試着用java實現DNS(一)——DatagramSocket, DatagramPacket, Message

    一般來說，自己編寫DNS是沒有必要的，目前開源的dns服務軟件很多，功能也很強大。但是，有時候又是很有必要的，有着諸多好處。比如說，用於企業內網，簡化DNS配置，可以根據企業需求添加新的功能，非常靈活。本文試着用java實現一個最簡單的DNS服務。

    

    DNS是基於udp協議的，默認端口為53。

    在自己電腦上實現dns服務(作為dns服務器)，首先需要程序監聽udp 53端口。在java中，和udp相關的類為DatagramSocket以及DatagramPacket。具體信息可以查看API，或者參考http://www.cnblogs.com/hq-antoine/archive/2012/02/11/2346908.html。

    之后，需要另一台電腦作為客戶端，設置dns地址為服務器的ip地址。

public class UDPServer {
    private static DatagramSocket socket;
    public UDPServer() {
        //設置socket，監聽端口53
        try {
            this.socket = new DatagramSocket(53);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void start() {
        System.out.println("Starting。。。。。。\n");
        while (true) {
            try {
                byte[] buffer = new byte[1024];
                DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
                socket.receive(request);
                //輸出客戶端的dns請求數據
                InetAddress sourceIpAddr = request.getAddress();
                int sourcePort = request.getPort();
                System.out.println("\nsourceIpAddr = " + sourceIpAddr.toString() + "\nsourcePort = " + sourcePort);
                System.out.println("data = " + new String(request.getData(), 0 , request.getLength()));
            } catch (SocketException e) {
                System.out.println("SocketException:");
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                System.out.println("IOException:");
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

運行程序報錯，錯誤提示如下：

    根據異常提示，打開53端口異常，需要確認操作權限。1024以下端口默認系統保留，只有root用戶才能使用。使用root賬號運行程序，之后在客戶端上使用nslookup www.baidu.com命令測試，在服務器上輸出信息如下：

 

    得到客戶端的ip地址為10.211.55.253，端口為43065，但是下面這個data是什么玩意？

    分析：出現亂碼，原因在於request.getData()獲取到的數據並非為String類型，因此不能簡單粗暴的通過new String(request.getData(), 0, request.getLength())強制為String類型輸出。猜測應該是符合dns數據格式的字節流，下面通過抓包軟件wireshark進行分析。

 

    發現dns數據包中，包括ID, Flags, Questions, Answer RRs, Authority RRs, Additional RRs以及Queries等字段。如果自己編寫程序，通過分析字節流來提取出所需要的信息，是一個比較麻煩的事情。幸好有dnsjava這個開源項目，里面的Message類已經幫我們把這些事情都處理好了。

    更改代碼如下，

package com.everSeeker;

import org.xbill.DNS.Message;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;

public class UDPServer {
    private static DatagramSocket socket;

    public UDPServer() {
        //設置socket，監聽端口53
        try {
            this.socket = new DatagramSocket(53);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void start() {
        System.out.println("Starting。。。。。。\n");
        while (true) {
            try {
                byte[] buffer = new byte[1024];
                DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
                socket.receive(request);
                //輸出客戶端的dns請求數據
                InetAddress sourceIpAddr = request.getAddress();
                int sourcePort = request.getPort();
                System.out.println("\nsourceIpAddr = " + sourceIpAddr.toString() + "\nsourcePort = " + sourcePort);
//                System.out.println("data = " + new String(request.getData(), 0 , request.getLength()));

                Message indata = new Message(request.getData());
                System.out.println("indata = " + indata.toString());
            } catch (SocketException e) {
                System.out.println("SocketException:");
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                System.out.println("IOException:");
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

    重新測試，輸出信息為:

    發現，輸出信息與我們通過抓包得到的信息一致。其中，Questions記錄了需要解析的域名www.baidu.com，type為A。而Answers為空，是因為這是一個域名解析請求信息，下面我們只需要把解析的結果放入Answers這個字段，並返回給客戶端，即完成了最簡單的dns功能。

    分析dnsjava的源碼，發現Message類中有一個變量private List [] sections， 長度為4，記錄了Questions, Answers, Authority RRs, Additional RRs這4個字段。更改代碼如下，

package com.everSeeker;

import org.xbill.DNS.*;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;

public class UDPServer {
    private static DatagramSocket socket;

    public UDPServer() {
        //設置socket，監聽端口53
        try {
            this.socket = new DatagramSocket(53);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void start() {
        System.out.println("Starting。。。。。。\n");
        while (true) {
            try {
                byte[] buffer = new byte[1024];
                DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
                socket.receive(request);
                //輸出客戶端的dns請求數據
                InetAddress sourceIpAddr = request.getAddress();
                int sourcePort = request.getPort();
                System.out.println("\nsourceIpAddr = " + sourceIpAddr.toString() + "\nsourcePort = " + sourcePort);
                //分析dns數據包格式
                Message indata = new Message(request.getData());
                System.out.println("\nindata = " + indata.toString());
                Record question = indata.getQuestion();
                System.out.println("question = " + question);
                String domain = indata.getQuestion().getName().toString();
                System.out.println("domain = " + domain);
                //解析域名
                InetAddress answerIpAddr = Address.getByName(domain);
                Message outdata = (Message)indata.clone();
                //由於接收到的請求為A類型，因此應答也為ARecord。查看Record類的繼承，發現還有AAAARecord(ipv6)，CNAMERecord等
                Record answer = new ARecord(question.getName(), question.getDClass(), 64, answerIpAddr);
                outdata.addRecord(answer, Section.ANSWER);
                //發送消息給客戶端
                byte[] buf = outdata.toWire();
                DatagramPacket response = new DatagramPacket(buf, buf.length, sourceIpAddr, sourcePort);
                socket.send(response);
            } catch (SocketException e) {
                System.out.println("SocketException:");
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                System.out.println("IOException:");
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

    繼續測試，客戶端nslookup www.baidu.com，輸出結果為:

    測試成功，這樣一個最簡單的dns就完成了。