【实验问题记录】DNS EDNS0 IP分片

为了测量一个 DNS 服务器的放大性能，使用dig命令向能够放大的 DNS 服务器请求某个具有大量回复的域名的 ANY 资源，并利用 tcpdump 进行捕包。
dig @x.x.x.x xxx.gov ANY
tcpdump -i interface -n -vv '(udp) and (port 53) and (host x.x.x.x)'

问题1：

• 问题描述：收到了一个 IP 包长度为1500的分片包，但没有收到后续的 IP 分片包。
• 解释：这是因为除了第一个分片包，其他分片包本身并不包含 UDP 或 TCP 头部，所以也无从得知这些 IP 包的端口号，后续的IP分片包也就被过滤掉了。
• 解决办法：把port 53这一过滤条件删除。

问题2：

• 问题描述：根据RFC 1035，使用UDP的 DNS 回复包大小被限制在512字节，但是这次回复显然超过了512字节，这是为什么？
• 解释：x.x.x.x DNS 服务器应该实现了 DNS 扩展机制——EDNS0，EDNS0允许大于512字节的UDP回复包。DNS 响应因为引入了一些大型数据项，如 AAAA 记录，DNSSEC 信息（例如RRSIG或DNSKEY），或大型 TXT 记录，导致其大小增加。EDNS 提供更大的 UDP 载荷能力可以避免 DNS 广泛使用 TCP 进行通信，提高 DNS 的可伸缩性。关于 EDNS 详情参考RFC 6891。

问题3

• 问题描述：dig提示;; Truncated, retrying in TCP mode.，也就是说回复太大，被DNS服务器截断了，并没有返回完整的资源记录，重新使用了TCP进行查询。对比了一下 TCP 回复的资源记录和 UDP 回复的资源记录，TCP 回复的资源记录更多，也就是说即使启用了 EDNS0，仍然会有最大长度的限制，超过这个限制仍然会转去使用 TCP。那这个限制是多少呢？是在客户端设置的还是服务器端设置的呢？

• 解释：在RFC 6891的 Payload Size Selection 章节中讨论了这一问题：

  Due to transaction overhead, it is not recommended to advertise an architectural limit as a maximum UDP payload size. Even on system stacks capable of reassembling 64 KB datagrams, memory usage at low levels in the system will be a concern. A good compromise may be the use of an EDNS maximum payload size of 4096 octets as a starting point. A good compromise may be the use of an EDNS maximum payload size of 4096 octets as a starting point.

  大致意思是考虑到传输的开销，不建议把可接收的UDP负载设的太大，所以把'EDNS的最大有效载荷大小为4096字节'作为一个折衷方案。
  实验表明，UDP负载大小限制是在服务器端设置的，和客户端发送的请求包中 OPT 记录设置没有关系（请求包中有OPT 记录表明客户端支持 EDNS，如果没有，DNS 服务器最多回复512字节，如下图所示）。关于服务器是如何设置的以及为什么不需要看请求包的 OPT 记录还需要查看RFC 6891进行确认。
  

  dig-DNS请求包

实验过程如下：
dig @x.x.x.x xxx.gov ANY +bufsize=1024
dig @x.x.x.x xxx.gov ANY +bufsize=8192
"+bufsize=xxxx"是把请求包的 OPT 资源 UDP payload size 修改成xxxx，DNS 请求包证实可以修改，如下图所示：

dig-bufsize8192-DNS请求包

但是从收到的回复包来看不管设置成1024还是8196，服务器仍然按照4096进行截断。也就是说这个UDP负载大小限制是在服务器端设置的，和客户端发送的请求包中 OPT 记录设置没有关系。

image.png

参考资料：

1. 使用 DNS 的扩展名机制 (EDNS0)，oschina.
2. DNS系统与DDOS攻击的关联，51web.