Linux C/C++实现DNS请求器（UDP编程）
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文章目录
- 前言
- 一、DNS
- 1.DNS是什么
- 1.DNS协议报文格式
- 二、代码实现
- 1.DNS请求头的定义
- 2.头部数据
- 3.queries数据
- 4.将头部和queries合并
- 5.解析数据
- 6.发送请求和获取结果
- 7.全部代码
- 总结
- 参考资料
前言
我们今天要实现一个DNS请求器，运用到的知识主要是UDP编程，以及了解DNS协议，以及协议解析。
一、DNS
1.DNS是什么
域名系统（英文：Domain Name System，缩写：DNS）是互联网的一项服务。它作为将域名和 IP 地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。DNS 使用 TCP 和 UDP 端口 53。当前，对于每一级域名长度的限制是 63 个字符，域名总长度则不能超过 253 个字符。域名系统（英文：Domain Name System，缩写：DNS）的作用是将人类可读的域名(如，www.example.com) 转换为机器可读的 IP 地址 (如，192.0.2.44)。
域名是由一串用点分隔符 . 组成的互联网上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时标识计算机的方位。域名可以说是一个 IP 地址的代称，目的是为了便于记忆后者。例如，www.0voice.com 是一个域名，和 IP 地址 122.152.222.180 相对应。人们可以直接访问www.0voice.com 来代替 IP 地址，然后域名系统（DNS）就会将它转化 成便于机器识别的 IP 地址。这样，人们只需要记忆 www.0voice.com 这一串带有特殊含义的字符，而不需要记忆没有含义的数字。
1.DNS协议报文格式
1. 头部
会话标识（2 字节）：是 DNS 报文的 ID 标识，对于请求报文和其对应的应答报文，这个字段是相同的，通过它可以区分 DNS 应答报文是哪个请求的响
标志（2 字节）
QR（1bit）查询/响应标志，0 为查询，1 为响应
opcode（4bit）0 表示标准查询，1 表示反向查询，2 表示服务器状态请求
AA（1bit）表示授权回答
TC（1bit）表示可截断的
RD（1bit）表示期望递归
RA（1bit）表示可用递归
rcode（4bit）表示返回码，0 表示没有差错，3 表示名字差错，2 表示服务器错误（Server Failure）
数量字段（总共 8 字节）：Questions、Answer RRs、Authority RRs、Additional RRs 各自表示后面的四个区域的数目。Questions 表示查询问题区域节的数量，Answers 表示回答区域的数量，Authoritative namesversers 表示授权区域的数量，Additional recoreds 表示附加区域的数量
2.Queries
查询名：长度不固定，且不使用填充字节，一般该字段表示的就是需要查询的域名（如果是
反向查询，则为 IP，反向查询即由 IP 地址反查域名），一般的格式如下图所示。
3.查询类型
4.查询类
通常为 1，表明是 Internet 数据
二、代码实现
1.DNS请求头的定义
我们可以通过Wireshark捕获www.baidu.com
可以看到：
代码如下（示例）：
struct dns_header {unsigned short id; //会话标识unsigned short flags; //标志unsigned short questions; //问题数unsigned short answer; //回答 资源记录数unsigned short authority; //授权 资源记录数unsigned short additional; //附加 资源记录数};struct dns_queries {int length;unsigned short qtype;unsigned short qclass;unsigned char* name;};struct dns_item {//解析char* domain;char* ip;};
2.头部数据
代码如下（示例）：
int dns_create_header(struct dns_header* header) {if (header == NULL)return -1;memset(header, 0, sizeof(struct dns_header));//randomsrandom(time(NULL));header->id = random();header->flags = htons(0x0100);//转化成网络字节序header->questions = htons(1);}
3.queries数据
代码如下（示例）：
int dns_create_queries(struct dns_queries* question, const char* hostname) {if (question == NULL || hostname == NULL)return -1;memset(question, 0, sizeof(struct dns_queries));question->name = (char*)malloc(strlen(hostname) + 2);if (question->name == NULL) {return -2;}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); //strdup -->mallocchar* 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);}
4.将头部和queries合并
代码如下（示例）：
int dns_build_request(struct dns_header* header, struct dns_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 dns_header));offset = sizeof(struct dns_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;}
5.解析数据
代码如下（示例）：
static int is_pointer(int in) {return ((in & 0xC0) == 0xC0);
}static void dns_parse_name(unsigned char* chunk, unsigned char* ptr, char* out, int* len) {int flag = 0, n = 0, alen = 0;char* pos = out + (*len);while (1) {flag = (int)ptr[0];if (flag == 0) break;if (is_pointer(flag)) {n = (int)ptr[1];ptr = chunk + n;dns_parse_name(chunk, ptr, out, len);break;}else {ptr++;memcpy(pos, ptr, flag);pos += flag;ptr += flag;*len += flag;if ((int)ptr[0] != 0) {memcpy(pos, ".", 1);pos += 1;(*len) += 1;}}}}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);ptr += 2;int answers = ntohs(*(unsigned short*)ptr);ptr += 6;for (i = 0; i < querys; i++) {while (1) {int flag = (int)ptr[0];ptr += (flag + 1);if (flag == 0) break;}ptr += 4;}char cname[128], aname[128], 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++) {bzero(aname, sizeof(aname));len = 0;dns_parse_name(buffer, ptr, aname, &len);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) {bzero(cname, sizeof(cname));len = 0;dns_parse_name(buffer, ptr, cname, &len);ptr += datalen;}else if (type == DNS_HOST) {bzero(ip, sizeof(ip));if (datalen == 4) {memcpy(netip, ptr, datalen);inet_ntop(AF_INET, netip, ip, sizeof(struct sockaddr));printf("%s has address %s\n", aname, ip);printf("\tTime to live: %d minutes , %d seconds\n", ttl / 60, ttl % 60);list[cnt].domain = (char*)calloc(strlen(aname) + 1, 1);memcpy(list[cnt].domain, aname, strlen(aname));list[cnt].ip = (char*)calloc(strlen(ip) + 1, 1);memcpy(list[cnt].ip, ip, strlen(ip));cnt++;}ptr += datalen;}}*domains = list;ptr += 2;return cnt;}6.发送请求和获取结果
代码如下（示例）：
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));//printf("cooect: %d\n", ret);struct dns_header header = { 0 };dns_create_header(&header);struct dns_queries question = { 0 };dns_create_queries(&question, domain);char request[1024] = { 0 };int length = dns_build_request(&header, &question, request,1024);//requestint slen = sendto(sockfd, request, length, 0, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr));//recvfromchar 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);//printf("recvfrom: %d,%s\n", n, response);struct dns_item* dns_domain = NULL;dns_parse_response(response, &dns_domain);free(dns_domain);return n;
}
7.全部代码
代码如下（示例）：
#include总结
关于今天的学习，我们主要了解的DNS协议，以及协议的解析，主要使用了UDP的编程。
参考资料
C/C++ Linux高级开发课程
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