IPC之十五:使用libdbus通过D-Bus请求系统调用实现任意DNS记录解析的实例

2024-01-10 09:28:18

关于D-Bus的文章中曾介绍了如何通过D-Bus调用系统服务从而实现解析出一个域名的IP地址的过程,本文我们继续调用系统调用来实现解析任意DNS记录,系统调用的方法与前一篇文章类似,只是方法名称和调用参数以及返回参数不同,本文将详细介绍systemd-resolved服务中的ResolveRecord方法,同前面几篇关于D-BUS的文章相同,本文将使用 libdbus 库实现系统服务的调用,本文给出了实现解析任意DNS记录的实例,附有完整的源代码;本文实例在 Ubuntu 20.04 上编译测试通过,gcc版本号为:9.4.0;本文不适合 Linux 编程的初学者阅读。

1 基本概念

  • 在阅读本文之前,建议阅读 《IPC之十三:使用libdbus通过D-Bus请求系统调用实现域名解析的实例》 和文章 《用C语言实现的一个DNS客户端》

  • 前一篇参考文章里介绍了如何使用 libdbus 库调用系统调用的概念和方法,本文的调用的系统调用与该文中一样,均是 systemd-resoled,只是请求的方法不同,所以,调用参数和返回参数均不同,但很多概念是一样的;

  • 后一篇参考文章里介绍了 DNS 的基本概念,了解 DNS 基本概念是理解本文的基础,否则可能云里雾里搞不明白;

  • 要通过 D-Bus 调用一个系统服务中的方法,要了解以下一些信息:

    1. 总线名称
    2. 对象路径
    3. 接口名称
    4. 接口下的方法名称
    5. 调用接口的输入参数
    6. 调用完成后返回的参数
  • D-Bus 的类型系统(Type System)简单回顾,这部分在 D-Bus Specification 中有详细的描述,这里把一些关键信息列出来

    • 普通数据类型

      Conventional nameASCII type-codeEncoding
      BYTEy (121)Unsigned 8-bit integer
      BOOLEANb (98)Boolean value: 0 is false, 1 is true, any other value allowed by the marshalling format is invalid
      INT16n (110)Signed (two’s complement) 16-bit integer
      UINT16q (113)Unsigned 16-bit integer
      INT32i (105)Signed (two’s complement) 32-bit integer
      UINT32u (117)Unsigned 32-bit integer
      INT64x (120)Signed (two’s complement) 64-bit integer (mnemonic: x and t are the first characters in “sixty” not already used for something more common)
      UINT64t (116)Unsigned 64-bit integer
      DOUBLEd (100)IEEE 754 double-precision floating point
      UNIX_FDh (104)Unsigned 32-bit integer representing an index into an out-of-band array of file descriptors, transferred via some platform-specific mechanism (mnemonic: h for handle)
    • 字符串类型

      Conventional nameASCII type-codeValidity constraints
      STRINGs (115)No extra constraints
      OBJECT_PATHo (111)Must be a syntactically valid object path
      SIGNATUREg (103)Zero or more single complete types
    • struct 的类型代码为 ‘r’,但在实际表达上通常用括号 “( )” 表达,比如:(ii) 表示有两个整数类型的结构,在结构中还可以嵌套另一个结构,比如:“(i(ii))”;

    • 数组的类型代码为 ‘a’,ai 表示一个整数数组,相当于 int a[],也可以定义一个结构数组,比如:a(ii) 表示一个有两个整数的结构数组;

  • DNS 服务遵循 RFC-1035 所描述的规范,其返回的数据被称为 RR(Resource Record),其格式为:

                                    1  1  1  1  1  1
      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  0  1  2  3  4  5
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                                               |
    /                                               /
    /                      NAME                     /
    |                                               |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                      TYPE                     |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                     CLASS                     |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                      TTL                      |
    |                                               |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                   RDLENGTH                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--|
    /                     RDATA                     /
    /                                               /
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    
  • RR 中所有表示域名的地方均以"标签(label)"方式表示,每个标签的最大长度为 63 个字符,域名的最大长度为 255 个字符;

  • 一个标签的第一个字符的低 6 位表示这个标签的长度,后面紧跟相应数量的字符的 ASCII,一个长度为 0 的标签作为一个域名的结束,简单的说就是遇到一个 "\0" 表示一个域名结束;

  • 一个域名可以由多个标签组成,标签之间以字符 "." 分割;

