阅DNS资料，可以发现，DNS协议默认按UDP传输，为优化传输性能，DNS协议有一个512字节的限制，当数据长度超过了512字节时，DNS协议会改用TCP进行传输。
DNS协议从UDP切换到TCP的过程如下：
1、客户端向服务器发起UDP DNS请求；
2、如果服务器发现DNS响应数据超过512字节，则返回UDP DNS响应中置truncated位，告知客户端改用TCP进行重新请求；
3、客户端向服务器发起TCP DNS请求；
4、服务器返回TCP DNS响应。
那为什么限制是512字节呢？
一个说法是：IPV4标准规定了各个主机必须能够重组576字节或更少字节的数据包。具有512字节内容的DNS报文加上IP头和UDP头，将小于576字节。
02
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EDNS0
EDNS0：即Extension Mechanisms for DNS (EDNS(0))，详细情况可参考RFC 6891这份文档。
EDNS0是随着网络的发展，在DNS消息格式和它支持的消息内容已不足以满足一些DNS服务器的需求的情况下被提出的，它用于传递包大小，扩展了DNS协议。
EDNS0是在遵循已有的DNS消息格式的基础上增加一些字段，来支持更多的DNS请求业务。当然，具备向后兼容性，未支持EDNS0的旧的DNS服务器仍然能够很好地处理EDNS0。
EDNS0特征如下：
扩展DNS使用UDP传输时的最大报文限制，可以超过512字节
扩展RCODE，由4为增加到12位
建议利用域名标签类型的剩余两个
我们在这里关注的是ENDS0突破DNS 512字节限制的能力。
DNS协议在发起请求时，通过在Additional部分增加OPT RR字段，告知服务器能处理的最大UDP报文长度，当服务器准备进行回应时，如果响应数据大于该值，则在DNS协议中置truncated位，否则，可发送小于该值大小的报文。这相当于突破了512字节的长度限制。
在ENDS0标准文档中，很容易找到OPT RR字段的格式：
各字段如下：
NAME：目前为空
TYPE：OPT RR的类型编号，41
CLASS：最大UDP报文长度
TTL：扩展的DNS消息头部
RDLEN：紧接着的RDATA的长度
RDATA：可变部分数据。
RDATA格式如下：
说明如下：
OPTION-CODE：由IANA分配
OPTION-LENGTH：OPTION-DATA的长度
OPTION-DATA：具体内容
而TTL则是用来存储扩展消息头部中的RCODE和flags，格式如下：
说明如下：
EXTENDED-RCODE：扩展RCODE（返回状态码），这8个bit加上DNS头部的4bit总共有12bit（8bit在高位），这样就可以表示更多的返回类型
VERSOION：EDNS的版本
DO：DNSSEC OK，见相关RFC文档定义
Z：一般被发送者设置为0，接收方可以忽略它
因此，只要在进行DNS请求时，设置了OPT RR的CLASS值，则当响应超过了512字节，但未超过该值时，会仍然使用UDP进行传输。
03
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DNS超过512字节时常规交互
在进行示例之前，我们首先要找到能够产生超过512字节DNS报文的域名及DNS服务器。这是由于大部分的DNS响应都不会很长，而同时，不同的DNS服务器缓存的DNS数据是有差异的。
经过搜集，我们选取了微软的DNS服务器之一：208.84.2.53，同时，选取了进行示例的域名：outlook.com。
常规的DNS请求，不会设置OPT RR的CLASS值，因此会默认在DNS报文大于512字节时，换用TCP传输。
常规DNS交互的实力，选择使用windows自带的nslookup服务进行，命令如下：
nslookup -qt=ANY outlook.com 208.84.2.53
使用Wireshark抓包可看到报文如下：
可以看到，DNS在UDP传输之后自动进行了TCP DNS请求，响应体长度达到1010字节。
自动进行的关键是UDP的DNS响应报文里给truncated进行了置位：
因此，我们只需要找到超过512字节DNS响应的域名及DNS服务器，就能很容易获取到DNS TCP的报文。
04
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DNS突破UDP 512字节限制
对于超过512字节的DNS UDP报文，就不是那么容易获得的。一个简单的办法是，到骨干网络上去抓包，抓取DNS服务器之间的DNS同步报文。当然，对很多分析DNS协议的朋友，这不现实。
这里，将介绍一种在PC上产生超过512字节的UDP DNS报文的办法。
使用的仍然是前一节的DNS域名和服务器。
这里，需要找到设置DNS协议的OPT RR的CLASS值的方法，很幸运，有这样的工具存在，即dig这个小工具，一款Linux下用于查看域名详情的小工具，类似于nslookup，但功能更强大。dig也存在Windows版，它包含在BIND工具包中，BIND工具包可以在BIND官网下载，地址如下：https://www.isc.org/downloads/
在页面下方即可找到BIND各个版本的下载按钮。
下载好bind包，解压后，直接命令行进入解压目录，即可使用dig进行DNS请求，为构造UDP的DNS大包，设置了参数+notcp以及+bufsize=1400：
dig.exe @208.84.2.53 outlook.com ANY IN +notcp +bufsize=1400
wireshark获取到报文如下：
没有从UDP跳转为TCP进行DNS请求，而是直接在UDP中返回了完整的DNS数据。
其中请求如下：
在OPT RR中，设置了UDP的payload size 1400。
响应如下：
响应体达1031字节。
很容易地，就设置了DNS协议的OPT RR的CLASS值。从而获得了超过512字节的UDP承载的DNS协议报文。
05
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总结
只要找到合适的方法，就能很方便地突破DNS协议的UDP 512字节限制。如果有什么疑问，可以随时联系我。
长按进行关注。
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