基于linux 实现DNS Client请求

news2024/11/17 13:27:04

DNS是什么：

DNS是域名系统,Domain Name System的缩写,是一个服务。

作用：

DNS就是把域名解析为IP地址，提供我们上网，我们能够上网最终是找到IP地址。

DNS请求报文格式：

在这里插入图片描述
分别包含

  • Transaction ID：会话标识
  • Flags：标志
  • Questions：问题数量
  • Answer RRs：回答数量
  • Authority RRs：授权数量
  • Additional RRs：附加数量
  • Queries：查询区域

再细分展开Flags与Queries：
Flags：
在这里插入图片描述
其包含：

  • Response: 0 为查询，1 为响应
  • Opcode: 0 表示标准查询，1 表示反向查询，2 表示服务器状态请求
  • Truncated: 表示可截断的
  • Recursion desired: 表示期望递归
  • Z: 保留
  • Non-authenticated data: 是否为未经验证的数据

Queries：
在这里插入图片描述
其包含1个问题，问题内容为：

  • Name: m.baidu.com
  • Type: A (Host Address) (1)
  • Class: IN (0x0001)

type数值依据：
在这里插入图片描述

Class(查询类)
通常为 1，是 Internet 数据

构建DNS ：

header ：

struct header {
	unsigned short id;			
	unsigned short flags;		
	unsigned short questions;	
	unsigned short answer;		
	unsigned short authority;
	unsigned short additional;
};

queries：

struct queries {

	int length;
	unsigned short qtype;
	unsigned short qclass;
	unsigned char* name;
};

创建结构体存储ip

struct dns_item {
	char* ip;

};
header创建：

int create_header(struct header* header) {

	if (header == NULL)
{ 
return -1;
}
	memset(header, 0, sizeof(struct header));
	srandom(time(NULL));
	header->id = random();
	header->flags = htons(0x0100);//16位主机字节顺序转化成网络字节序 0000 0001 0000 0000 =十进制256
 	header->questions = htons(1);//0000 0001 转换

}

创建Queries

int create_queries(struct queries* question, const char* hostname) {

	if (question == NULL || hostname == NULL)
	{
	return -1;
	}
	memset(question, 0, sizeof(struct queries));
	question->name = (char*)malloc(strlen(hostname) + 2);
	if (question->name == NULL) {
		return -1;
	}
	question->length = strlen(hostname) + 2;
	question->qtype = htons(1);
	question->qclass = htons(1);
	const char delim[2] = ".";
	char* qname = question->name;

	char* hostname_dup = strdup(hostname); 
	char* token = strtok(hostname_dup, delim);

	while (token != NULL) {
		size_t len = strlen(token);
		*qname = len;
		qname++;
		strncpy(qname, token, len + 1);
		qname += len;
		token = strtok(NULL, delim);
	}
	free(hostname_dup);
}

将header和Queries组包：

int dns_build_request(struct header* header, struct queries* question, char* request,int rlen) {

	if (header == NULL || question == NULL || request == NULL)
	{
	 return -1;
	}

	int offset = 0;
	memset(request, 0, rlen);
	memcpy(request, header, sizeof(struct header));
	offset = sizeof(struct header);
	memcpy(request + offset, question->name, question->length);
	offset += question->length;
	memcpy(request + offset, &question->qtype, sizeof(question->qtype));
	offset += sizeof(question->qtype);
	memcpy(request + offset, &question->qclass, sizeof(question->qclass));
	offset += sizeof(question->qclass);
	return offset;
}

DNS回复报文格式：

在这里插入图片描述
下面是Queris的展开：
在这里插入图片描述
下面是Answer的展开（没用截图到回复的DNS_HOST类型，只有CNAME，逻辑可以参考有回复IP的）：
在这里插入图片描述

