EDNS 機制詳解
隨着業務的複雜化和多樣化，RFC1035中定義的DNS消息格式和它支持的消息內容已經不足以滿足一些DNS服務器的需求，於是，RFC2671中提出了一種擴展DNS機制EDNS(Extension Mechanisms for DNS)，並在其中推薦了一種傳遞包大小的EDNS0。我將EDNS0中的一些關鍵內容總結在這篇文章中，以便日後翻閱，同時希望能夠幫助到像我這樣迷茫過的、探尋EDNS很久才知道其概貌的新人。
一、什麼是EDNS？
EDNS就是在遵循已有的DNS消息格式的基礎上增加一些字段，來支持更多的DNS請求業務。
需要注意的是，像DNS服務器這樣一個大型且廣泛應用的系統軟件，新增加擴展協議的時候一定要考慮到向後兼容性(backward compatibility)，即你增加了你這個特性的消息傳輸給未支持該特性的服務器時，後者依然能正確處理。
二、爲什麼要有 EDNS？
RFC2671中指出EDNS被提出來的幾個理由：
1）DNS協議頭部的第二個16字節中都已經被用的差不多了，需要添加新的返回類型(RCODE)和標記(FLAGS)來支持其他需求；
2）只爲標示domain類型的標籤分配了兩位，現在已經用掉了兩位（00標示字符串類型，11表示壓縮類型），後面如果有更多的標籤類型則無法支持；
3）當初DNS協議中設計的用UDP包傳輸時包大小限制爲512字節，現在很多主機已經具備重組大數據包的能力，所以要有一種機制來允許DNS請求方通知DNS服務器讓其返回大包；
以後我們會看到，DNSSEC機制和edns-client-subnet機制等都需要有EDNS的支持。
三、EDNS 的內容是什麼？
怎樣在DNS消息協議的基礎上再增加一些字段呢？爲了保持向後兼容性，更改已有的DNS協議格式是不可能的，所以只能在DNS協議的數據部分中做文章。
所以，EDNS中引入了一種新的僞資源記錄OPT（Resource Record），之所以叫做僞資源記錄是因爲它不包含任何DNS數據，OPT RR不能被cache、不能被轉發、不能被存儲在zone文件中。OPT被放在DNS通信雙方（requestor和responsor）DNS消息的Additional data區域中。
1、OPT僞資源記錄中的內容有哪些呢？
OPT pseudo-RR中的內容包含固定部分和可變部分。它的結構如下：
圖1 OPT內容
圖1中最下面的RDATA是可變部分，其餘的部分都是固定部分：Name字段目前爲空；TYPE字段是OPT RR的類型編號，IANA爲其分配的是41（0x29）；TTL中是擴展的DNS消息頭部，下面會有介紹；RDLEN是可變部分RDATA的長度；RDATA是KV類型的可變部分。
原來的TTL字段被用來存儲擴展消息頭部中的RCODE和flags，它的格式如下：
圖2 extended RCODE and flags Detail
圖2中高位8個bit是擴展RCODE（返回狀態碼），這8個bit加上DNS頭部的4bit總共有12bit（8bit在高位），這樣就可以表示更多的返回類型；
VERSOION字段表示EDNS的版本（EDNS根據支持不同的擴展內容會有很多版本），這篇文章提到的內容的VERSION=0
RFC2671中Z一般情況下被髮送者設置爲0，接收方可以忽略它。但是後續的擴展協議中會用到這16bit。
OPT RR中可變部分RDATA的結構如下圖所示：
圖3 RDATA格式
圖3中OPTION-CODE由IANA分配；OPTION-LENGTH是OPTION-DATA的長度；OPTION-DATA是具體長度。
上面三個圖之間的關係用下圖看或許會清晰一點：
需要注意的是，每個DNS 消息中只能有一個OPT僞資源記錄，當有多中EDNS擴展協議時，各個{attribute, value}對一個緊接一個存儲在RDATA中。如下圖所示
可以看到當有NSID和CSUBNET的時候，兩個RDATA緊密排列在OPT的RDATA字段中，它們兩的總長度由Data length指定。
2、舉個栗子
好枯燥的理論啊，我們拿一個實例看看EDNS0的格式吧！
我在自己的機器上用bind-9.8.1-p1中的dig請求Google首頁，並把包大小參數設置爲768:
./dig www.google.com.hk +bufsize=768
用tcpdump抓包，然後用ethereal查看UDP包的內容，下圖是請求包的詳細內容：
圖4 request message
圖4中藍色的是請求消息中的Additional data中的所有內容，我們可以看到有一個OPT RR，需要注意的是：
1）TTL字段中的extended RCODE、VERSION和Z被ethereal拆分來顯示了；
2）RDATA length爲0說明沒有可變消息RDATA，從下面的消息中可以看到確實沒有RDATA(...)
下圖是響應消息：
圖5 response message
圖5中可以看出，Additional data中除了四個google權威域名服務器詳細信息外還有OPT RR，響應消息包的大小爲4096字節。
3、其它
RFC2671中還包含了很多EDNS0實現時請求方和響應方注意的事項，以及EDNS0帶來的問題，對它們感興趣的可以移步這裏。
四、參考文獻
1、RFC2671
2、維基百科 http://en.wikipedia.org/wiki/EDNS