利用Java实现轻松解析DNS报文

2023-11-10 08:23:46 作者：半夏之沫

这篇文章主要为大家详细介绍了如何利用Java实现轻松解析DNS报文,文中的示例代码讲解详细,具有一定的学习价值,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起了解一下

前言

最近在做网络包分析的一个功能，其中有一点就是要判断抓包期间应用是否有存在异常的DNS解析行为，并且要写在一个使用Java语言的后端服务中，由于之前使用Go语言做过类似的事情，所以我第一反应就是这个应该实现起来比较简单，但是实际上手后，发现在Java中要拿到DNS报文还没那么容易，当然也有可能是我没有找到正确的工具，如果有方便的工具，欢迎在评论区留言。那么本文就结合我如何从网络包中拿到DNS报文，进行一个简单介绍。

一. DNS报文格式简析

DNS报文本质是UDP报文，UDP报文的格式如下所示。

而DNS相关内容，就体现在UDP报文载荷中。DNS报文分为DNS请求报文和DNS响应报文，两种报文结构一样，只是内容稍有差别，如下是DNS报文的格式。

DNS报文内容包含如下三个部分。

第一部分是基础结构部分，解释如下。

Transaction ID。DNS报文的事务ID标识，DNS请求报文和DNS响应报文的Transaction ID是一样的，故可以通过这个ID关联DNS请求和响应报文；
Flags。DNS报文的标志，标志由若干个含义不同的字段组成，较为常用的是第0位可以表示当前是请求DNS报文还是响应DNS报文，第12-15位可以表示响应DNS报文的Reply Code；
Questions。问题数，表示后面Queries的数量；
Answer RRs。回答资源记录数，表示后面Answers的数量；
Authority RRs。授权资源记录数，表示后面Authoritative nameservers的数量；
Additional RRs。附加资源记录数，表示后面Additional records的数量。

第二部分是问题部分，对应Queries，该部分表示DNS查询请求的问题信息，包含查询的域名Name，查询的类型Type和查询的类Class，解释如下。

Name。就是请求DNS解析的域名地址，这里的Name是一个不定长的字段，格式示意如下。

Type。表示DNS查询的资源类型，Name字段结束后的两个字节就是Type，通常关注较多的有0x0001，助记符是A，表示通过域名查询IPv4地址，以及0x001C，助记符是AAAA，表示通过域名查询IPv6地址；

Class。表示地址类型，通常为0x0001，表示互联网地址。

第三部分是资源记录部分，解释如下。

Answers。记录域名解析出来的地址信息；
Authoritative nameservers。记录解析该域名对应的权威名称服务器信息；
Additional records。记录解析该域名对应的一些附加信息。

二. DNS报文解析实现

先回顾一下需求，就是需要得到应用是否存在异常的DNS解析，那么结合上面的DNS报文格式，我们的判断逻辑可以像下面这样。

先找到只有请求DNS报文但没有响应DNS报文的DNS解析，这是一种异常的DNS解析情况，即DNS服务器没有响应解析请求；
拿到响应DNS报文的Reply Code，然后根据Reply Code得到异常的DNS解析情况，Reply Code的枚举如下所示。

Reply Code	说明
0	正常
1	报文格式错误
2	域名服务器异常
3	域名不存在
4	解析类型Type不支持
5	域名服务器拒绝请求

计算DNS解析的请求和响应报文的时间差，得到解析耗时过长的异常情况。

那么其实我们需要的DNS报文的内容就很明确了，如下所示。

1. Transaction ID，事务ID；

2. Reply Code，响应码；

3. Name，域名；

4. Type，解析类型。

现在就开始本文的正题，如何使用Java语言来解析网络包并得到DNS报文。在Go语言中，可以使用google/gopacket来方便的拿到DNS报文，但是在Java中，要一步拿到DNS报文尚有点困难，但是可以基于如下步骤来操作。

基于io.pkts的工具包来解析网络包并拿到UDP报文；
过滤出源或目标端口号为53的UDP报文，这是因为通常DNS服务器会工作在53号端口上；
拿到过滤后的UDP报文的载荷，按照DNS报文的格式解析得到Transaction ID，Reply Code，Name和Type。

现在进行实操。先引入io.pkts的依赖，如下所示。

<dependency>  
    <groupId>io.pkts</groupId>  
    <artifactId>pkts-streams</artifactId>  
    <version>3.0.10</version>  
</dependency>  
<dependency>  
    <groupId>io.pkts</groupId>  
    <artifactId>pkts-core</artifactId>  
    <version>3.0.10</version>  
</dependency>

