Add DNS client Parser domain source code

Guo Wenxue

2018-10-29 6be77463b78b2d2e4d81f531d166fb459b6c9f59

Add DNS client Parser domain source code

 apue/3.UDP_dns/dns_api.c

New file
@@ -0,0 +1,371 @@
/*********************************************************************************
 *      Copyright:  (C) 2018 LingYun IoT Studio
 *                  All rights reserved.
 *
 *       Filename:  dns_api.c
 *    Description:  This file is DNS client API based on UDP socket
 *                 
 *        Version:  1.0.0(10/29/2018)
 *         Author:  Guo Wenxue <guowenxue@gmail.com>
 *      ChangeLog:  1, Release initial version on "2018-10-28 01:38:08 PM"
 *                 
 ********************************************************************************/ 

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

#include "dns_api.h"


/*+-----------------------------------------------------------------------------------+
 *| DNS Protocal packet format definition   
 *| Reference:  https://www.ietf.org/rfc/rfc1035.txt
 *|             https://www2.cs.duke.edu/courses/fall16/compsci356/DNS/DNS-primer.pdf
 *+-----------------------------------------------------------------------------------+
 */

/*
DNS packet format:
    +---------------------+
    |        Header       |
    +---------------------+
    |       Question      | the question for the name server
    +---------------------+
    |        Answer       | RRs answering the question
    +---------------------+
    |      Authority      | RRs pointing toward an authority
    +---------------------+
    |      Additional     | RRs holding additional information
    +---------------------+

Header section format：
                                    1  1  1  1  1  1
      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  0  1  2  3  4  5
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                      ID                       |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |QR|   Opcode  |AA|TC|RD|RA|   Z    |   RCODE   |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                    QDCOUNT                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                    ANCOUNT                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                    NSCOUNT                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                    ARCOUNT                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+


Question section format：

      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  0  1  2  3  4  5
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                                               |
    /                     QNAME                     /
    /                                               /
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                     QTYPE                     |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
    |                     QCLASS                    |
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

Resource record format：
                                    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                     /
    /                                               /
    +--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
*/


void dump_buf(const char *prompt, char *data, int len)
{
    int      i;

    if(prompt)
    {
        printf("%s", prompt);
    }

    for(i=0; i<len; i++)
    {
        printf("%02x ", data[i]);
    }

    printf("\n");
}

int fill_dns_head(char *packet, int size)
{ 
    unsigned short   tmp;
    int              ofset = 0;

    if( !packet || size<DNS_HEAD_MIN )
    {
        printf("Invalid input arguments in %s()\n", __FUNCTION__);
        return -1;
    }

    /* DNS Head: Transaction ID */
    srand((int)time(0));
    tmp = (unsigned short)random();
    memcpy(&packet[ofset], &tmp, 2);
    ofset += 2;

    /* DNS Head: Flags */
    tmp = 0x0001; /* MSB */
    memcpy(&packet[ofset], &tmp, 2);
    ofset += 2;

    /* DNS Head: Questions */
    tmp = 0x0100; /* MSB */
    memcpy(&packet[ofset], &tmp, 2);
    ofset += 2;

    /* DNS Head: Answer RRs */
    tmp = 0x0000;
    memcpy(&packet[ofset], &tmp, 2);
    ofset += 2;

    /* DNS Head: Authority RRs */
    tmp = 0x0000;
    memcpy(&packet[ofset], &tmp, 2);
    ofset += 2;

    /* DNS Head: Additional RRs */
    tmp = 0x0000;
    memcpy(&packet[ofset], &tmp, 2);
    ofset += 2;

    //dump_buf("DNS packet head: \n", packet, ofset);

    return ofset;
}

int fill_dns_question_qtype_qclass(char *packet, int size)
{ 
    unsigned short   tmp;
    int              ofset = 0;

    if( !packet || size<DNS_HEAD_MIN )
    {
        printf("Invalid input arguments in %s()\n", __FUNCTION__);
        return -1;
    }

    /* DNS QType: 0x0001(A record)   0x0005(CNAME)*/
    tmp = 0x0100; /* MSB */
    memcpy(&packet[ofset], &tmp, 2);
    ofset += 2;

    /* DNS QClass, 0x0001: representing Internet addresses */
    tmp = 0x0100; /* MSB */
    memcpy(&packet[ofset], &tmp, 2);
    ofset += 2;

