DoH(DNS on HTTPS)和DoT(DNS on TLS)协议详解

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    • 打包
    • 解析

简介

DNS over HTTPS利用HTTP协议的GET命令发出经由JSON等编码的DNS解析请求。较于传统的DNS协议，此处的HTTP协议通信处于具有加密作用的SSL/TLS协议（两者统称作HTTPS）的保护之下。但是，由于HTTPS本身需要经由多次数据来回传递才能完成协议初始化，其域名解析耗时较原DNS协议会显著增加。^[1]DNS over TLS（缩写：DoT）是通过传输层安全协议（TLS）来加密并打包域名系统（DNS）的安全协议。^[2]本文基于RFC 8484 - DNS Queries over HTTPS (DoH)介绍DoH协议的详情。

此外，本文还基于Boost的Asio、Beast实现了DoH和DoT的解析器ink19/Boost.dns。

详情

DoH和DoT的请求包编码方式就是基于普通的DNS编码，具体可以参考这一篇博文^[3]。为了简便，本文使用了c-ares^[4]，对DNS的请求和回包进行解析。

请求

DoH

DoH的请求基于HTTPS，其将DNS的请求包使用base64编码，放在了dns参数上，如：

GET /dns-query?dns=BAABAAABAAAAAAABBGhvbWUFaW5rMTkCY24AAAEAAQAAKQIAAAAAAAAA HTTP/1.1
Host: doh.pub
User-Agent: Boost.Beast/347
Accept: application/dns-message

其中需要注意的是Accept为application/dns-message。

DoT

DoT是直接数据流传输，因此不需要使用base64编码，但是为了方便读写，需要在请求包前增加两个字节的请求长度。如：

std::vector<boost::asio::const_buffer> req_buff;
uint16_t send_len = req.size();
send_len = htons(send_len);
req_buff.push_back(asio::buffer(&send_len, sizeof(send_len)));
req_buff.push_back(asio::buffer(req.data(), req.size()));

返回

DoH

DoH的回包放在body中，为二进制。直接读取解析即可。

DoT

DoT的回包和请求包类似，使用二进制，并有两个字节为前导长度。

c-ares的使用

打包

打包使用函数ares_create_query，签名为

#include <ares.h>

int ares_create_query(const char *name,
                      int dnsclass,
                      int type,
                      unsigned short id,
                      int rd,
                      unsigned char **buf,
                      int *buflen,
                      int max_udp_size);

获取的buf，使用结束后需要使用ares_free_string释放。

dnsclass和type在<arpa/nameser.h>中定义；id为16位，用于标记请求id；rd用于标识是否需要递归解析。

解析

解析使用ares_parse_xxxx_reply函数，比如A类型解析的签名为

#include <ares.h>

int ares_parse_a_reply(const unsigned char *abuf, int alen,
                       struct hostent **host,
                       struct ares_addrttl *addrttls, int *naddrttls);

其中host需要使用ares_free_hostent进行释放。

使用方法为（注：该函数的使用方法在官方文档中描述的比较模糊，本文是在github中搜索ares_parse_a_reply后，找到了node库使用该函数的方法^[5]）

struct hostent *hosts;
int ret = ares_parse_a_reply((const unsigned char *)rsp.data(), rsp.size(),
                              &hosts, NULL, NULL);

for (int i = 0; hosts->h_addr_list[i] != NULL; ++i) {
  uint32_t ip = ntohl(*(uint32_t *)hosts->h_addr_list[i]))
}
ares_free_hostent(hosts);

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1. DNS over HTTPS - 维基百科，自由的百科全书 ︎

2. DNS over TLS - 维基百科，自由的百科全书 ︎

3. 自己动手实现DNS协议 - 苍青浪 - 博客园 ︎

4. c-ares documentation | c-ares: a modern asynchronous DNS resolver ︎

5. node/src/node_cares.cc at 496be457b6a2bc5b01ec13644b9c9783976159b2 · kuno/node ︎