然后基于Spring的MultipartFile来上传网络包并使用io.pkts工具解析出UDP报文，实现如下所示。

@RestController
public class FileUpload {

    @PostMapping("/upload/udp")
    public void uploadUdp(MultipartFile uploadFile) throws IOException {
        try (InputStream inputStream = uploadFile.getInputStream()) {
            GZIPInputStream gzipInputStream = new GZIPInputStream(inputStream);
            Pcap pcap = Pcap.openStream(gzipInputStream);
            pcap.loop(packet -> {
                if (packet.hasProtocol(Protocol.UDP)) {
                    UDPPacket udpPacket = (UDPPacket) packet.getPacket(Protocol.UDP);
                    if (udpPacket.getSourcePort() == 53
                            || udpPacket.getDestinationPort() == 53) {
                        final byte[] payloadByteArray = udpPacket.getPayload().getArray();
                        // 在这里根据DNS报文格式解析数据
                        ......
                    }
                }
                return true;
            });
        }
    }

}

解析Transaction ID的逻辑如下所示。

private String parseTransactionId(byte[] array) {
    // 前两字节是Transaction ID，表示会话标识
    // DNS请求报文和响应报文通过Transaction ID进行匹配
    return HexUtils.toHexString(Arrays.copyOfRange(array, 0, 2));
}

解析请求或响应报文类型的逻辑如下所示。

private int parseDnsPackageType(byte[] array) {
    // 第3和第4字节是Flags，表示标志
    // Flags的第0位代表请求或响应的类型
    // 0表示DNS请求报文，1表示DNS响应报文
    String binaryString = String.format("%08d", Integer.parseInt(Integer.toBinaryString(array[2] & 0xFF)));
    return Integer.parseInt(binaryString.substring(0, 1), 2);
}

解析Reply Code的逻辑如下所示。

private int parseDnsRcode(byte[] array) {
    // 第3和第4字节是Flags，表示标志
    // Flags的最后四位表示Reply Code
    String binaryString = String.format("%08d", Integer.parseInt(Integer.toBinaryString(array[3] & 0xFF)));
    return Integer.parseInt(binaryString.substring(4, 8), 2);
}

解析Type的逻辑如下所示。

private int parseDnsQueryType(byte[] array) {
    // 第13字节开始，是域名，域名以0x00结尾
    // 域名结束后的两个字节就代表DNS查询类型
    int domainEndIndex = -1;
    for (int i = 12; i < array.length; i++) {
        if ((array[i] & 0xFF) == 0) {
            domainEndIndex = i;
            break;
        }
    }
    String s = HexUtils.toHexString(Arrays.copyOfRange(array, domainEndIndex + 1, domainEndIndex + 3));
    return Integer.parseInt(s, 16);
}

解析Name的逻辑如下所示。

private String parseDnsQueryDomain(byte[] array) {
    // 从第13字节开始，遵循[域名长度][域名][域名长度][域名]...0x00的规律
    // 故按照上述规律，从第13字节开始，将域名的所有组成部分获取出来并拼接
    List<String> domainParts = new ArrayList<>();
    int lengthIndex = 12;
    do {
        int partLength = array[lengthIndex] & 0xFF;
        String s = new String(Arrays.copyOfRange(array, lengthIndex + 1, lengthIndex + partLength + 2)).trim();
        domainParts.add(s);
        lengthIndex = lengthIndex + partLength + 1;
    } while ((array[lengthIndex] & 0xFF) != 0);
    return String.join(".", domainParts);
}

那么至此我们期望得到的DNS报文的数据，我们就拿到了，后续就是将这些数据组装为一个Entity来方便我们在程序中使用和处理，这里就不再演示了。

总结

我使用Java语言从网络包中解析出DNS报文的步骤总结如下。

使用io.pkts解开网络包并过滤得到UDP报文；
过滤出源或目标端口号为53的UDP报文；
拿到过滤后的UDP报文的载荷，按照DNS报文的格式解析得到想要的DNS数据。

以上就是利用Java实现轻松解析DNS报文的详细内容，更多关于Java解析DNS报文的资料请关注脚本之家其它相关文章！

利用Java实现轻松解析DNS报文

前言

一. DNS报文格式简析

二. DNS报文解析实现

总结

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