    //dump_buf("DNS packet tail: \n", packet, ofset);

    return ofset;
}

/* www.baidu.com ==> 3www5baidu3com0 */

int fill_dns_question_qname(char *domain, char *packet, int size)
{
    int           ofset = 0;
    const char   *start;
    char         *ptr;
    int           len;

    /* Check arguments */
    if( !domain || !packet || size<strlen(domain) )
    {
        return -1;
    }

    start = domain;
    while( (ptr=(strchr(start, '.'))) != NULL )
    {
        len=ptr-start; /* get segemnent length by '.'  */
        packet[ofset++] = len;

        len = ptr-start;
        strncpy(&packet[ofset], start, len); /* copy segemnent string  */
        ofset += len; 
	    
        start = ptr + 1; /* let start point to next character follow '.'  */
    }

    /* last segemnent by '.' is pointed by start */
    len = strlen(domain)- (start-domain);
    packet[ofset++] = len;
 
    /* check strncpy buffer limits  */
    if(size-ofset < len)
        len = size-ofset;

    strncpy(&packet[ofset], start, len);
    ofset += len;

    packet[ofset++] = 0x00;

    return ofset;
}



int query_dns(char *dns_server_ip, char *domain, char *ipaddr, int ipaddr_size)
{
    int                    sockfd;
    char                   msg_buf[512];
    int                    ofset = 0;
    int                    rv = -1;
    short                  records; 
        struct sockaddr_in     servaddr;

    if(!domain || !ipaddr || strlen(domain)<=0 || ipaddr_size<IPADDR_LEN)
    {
        printf("Invalid input arguments\n");
        return -1;
    }
    memset(ipaddr, 0, ipaddr_size); 


    /*+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
     *| Parser baidu.com: 
     *| Send DNS Query Packet: 
         *|    a7 c3 01 00 00 01 00 00 00 00 00 00 05 62 61 69 64 75 03 63 6f 6d 00 00 01 00 01 
     *|
     *| Header section format:
     *|  Session ID(2B): A7 C3
     *|        Flag(2B): 01 00 
     *|     QDCOUNT(2B): 01 00        1 entry in the question section
     *|     ANCOUNT(2B): 00 00        0 resource records in the answer section
     *|     NSCOUNT(2B): 00 00        0 resource records in the authority records section
     *|     ARCOUNT(2B): 00 00        0 resource records in the additional records section
     *|
     *| Question section format:
     *|       QNAME(nB): 05 62 61 69 64 75 03 63 6f 6d 00:   05baidu03com0
     *|       QTYPE(2B): 00 01        1: (A record)
     *|      QCLASS(2B): 00 01        1: (Internet addresses)
     *+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
     */

    rv=fill_dns_head(&msg_buf[ofset], sizeof(msg_buf)-ofset);
    if( rv < 0 )
    {
        printf("Fill DNS head failure\n");
        return -2;
    }
           ofset += rv;

    rv = fill_dns_question_qname(domain, &msg_buf[ofset], sizeof(msg_buf)-ofset);
    if(rv < 0)
    {
        printf("Fill DNS Question Qname failure\n");
        return -2;
    }
    ofset += rv;

    rv= fill_dns_question_qtype_qclass(&msg_buf[ofset], sizeof(msg_buf)-ofset);
    if( rv < 0 )
    {
        printf("Fill DNS Question QType and QClass\n");
        return -3;
    }
    ofset += rv;

    //dump_buf("DNS packet : \n", msg_buf, ofset);
	
    if ( (sockfd=socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0 )
    {
        printf("Create UDP socket failure: %s\n", strerror(errno));
        return -4;
    }
       
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
           servaddr.sin_family = AF_INET;
           servaddr.sin_port = htons(53); /*DNS default port 53 */
           servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(dns_server_ip);

    if( sendto(sockfd, msg_buf, ofset, 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0 )
    {
        printf("Send DNS packet to DNS server[%s] failure: %s\n", dns_server_ip, strerror(errno));
        return -5;
    }

           if( (rv=recvfrom(sockfd, msg_buf, sizeof(msg_buf), 0, NULL, NULL) ) < 0 )
    {
        printf("Receive DNS reply from DNS server[%s] failure: %s\n", dns_server_ip, strerror(errno));
        return -6;
    }

