Linux系统 2023-07-20

用linux c实现高效dns解析 (linux c dns)

用Linux C实现高效DNS解析

DNS（Domn Name System）是指将域名转换成IP地址，以便让计算机之间相互访问的技术。查找域名对应的IP地址是网络通信的基础，因此DNS解析的速度和效率对于计算机的运行和网络的流畅度有着至关重要的影响。本文将介绍如何使用Linux C实现高效的DNS解析。

一、DNS解析的基本原理

DNS解析的基本原理是将域名解析成一个可用的IP地址，使计算机之间可以通过IP地址访问对方。例如，当我们在浏览器中输入www.google.com时，浏览器会向DNS服务器发出请求，询问域名www.google.com对应的IP地址是多少。DNS服务器会返回一个IP地址（例如172.217.25.68），浏览器通过该IP地址就可以连接到Google网站。

DNS服务器通常由ISP或企业或组织自己维护，可以是一台或多台。DNS服务器通常存储了所有域名和对应的IP地址，因此DNS解析是一个非常重要和繁琐的工作。

二、Linux系统中常用的DNS解析方法

在Linux系统中，常用的DNS解析方法有以下几种：

1. gethostbyname()函数

gethostbyname()函数是C语言中用于DNS解析的函数，使用较为简单，但效率不高。该函数的使用方式如下：

“`c

#include

struct hostent *gethostbyname(const char *name);

“`

在使用该函数时，需要注意该函数返回的结构体中并不包含TTL信息，因此无法判断该解析结果是否过期。此外，由于gethostbyname()函数会阻塞进程，因此需要单独开辟线程进行DNS解析。

2. 解析配置文件/etc/hosts

在Linux系统中，/etc/hosts文件是用于本地DNS解析的文件，存储了一些常用的域名和对应的IP地址，例如：

“`

127.0.0.1 localhost

127.0.0.1 mydomn

“`

在访问mydomn时，系统会首先去/etc/hosts文件中查找mydomn对应的IP地址，如果找到则直接使用该IP地址进行访问。由于/etc/hosts文件是本地存储的，因此不涉及网络通信，可以提升一定的解析速度。

3. 使用DNS缓存

由于DNS解析过程存在重复性，因此在Linux系统中可以使用DNS缓存提升解析速度。DNS缓存通常是指本地主机上对查询到的IP地址进行缓存，以便下次查询时可以直接读取缓存中的IP地址，从而避免了网络通信的开销。Linux系统中可以使用dnasq等DNS软件来实现DNS缓存。

三、使用Linux C实现高效DNS解析

由于gethostbyname()函数的效率较低，因此本文将介绍如何使用Linux C实现一种高效的DNS解析方法。该方法的主要思路是通过获取DNS服务器的IP地址，手动向DNS服务器发起查询，从而提升解析效率。下面是具体的实现步骤：

1. 获取DNS服务器的IP地址

在Linux系统中，DNS服务器的IP地址通常存储在/etc/resolv.conf文件中，该文件中包含了域名解析的配置信息。可以使用以下代码来获取DNS服务器的IP地址：

“`c

#include

int get_dns_server(char *buf, int len) {

FILE *f = fopen(“/etc/resolv.conf”, “r”);

if (!f) {

return -1;

}

char line[1024];

while (fgets(line, sizeof(line), f)) {

if (line[0] == ‘#’ || line[0] == ‘\n’) {

continue;

}

if (!strncmp(line, “nameserver”, 10)) {

char *p = strtok(line + 10, ” \t\n”);

if (!p) {

continue;

}

struct in_addr addr;

addr.s_addr = inet_addr(p);

if (addr.s_addr == INADDR_NONE) {

continue;

}

strncpy(buf, p, len – 1);

buf[len – 1] = ‘\0’;

break;

}

fclose(f);

if (buf[0] == ‘\0’) {

return -1;

}

return 0;

}

“`

上述代码中，get_dns_server()函数通过打开/etc/resolv.conf文件来查找DNS服务器的IP地址。由于/etc/resolv.conf文件中可能存在多个DNS服务器，因此该函数仅返回查找到的之一个DNS服务器的IP地址。

2. 向DNS服务器发起查询

获取DNS服务器的IP地址之后，需要向该DNS服务器发起DNS查询请求。DNS查询请求是一种不同于TCP和UDP的协议，需要使用RAW Socket进行开发。

RAW Socket是指可以自定义协议头的Socket，在Linux系统中可以创建自定义协议的Socket，从而实现DNS查询请求。以下是创建RAW Socket的代码示例：

“`c

#include

int create_raw_socket(void) {

int fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_UDP);

if (fd == -1) {

return -1;

}

int opt = 1;

if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, &opt, sizeof(opt)) == -1) {

close(fd);

return -1;

}

return fd;

}

“`

上述代码中，create_raw_socket()函数使用Socket协议创建了一个UDP Socket，并通过setsockopt()函数设置了IP_HDRINCL选项，该选项指示内核使用应用程序提供的IP包头，从而实现自定义的协议头。

调用create_raw_socket()函数之后，就可以使用sendto()函数向DNS服务器发起查询请求，然后使用recvfrom()函数接收DNS服务器返回的IP地址信息，从而完成DNS解析过程了。完整的高效DNS解析代码如下：

