C语言手写一个简易 DNS 客户端

本文聚焦讲解如何通过 C 语言构造并发送一个最小化的 DNS 请求，特别以 dns_client_commit() 函数为主线，带你一步步理解 DNS 请求的构造过程。        

为什么要学习 DNS 报文构造？

我们平时在浏览器里输入一个网址（比如 www.baidu.com），浏览器其实背后会通过操作系统的 DNS 模块发送一个查询请求，将域名解析为 IP 地址。

而如果我们手动用 C 语言自己构造 DNS 请求，我们可以更深刻地理解底层网络通信的细节，比如 UDP 套接字、报文格式、DNS 协议结构等。

第一步：创建 UDP 套接字

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (sockfd < 0) {
    return -1;
}

• socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)：创建一个基于 IPv4 的 UDP 套接字。

• SOCK_DGRAM 指的是数据报套接字（即 UDP）。

• 创建失败直接返回错误。

UDP 是 DNS 最常用的传输方式，简单快速，适合小数据量通信。

第二步：配置服务器地址结构

struct sockaddr_in servaddr = {0};
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(DNS_SERVER_PORT);
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DNS_SERVER_IP);
socklen_t addr_len = sizeof(servaddr);

• sin_family 设置为 AF_INET 表示 IPv4；

• sin_port 使用 htons 转换为网络字节序的端口（这里是 53）；

• sin_addr.s_addr 是将字符串 IP 地址 "114.114.114.114" 转为 32 位网络地址。

使用 inet_addr() 转换字符串 IP 为二进制，便于系统识别。

第三步：创建 DNS 报文头部结构

struct dns_header header = {0};
dns_create_header(&header);

• 报文头结构体填入了如下字段：

  • 随机 ID：标记请求和响应是否匹配；

  • 标志位：设置为 0x0100（标准查询，递归）；

  • 查询数量设为 1。

所有字段都转为 网络字节序（用 htons()）是网络编程常识。

第四步：构造域名查询部分（Question 区）

struct dns_question question = {0};
dns_create_question(&question, domain);

将传入的 domain 字符串，如 www.baidu.com，转换为 DNS 格式的 QNAME：

03 77 77 77 05 62 61 69 64 75 03 63 6f 6d 00

• 每段前面加一个长度字节，末尾以 0x00 结尾。

• 同时设置 QTYPE=1（A记录）、QCLASS=1（IN 类）。

第五步：构造完整 DNS 请求报文

char request[1024] = {0};
int length = dns_build_requestion(&header, &question, request);

• 该函数负责将 header + question 拼接到请求缓冲区中；

• 返回实际请求报文的长度（单位：字节）；

• request 就是我们最终要发出去的数据。

第六步：发送 UDP 请求

sendto(sockfd, request, length, 0, (struct sockaddr*)&servaddr, addr_len);

• 使用 sendto() 直接把 DNS 报文发往目标服务器；

• 无需建立连接；

• 这是 UDP 的典型使用方式。

小结：dns_client_commit 的完整流程图

┌─────────────┐
│ 输入域名    │
└────┬────────┘
     ↓
┌──────────────────────┐
│ 创建 UDP socket      │
└────┬─────────────────┘
     ↓
┌──────────────────────┐
│ 填充服务器地址结构   │
└────┬─────────────────┘
     ↓
┌──────────────────────┐
│ 构造 DNS Header      │
└────┬─────────────────┘
     ↓
┌──────────────────────┐
│ 构造 DNS Question     │
└────┬─────────────────┘
     ↓
┌──────────────────────┐
│ 拼接完整报文         │
└────┬─────────────────┘
     ↓
┌──────────────────────┐
│ 发送 UDP 请求         │
└────┬─────────────────┘
     ↓
┌──────────────────────┐
│ 关闭 socket           │
└──────────────────────┘

 完整代码

#include 
#include 
#include 
#include 

#define DNS_SERVER_PORT     53  
#define DNS_SERVER_IP       "114.114.114.114"

struct dns_header{
    unsigned short id;
    unsigned short flags;
    unsigned short questions;
    unsigned short answers;
    unsigned short authority;
    unsigned short additional;
};

struct dns_question{
    int length;
    unsigned short qtype;
    unsigned short qclass;
    unsigned char *name;
};

int dns_create_header(struct dns_header *header){
    if(header == NULL) return -1;
    memset(header,0,sizeof(struct dns_header));
    srand((unsigned int)time(NULL));
    header->id = (unsigned short)rand();
    header->flags = htons(0x0100);
    header->questions = htons(1);
    return 0;
}

int dns_create_question(struct dns_question *question,const char *hostname){
    if(question == NULL || hostname == NULL) return -1;
    memset(question,0,sizeof(struct dns_question));
    size_t hostlen = strlen(hostname);
    question->name = (unsigned char*)malloc(hostlen + 2);
    if(question->name == NULL) return -2;
    question->length = (int)hostlen + 2;
    question->qtype = htons(1);
    question->qclass = htons(1);
    //name
    const char delim[2] = ".";
    unsigned char *qname = question->name;
    char *hostname_dup = strdup(hostname);
    if(hostname_dup == NULL) {
        free(question->name);
        return -3;
    }
    char *token = strtok(hostname_dup,delim);
    while(token != NULL){
        size_t len = strlen(token);
        *qname = (unsigned char)len;
        qname++;
        memcpy(qname,token,len);
        qname += len;
        token = strtok(NULL, delim);
    }
    *qname = 0; // QNAME 结尾补0
    free(hostname_dup);
    return 0;
}

int dns_client_commit(const char *domain){

    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if (sockfd < 0)
    {
        return -1;
    }
    
    struct sockaddr_in servaddr = {0};
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(DNS_SERVER_PORT);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DNS_SERVER_IP);
    socklen_t addr_len = sizeof(servaddr); 

    struct dns_header header = {0};
    dns_create_header(&header);

    struct dns_question question = {0};
    dns_create_question(&question,domain);

    char request[1024] = {0};
    int length = dns_build_requestion(&header,&question,request);

    // request
    sendto(sockfd,request,length,0,(struct sockaddr*)&servaddr,addr_len);
    close(sockfd);
}

https://github.com/0voice