    /*+-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
     *| Receive DNS Server Reply Packet:  
     *|    a7 c3 81 80 00 01 [00 02] 00 00 00 00 05 62 61 69 64 75 03 63 6f 6d 00 00 01 00 01 
     *|    c0 0c 00 01 00 01 00 00 00 21 00 04 dc b5 39 d8 c0 0c 00 01 00 01 00 00 00 21 00 04 7b 7d 73 6e 
     *| Question Section: a7 c3 ... 00 01, but bytes[8:7] is reply resource entries, here is [00 02] so get 2 entries
     *|   
     *|                     First resource
     *| Name Pointer(2B): c0 0c
     *|         Type(2B): 01 00
     *|            Class: 01 00
     *|          TTL(4B): 00 00 00 21
     *|     RDLENGTH(2B): 00 04 
     *|       IP address: dc b5 39 d8   "220.181.57.216"
     *|
     *|                    Second resource
         *| Name Pointer(2B): c0 0c
         *|         Type(2B): 01 00
         *|            Class: 01 00
         *|          TTL(4B): 00 00 00 21
         *|     RDLENGTH(2B): 00 04 
     *|       IP address: 7b 7d 73 6e   "123.125.115.110"
     *|
     *+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
     */

    //dump_buf("Recieve DNS reply: \n", msg_buf, rv);
    records = *(short *)&msg_buf[7];

    /* 1, Reply resource will followed by request packet 
     * 2, 2B Name Pointer + 2B Type+2B Class + 4B TTL + 2B RDlength = 12B */
    ofset += 12;

    snprintf(ipaddr, ipaddr_size, "%d.%d.%d.%d",msg_buf[ofset],msg_buf[ofset+1],msg_buf[ofset+2],msg_buf[ofset+3]);
#if 0
    printf("DNS server[%s] resolve domain \"%s\" get %d records:\n", dns_server_ip, domain, records);
    while( records-- )
    {
               printf("%d.%d.%d.%d\n",msg_buf[ofset],msg_buf[ofset+1],msg_buf[ofset+2],msg_buf[ofset+3]);
               ofset += 16;
    }
#endif

    close(sockfd);
    return 0;
}


 apue/3.UDP_dns/dns_api.h

New file
@@ -0,0 +1,23 @@
/*********************************************************************************
 *      Copyright:  (C) 2018 LingYun IoT Studio
 *                  All rights reserved.
 *
 *       Filename:  dns_api.h
 *    Description:  This file is DNS client API based on UDP socket
 *                 
 *        Version:  1.0.0(10/29/2018)
 *         Author:  Guo Wenxue <guowenxue@gmail.com>
 *      ChangeLog:  1, Release initial version on "2018-10-28 01:38:08 PM"
 *                 
 ********************************************************************************/ 

#ifndef __DNS_API_
#define __DNS_API_

#define IPADDR_LEN        16
#define DNS_HEAD_MIN      12
#define DNS_TAIL_MIN      5

int query_dns(char *dns_server_ip, char *domain, char *ipaddr, int ipaddr_size);

#endif

 apue/3.UDP_dns/dns_main.c

New file
@@ -0,0 +1,44 @@
/*********************************************************************************
 *      Copyright:  (C) 2018 LingYun IoT Studio
 *                  All rights reserved.
 *
 *       Filename:  dns_main.c
 *    Description:  This file is DNS client API test entry(main) file
 *                 
 *        Version:  1.0.0(10/29/2018)
 *         Author:  Guo Wenxue <guowenxue@gmail.com>
 *      ChangeLog:  1, Release initial version on "2018-10-28 01:38:08 PM"
 *                 
 ********************************************************************************/ 

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#include "dns_api.h"

int main(int argc,char* argv[])
{
    char                 *hostname;
    char                  ipaddr[IPADDR_LEN];

    if(argc != 2)
    {
        printf("Usage: %s [domain]\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    hostname=argv[1];

    memset( ipaddr, 0, sizeof(ipaddr) );
    query_dns("114.114.114.114", hostname, ipaddr, IPADDR_LEN);

    printf("DNS query: %s->%s\n", hostname, ipaddr); 
	
    return 0;
}



 apue/3.UDP_dns/makefile

New file
@@ -0,0 +1,13 @@
INST_PATH=/usr/bin

BIN_FILES=dns

all: clean 
    gcc *.c -o ${BIN_FILES}


clean: 
    rm -f ${BIN_FILES}

install: 
    @cp ${BIN_FILES} ${INST_PATH}