“`c

#include

#define DNS_SERVER_PORT 53

#define DNS_SERVER_ADDR “8.8.8.8”

#define DNS_CLIENT_PORT 5353

#define DNS_CLIENT_ADDR “0.0.0.0”

struct dns_header {

unsigned short id;

unsigned short flags;

unsigned short qdcount; // Question Count

unsigned short ancount; // Answer Count

unsigned short nscount; // Authority Count

unsigned short arcount; // Additional Count

};

struct dns_query {

unsigned short qtype;

unsigned short qclass;

};

int create_raw_socket(void);

int get_dns_server(char *buf, int len);

int send_dns_query(int fd, const char *domn, const char *server);

int resolve_dns_response(const char *buf, size_t buflen);

int mn(int argc, char **argv) {

if (argc

printf(“Usage: %s domn_name\n”, argv[0]);

exit(0);

}

int sock = create_raw_socket();

if (sock == -1) {

perror(“create_raw_socket”);

exit(1);

}

char dns_server[16];

if (get_dns_server(dns_server, sizeof(dns_server)) == -1) {

strncpy(dns_server, DNS_SERVER_ADDR, sizeof(dns_server) – 1);

}

if (send_dns_query(sock, argv[1], dns_server) == -1) {

perror(“send_dns_query”);

close(sock);

exit(1);

}

char buf[1024];

ssize_t n = recvfrom(sock, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);

if (n == -1) {

perror(“recvfrom”);

close(sock);

exit(1);

}

int ret = resolve_dns_response(buf, n);

close(sock);

return ret;

}

int create_raw_socket(void) {

int fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_UDP);

if (fd == -1) {

return -1;

}

int opt = 1;

if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, &opt, sizeof(opt)) == -1) {

close(fd);

return -1;

}

struct sockaddr_in addr;

addr.sin_family = AF_INET;

addr.sin_port = htons(DNS_CLIENT_PORT);

addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DNS_CLIENT_ADDR);

if (bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) == -1) {

close(fd);

return -1;

}

return fd;

}

int get_dns_server(char *buf, int len) {

FILE *f = fopen(“/etc/resolv.conf”, “r”);

if (!f) {

return -1;

}

char line[1024];

while (fgets(line, sizeof(line), f)) {

if (line[0] == ‘#’ || line[0] == ‘\n’) {

continue;

}

if (!strncmp(line, “nameserver”, 10)) {

char *p = strtok(line + 10, ” \t\n”);

if (!p) {

continue;

}

struct in_addr addr;

addr.s_addr = inet_addr(p);

if (addr.s_addr == INADDR_NONE) {

continue;

}

strncpy(buf, p, len – 1);

buf[len – 1] = ‘\0’;

break;

}

fclose(f);

if (buf[0] == ‘\0’) {

return -1;

}

return 0;

}

int send_dns_query(int fd, const char *domn, const char *server) {

size_t len = strlen(domn);

char *buf = (char *)malloc(sizeof(struct dns_header) + len + 2 + sizeof(struct dns_query));

memset(buf, 0, sizeof(struct dns_header) + len + 2 + sizeof(struct dns_query));

struct dns_header *hdr = (struct dns_header *)buf;

hdr->id = htons(rand() % 65536);

hdr->flags = htons(0x0100); // Standard query

hdr->qdcount = htons(1);

char *pos = buf + sizeof(struct dns_header);

memcpy(pos, domn, len + 1);

for (char *p = pos; *p; ++p) {

if (*p == ‘.’) {

*p = p – pos;

} else {

++*p;

}

struct dns_query *qry = (struct dns_query *)(pos + len + 1);

qry->qtype = htons(1); // A record

qry->qclass = htons(1); // IN (Internet)

struct sockaddr_in addr;

addr.sin_family = AF_INET;

addr.sin_port = htons(DNS_SERVER_PORT);

addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(server);

ssize_t n = sendto(fd, buf, sizeof(struct dns_header) + len + 2 + sizeof(struct dns_query), 0, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));

free(buf);

return (n == -1) ? -1 : 0;

}

int resolve_dns_response(const char *buf, size_t buflen) {

struct dns_header *hdr = (struct dns_header *)buf;

size_t len = ntohs(hdr->qdcount);

if (len == 0) {

printf(“Invalid DNS response: %d\n”, len);

return -1;

}

char *pos = (char *)(buf + sizeof(struct dns_header));

for (size_t i = 0; i

pos += strlen(pos) + 1 + sizeof(struct dns_query);

}

if (pos >= buf + buflen) {

printf(“Invalid DNS response: %p – %p\n”, pos, buf + buflen);

return -1;

}

printf(“%d.%d.%d.%d\n”, pos[0], pos[1], pos[2], pos[3]);

return 0;

}

“`

四、注意事项

使用该方法进行DNS解析时，需要注意以下几点：

1. DNS服务器的IP地址可能会变动，因此应该定期更新/etc/resolv.conf文件来及时更新DNS服务器的IP地址。

2. DNS查询请求需要使用RAW Socket，因此需要通过root权限运行程序。

3. DNS服务器返回的IP地址可能会存在多种情况，例如多个IP地址一起返回（例如cname记录），因此需要对DNS服务器返回的信息进行解析。

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