まとめ

DNS サーバを監視する必要があり、スクリプトを作成することにしました
dig など、既存のコマンドを使うこともできましたが、DNS の勉強を兼ねて自分で実装することにしました
Ruby の勉強も兼ねて、プログラムは Ruby で作成することにしました
RFC 1035 によると、DNS リクエスト・ヘッダの OPCODE フィールドに 2 を指定すると DNS サーバのステータスが確認できるようです
これを利用して DNS サーバのステータス・モニタリングができるか試してみました
スクリプトは問題なく完成しましたが、狙っていた結果（DNS サーバのステータスの確認）は得られませんでした
DNS サーバ側で OPCODE=2 のリクエストへの応答が実装されていない感じでした（応答ヘッダの RCODE が 4 (= "Not Implemented") でした）
DNS サーバの監視は、ダミーのリクエストを投げて、その応答の中の RCODE を確認するのが良いのかもしれません（いずれ試してみたいと思います）
以下は今回作成したスクリプトと実装メモです
内容に間違いがあったらごめんなさい

参考情報

ソースコード

以下が作成したスクリプトです
手続的なコードですがご容赦ください

dnsping.rb

# !/usr/bin/ruby

require 'socket'

if ARGV.size == 0
  puts "Usage: ./dnsping.rb <DNS Server IP Address>"
  exit 1
end

SERV = ARGV[0]           # DNS Server Address
PORT = 53                # DNS Port
LEN  = 512               # maxlen bytes

# Generate DNS Request
# for a server status request, we only need a header data
# header format is described in RFC 1035
def dns_request()

  id      = 1

  qr      = 0 << 15   # qr = 0      => query (not response)
  opcode  = 2 << 11   # opcode = 2  => server status request
  aa      = 0 << 10
  tc      = 0 << 9
  rd      = 0 << 8
  ra      = 0 << 7
  z       = 0 << 4
  rcode   = 0 << 0

  qdcount = 0
  ancount = 0
  nscount = 0
  arcount = 0

  f1 = id
  f2 = (qr + opcode + aa + tc + rd + ra + z + rcode)
  f3 = qdcount
  f4 = ancount
  f5 = nscount
  f6 = arcount

  # 'n*' converts 16bit unsigned array to byte array in network byte order
  header = [f1, f2, f3, f5, f5, f6].pack('n*')

  return header

end

def main()

  # create DNS request message
  req = dns_request()

  # display DNS request message
  print " Request:  "
  p req

  # create socket
  sock = UDPSocket.new
  sock.connect(SERV, PORT)

  # send the query
  sock.send req, 0

  # receive response
  data = sock.recvfrom(LEN)

  # display received data
  # data[0] => received data
  print " Response: "
  p data[0]

  # display response code
  # lower 4 bytes of the 4th octet in received data is the response code
  print " RCODE:    "
  p (data[0].unpack('C*')[3] & 0b1111)

end

main()

ソースコードの説明

# !/usr/bin/ruby

require 'socket'

if ARGV.size == 0
  puts "Usage: ./dnsping.rb <DNS Server IP Address>"
  exit 1
end

サーバのアドレスはスクリプトの第一引数で指定します
DNS サーバのポートは 53 番です
LEN は DNS サーバからの応答パケットの最大サイズです
実際の応答パケットのサイズは 96byte でした（DNS のヘッダサイズが 96byte）


SERV = ARGV[0]           # DNS Server Address
PORT = 53                # DNS Port
LEN  = 512               # maxlen bytes

DNS のリクエスト・メッセージを作成します
リクエストのフォーマットは RFC 1035 に定義されています
図解すると、こんな感じのバイト列を作成します

フィールド名	サイズ（バイト数）	設定値	説明
ID	16	1	任意の値
QR	1	0	問い合わせ
OPCODE	4	2	ステータス確認
AA	1	0	応答専用フィールド
TC	1	0	トランケートされていない
RD	1	0	再帰希望しない
RA	1	0	再帰不可能
Z	3	0	予約フィールド
RCODE	4	0	応答専用フィールド
QDCOUNT	16	0	0 => 全ての Zone, 1 => Question Section で指定した Zone
ANCOUNT	16	0	-
NSCOUNT	16	0	-
ARCOUNT	16	0	-


# Generate DNS Request
# for a server status request, we only need a header data
# header format is described in RFC 1035
def dns_request()

ID は任意の値を設定します


  id      = 1

DNS の問い合わせの際は QR = 0 に設定します
OPCODE = 2 が DNS サーバのステータス確認です
その他のフィールドは 0 に設定します
各フィールドの意味と設定すべき値は RFC 1035 で解説されています


  qr      = 0 << 15   # qr = 0      => query (not response)
  opcode  = 2 << 11   # opcode = 2  => server status request
  aa      = 0 << 10
  tc      = 0 << 9
  rd      = 0 << 8
  ra      = 0 << 7
  z       = 0 << 4
  rcode   = 0 << 0

  qdcount = 0
  ancount = 0
  nscount = 0
  arcount = 0

  f1 = id
  f2 = (qr + opcode + aa + tc + rd + ra + z + rcode)
  f3 = qdcount
  f4 = ancount
  f5 = nscount
  f6 = arcount

Array#pack の書式指定に 'n*' を指定すると、16bit unsigned の配列をバイト配列に変換することができます
バイト・オーダーはネットワーク・バイト・オーダーになります


  # 'n*' converts 16bit unsigned array to byte array in network byte order
  header = [f1, f2, f3, f5, f5, f6].pack('n*')

  return header

end

def main()

  # create DNS request message
  req = dns_request()

  # display DNS request message
  print " Request:  "
  p req

監視スクリプトなので DNS パケットは UDP で送信することにします


  # create socket
  sock = UDPSocket.new
  sock.connect(SERV, PORT)

  # send the query
  sock.send req, 0

  # receive response
  data = sock.recvfrom(LEN)

  # display received data
  # data[0] => received data
  print " Response: "
  p data[0]

DNS サーバから返ってきたパケットの 4 オクテット目の下位 4byte が応答コードです
この値が 0 ならサーバは正常に稼働しています
ここで返される応答コードの意味は以下の通りです

応答コード	意味
0	No Error
1	Format Error
2	Server Failure
3	Name Error
4	Not Implemented
5	Refused


  # display response code
  # lower 4 bytes of the 4th octet in received data is the response code
  print " RCODE:    "
  p (data[0].unpack('C*')[3] & 0b1111)

end

main()

実行結果

手元の DNS サーバで試してみたところ、RCODE = 4 (= "Not Implemented") が返って来ました（残念！）

$ ./dnsping.rb x.x.x.x
 Request:  "\x00\x01\x10\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
 Response: "\x00\x01\x90\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
 RCODE:    4

おしまい