服务器回复后的解析包：

static int dns_parse_response(char* buffer, struct dns_item** domains) {

	int i = 0;
	unsigned char* ptr = buffer;

	ptr += 4;
	int querys = ntohs(*(unsigned short*)ptr);
    printf("------问题数querys:%#x------------\n",querys);
	ptr += 2;
	int answers = ntohs(*(unsigned short*)ptr);
    printf("-----回复数answers:%#x------------\n",answers);
	ptr += 6;//queries
	for (i = 0; i < querys; i++) {
		while (1) {
			int flag = (int)ptr[0];
			ptr += (flag + 1);
			if (flag == 0) break;
		}
		ptr += 4;
	}

	char  ip[20], netip[4];
	int len, type, ttl, datalen;

	int cnt = 0;
	struct dns_item* list = (struct dns_item*)calloc(answers, sizeof(struct dns_item));
	if (list == NULL) {
		return -1;
	}
	for (i = 0; i < answers; i++) {//ptr answers
		len = 0;
		ptr += 2;
		type = htons(*(unsigned short*)ptr);
		ptr += 4;

		ttl = htons(*(unsigned short*)ptr);
		ptr += 4;

		datalen = ntohs(*(unsigned short*)ptr);
		ptr += 2;
		if (type == DNS_CNAME) {
        printf("--------DNS_CNAME--------\n");
			ptr += datalen;

		}
		else if (type == DNS_HOST) {
        printf("--------DNS_HOST--------\n");
			bzero(ip, sizeof(ip));

			if (datalen == 4) {
				memcpy(netip, ptr, datalen);
				inet_ntop(AF_INET, netip, ip, sizeof(ip));
				list[cnt].ip = (char*)calloc(strlen(ip) + 1, 1);
				memcpy(list[cnt].ip, ip, strlen(ip));
				printf("ip address %s\n", list[cnt].ip);
				cnt++;
			}

			ptr += datalen;
		}
	}

	*domains = list;
	ptr += 2;
	return cnt;

}

socket请求

int dns_client_commit(const char* domain) {

	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	if (sockfd < 0) {
		return -1;
	}
	struct sockaddr_in servaddr = { 0 };
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(DNS_SERVER_PORT);
	servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DNS_SERVER_IP);
	int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));//绑定
	struct header header = { 0 };
	dns_create_header(&header);
	struct queries question = { 0 };
	dns_create_queries(&question, domain);
	char request[1024] = { 0 };
	int length = dns_build_request(&header, &question, request,1024);
	int slen = sendto(sockfd, request, length, 0, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr));
	char response[1024] = { 0 };
	struct sockaddr_in addr = { 0 };
	size_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
	int n = recvfrom(sockfd, response, sizeof(response), 0, (struct sockaddr*)&addr, (socklen_t*)&addr_len);
	struct dns_item* dns_domain = NULL;
	dns_parse_response(response, &dns_domain);
	free(dns_domain);
	return 1;
}

main函数（查询百度dns）：

int main(void) {
	dns_client_commit("www.baidu.com");
}

所有的代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

#define DNS_SERVER_PORT		53
#define DNS_SERVER_IP		"114.114.114.114"

#define DNS_HOST			0x01
#define DNS_CNAME			0x05

struct header {
	unsigned short id;			
	unsigned short flags;		
	unsigned short questions;	
	unsigned short answer;		
	unsigned short authority;
	unsigned short additional;
};

struct queries {

	int length;
	unsigned short qtype;
	unsigned short qclass;
	unsigned char* name;
};
struct dns_item {
	char* ip;

int create_header(struct header* header) {

	if (header == NULL)
{ 
return -1;
}
	memset(header, 0, sizeof(struct header));
	srandom(time(NULL));
	header->id = random();
	header->flags = htons(0x0100);//16位主机字节顺序转化成网络字节序 0000 0001 0000 0000 =十进制256
 	header->questions = htons(1);//0000 0001 转换