  • RR 所有数字变量的字节序均为 “Big Endian”,而 X86 架构的字节序为 “Little Endian”,所以在读取数字变量时需要做一下转换。


2 systemd-resolved 系统服务的 ResolveRecord 方法

  • systemd-resolved 在 D-Bus 上提供了一组用于解析 DNS 记录的 API,如下:

    1. ResolveHostname() 用于解析主机名以获取其 IP 地址;
    2. ResolveAddress() 用于反向操作,获取 IP 地址的主机名;
    3. ResolveService() 用于解析 DNS-SD(DNS Service Discovery) 或 SRV 服务
    4. ResolveRecord() 用于解析任意资源记录(RR)
  • 关于这些 API 的说明,可以点击这里 org.freedesktop.resolve1 APIs

  • 其实 glibc 中也是有类似的功能调用的,比如:getaddrinfo() 和 getnameinfo();

  • 本文中,将使用 systemd-resolvedResolveRecord() 调用,解析域名的 A 记录、CNAME 记录和 MX 记录;

  • systemd-resolved 官方文档 中对 ResolveRecord 方法做了如下定义:

    node /org/freedesktop/resolve1 {
        interface org.freedesktop.resolve1.Manager {
            methods:
                ......
                ResolveRecord(in  i ifindex,
                              in  s name,
                              in  q class,
                              in  q type,
                              in  t flags,
                              out a(iqqay) records,
                              out t flags);
                ......
        }
    }
    
  • 根据 org.freedesktop.resolve1 APIs 的说明:

    1. 服务名称(总线名称):org.freedesktop.resolve1

    2. 对象路径:/org/freedesktop/resolve1

    3. 接口名称:org.freedesktop.resolve1.Manager

    4. 方法名称:ResolveRecord

    5. 输入参数 5 个,分别为:

      序号数据类型名称说明
      1int32_tifindex网络接口索引号,0-任意接口
      2char *name要查询的域名
      3uint16_tclass要查询地址类型,1-IN(internet)
      4uint16_ttype要查询的记录类型,1-A,5-CNAME,15-MX
      5uint64_tflags标志位,置 0 即可
    6. 输出参数 2 个:

      • 结构数组,参考下面结构

        序号数据类型名称说明
        1int32_tifindex实际使用的网络接口索引号
        2uint16_tclass记录地址类型,与输入参数一致
        3uint16_ttype记录类型,与输入参数一致
        4char arrayrrdataRR 记录,符合 RFC-1035 描述的 RR 的格式
      • 64 位无符号整数(uint64_t),标志位,应该为 1,表示使用的是经典单播 DNS 协议进行的 DNS 查询,详情请参考 org.freedesktop.resolve1 APIs

  • 关于输出参数的 rrdata 字段,遵循 RFC-10353.3 节的描述,在本文上一节中有简单介绍,在文章 《用C语言实现的一个DNS客户端》 中有比较详细的介绍和实例源程序;

  • RR 记录中有如下字段:NAME、TYPE、CLASS、RDLENGTH 和 RDATA,在本文上一节中有简要说明;

    • 当 type 为 A 时,RDATA 为一个 IP 地址;
    • 当 type 为 CNAME 时,RDATA 为主机域名,使用标签(label)方式记录域名;
    • 当 type 为 MX 时,RDATA 为邮件交换服务器的域名,使用标签(label)方式记录域名;
    • 本文仅支持这三种记录类型;

3 使用 D-Bus 查找 DNS 记录实例

  • 源程序dbus-dns-record.c (点击文件名下载源程序,建议使用UTF-8字符集)演示了使用 libdbus 通过 D-Bus 请求系统调用实现查找 DNS 任意记录的方法;

  • 源程序中有较为详细的注释,这里就不做太多解释了

  • 编译:gcc -Wall -g dbus-dns-record.c -o dbus-dns-record `pkg-config --libs --cflags dbus-1`

  • 有关 pkg-config --libs --cflags dbus-1 可以参阅文章 《IPC之十一:使用D-Bus实现客户端向服务端请求服务的实例》 中的简要说明;

  • 运行:./dbus-dns-record <domain name> [A/CNAME/MX],两个参数,第一个参数是要查询的域名,第二个参数是要查询的记录类型,本程序仅支持三种记录类型:A 记录、CNAME 记录和 MX 记录;

    ./dbus-dns-record baidu.com MX

  • 运行截图:

    Screenshot of dbus-dns-record

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文章来源:https://blog.csdn.net/whowin/article/details/135493382
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