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
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
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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》;
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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;
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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:
- 总线名称
- 对象路径
- 接口名称
- 接口下的方法名称
- 调用接口的输入参数
- 调用完成后返回的参数
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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
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普通数据类型
Conventional name ASCII type-code Encoding BYTE y (121) Unsigned 8-bit integer BOOLEAN b (98) Boolean value: 0 is false, 1 is true, any other value allowed by the marshalling format is invalid INT16 n (110) Signed (two’s complement) 16-bit integer UINT16 q (113) Unsigned 16-bit integer INT32 i (105) Signed (two’s complement) 32-bit integer UINT32 u (117) Unsigned 32-bit integer INT64 x (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) UINT64 t (116) Unsigned 64-bit integer DOUBLE d (100) IEEE 754 double-precision floating point UNIX_FD h (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 name ASCII type-code Validity constraints STRING s (115) No extra constraints OBJECT_PATH o (111) Must be a syntactically valid object path SIGNATURE g (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;
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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 / / / +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
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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;
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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
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systemd-resolved 在 D-Bus 上提供了一组用于解析 DNS 记录的 API,如下:
ResolveHostname()
用于解析主机名以获取其 IP 地址;ResolveAddress()
用于反向操作,获取 IP 地址的主机名;ResolveService()
用于解析 DNS-SD(DNS Service Discovery) 或 SRV 服务ResolveRecord()
用于解析任意资源记录(RR)
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关于这些 API 的说明,可以点击这里 org.freedesktop.resolve1 APIs
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其实 glibc 中也是有类似的功能调用的,比如:getaddrinfo() 和 getnameinfo();
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本文中,将使用
systemd-resolved
的ResolveRecord()
调用,解析域名的 A 记录、CNAME 记录和 MX 记录; -
在 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); ...... } }
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根据 org.freedesktop.resolve1 APIs 的说明:
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服务名称(总线名称):
org.freedesktop.resolve1
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对象路径:
/org/freedesktop/resolve1
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接口名称:
org.freedesktop.resolve1.Manager
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方法名称:
ResolveRecord
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输入参数 5 个,分别为:
序号 数据类型 名称 说明 1 int32_t ifindex 网络接口索引号,0-任意接口 2 char * name 要查询的域名 3 uint16_t class 要查询地址类型,1-IN(internet) 4 uint16_t type 要查询的记录类型,1-A,5-CNAME,15-MX 5 uint64_t flags 标志位,置 0 即可 -
输出参数 2 个:
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结构数组,参考下面结构
序号 数据类型 名称 说明 1 int32_t ifindex 实际使用的网络接口索引号 2 uint16_t class 记录地址类型,与输入参数一致 3 uint16_t type 记录类型,与输入参数一致 4 char array rrdata RR 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;
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关于输出参数的 rrdata 字段,遵循 RFC-1035 中
3.3
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
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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;
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源程序中有较为详细的注释,这里就不做太多解释了
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编译:
gcc -Wall -g dbus-dns-record.c -o dbus-dns-record `pkg-config --libs --cflags dbus-1`
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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
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运行截图:
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