}

int create_queries(struct queries* question, const char* hostname) {

	if (question == NULL || hostname == NULL)
	{
	return -1;
	}
	memset(question, 0, sizeof(struct queries));
	question->name = (char*)malloc(strlen(hostname) + 2);
	if (question->name == NULL) {
		return -1;
	}
	question->length = strlen(hostname) + 2;
	question->qtype = htons(1);
	question->qclass = htons(1);
	const char delim[2] = ".";
	char* qname = question->name;

	char* hostname_dup = strdup(hostname); 
	char* token = strtok(hostname_dup, delim);

	while (token != NULL) {
		size_t len = strlen(token);
		*qname = len;
		qname++;
		strncpy(qname, token, len + 1);
		qname += len;
		token = strtok(NULL, delim);
	}
	free(hostname_dup);
}

int dns_build_request(struct header* header, struct queries* question, char* request,int rlen) {

	if (header == NULL || question == NULL || request == NULL)
	{
	 return -1;
	}

	int offset = 0;
	memset(request, 0, rlen);
	memcpy(request, header, sizeof(struct header));
	offset = sizeof(struct header);
	memcpy(request + offset, question->name, question->length);
	offset += question->length;
	memcpy(request + offset, &question->qtype, sizeof(question->qtype));
	offset += sizeof(question->qtype);
	memcpy(request + offset, &question->qclass, sizeof(question->qclass));
	offset += sizeof(question->qclass);
	return offset;
}
static int dns_parse_response(char* buffer, struct dns_item** domains) {

	int i = 0;
	unsigned char* ptr = buffer;

	ptr += 4;
	int querys = ntohs(*(unsigned short*)ptr);
    printf("------问题数querys:%#x------------\n",querys);
	ptr += 2;
	int answers = ntohs(*(unsigned short*)ptr);
    printf("-----回复数answers:%#x------------\n",answers);
	ptr += 6;//queries
	for (i = 0; i < querys; i++) {
		while (1) {
			int flag = (int)ptr[0];
			ptr += (flag + 1);
			if (flag == 0) break;
		}
		ptr += 4;
	}

	char  ip[20], netip[4];
	int len, type, ttl, datalen;

	int cnt = 0;
	struct dns_item* list = (struct dns_item*)calloc(answers, sizeof(struct dns_item));
	if (list == NULL) {
		return -1;
	}
	for (i = 0; i < answers; i++) {//ptr answers
		len = 0;
		ptr += 2;
		type = htons(*(unsigned short*)ptr);
		ptr += 4;

		ttl = htons(*(unsigned short*)ptr);
		ptr += 4;

		datalen = ntohs(*(unsigned short*)ptr);
		ptr += 2;
		if (type == DNS_CNAME) {
        printf("--------DNS_CNAME--------\n");
			ptr += datalen;

		}
		else if (type == DNS_HOST) {
        printf("--------DNS_HOST--------\n");
			bzero(ip, sizeof(ip));

			if (datalen == 4) {
				memcpy(netip, ptr, datalen);
				inet_ntop(AF_INET, netip, ip, sizeof(ip));
				list[cnt].ip = (char*)calloc(strlen(ip) + 1, 1);
				memcpy(list[cnt].ip, ip, strlen(ip));
				printf("ip address %s\n", list[cnt].ip);
				cnt++;
			}

			ptr += datalen;
		}
	}

	*domains = list;
	ptr += 2;
	return cnt;

}
int dns_client_commit(const char* domain) {

	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	if (sockfd < 0) {
		return -1;
	}
	struct sockaddr_in servaddr = { 0 };
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(DNS_SERVER_PORT);
	servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DNS_SERVER_IP);
	int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));//绑定
	struct header header = { 0 };
	dns_create_header(&header);
	struct queries question = { 0 };
	dns_create_queries(&question, domain);
	char request[1024] = { 0 };
	int length = dns_build_request(&header, &question, request,1024);
	int slen = sendto(sockfd, request, length, 0, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr));
	char response[1024] = { 0 };
	struct sockaddr_in addr = { 0 };
	size_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
	int n = recvfrom(sockfd, response, sizeof(response), 0, (struct sockaddr*)&addr, (socklen_t*)&addr_len);
	struct dns_item* dns_domain = NULL;
	dns_parse_response(response, &dns_domain);
	free(dns_domain);
	return 1;
}
int main(void) {
	dns_client_commit("www.baidu.com");
}

结语

属于应用层的编程，对于我i们后续的协议理解是很有帮助的。上面提供的所有代码可以直接编译运行，执行的时候请检查电脑是否有网络，否则无法正常执行。

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