netty系列之: 在netty中使用 tls 协议请求 DNS 服务器
作者：互联网
简介
在前面的文章中我们讲过了如何在netty中构造客户端分别使用tcp和udp协议向DNS服务器请求消息。在请求的过程中并没有进行消息的加密，所以这种请求是不安全的。
那么有同学会问了，就是请求解析一个域名的IP地址而已，还需要安全通讯吗？
事实上，不加密的DNS查询消息是很危险的，如果你在访问一个重要的网站时候，DNS查询消息被监听或者篡改，有可能你收到的查询返回IP地址并不是真实的地址，而是被篡改之后的地址，从而打开了钓鱼网站或者其他恶意的网站，从而造成了不必要的损失。
所以DNS查询也是需要保证安全的。
幸运的是在DNS的传输协议中特意指定了一种加密的传输协议叫做DNS-over-TLS，简称("DoT")。
那么在netty中可以使用DoT来进行DNS服务查询吗？一起来看看吧。
支持DoT的DNS服务器
因为DNS中有很多传输协议规范，但并不是每个DNS服务器都支持所有的规范，所以我们在使用DoT之前需要找到一个能够支持DoT协议的DNS服务器。
这里我还是选择使用阿里DNS服务器：
223.5.5.5
之前使用TCP和UDP协议的时候查询的DNS端口是53，如果换成了DoT，那么端口就需要变成853。
搭建支持DoT的netty客户端
DoT的底层还是TCP协议，也就是说TLS over TCP，所以我们需要使用NioEventLoopGroup和NioSocketChannel来搭建netty客户端，如下所示：
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
Bootstrap b = new Bootstrap();
b.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new DotChannelInitializer(sslContext, dnsServer, dnsPort));
final Channel ch = b.connect(dnsServer, dnsPort).sync().channel();
这里选择的是NioEventLoopGroup和NioSocketChannel。然后向Bootstrap中传入自定义的DotChannelInitializer即可。
DotChannelInitializer中包含了自定义的handler和netty自带的handler。
我们来看下DotChannelInitializer的定义和他的构造函数：
class DotChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
public DotChannelInitializer(SslContext sslContext, String dnsServer, int dnsPort) {
this.sslContext = sslContext;
this.dnsServer = dnsServer;
this.dnsPort = dnsPort;
}
DotChannelInitializer需要三个参数分别是sslContext，dnsServer和dnsPort。
这三个参数都是在sslContext中使用的：
protected void initChannel(SocketChannel ch) {
ChannelPipeline p = ch.pipeline();
p.addLast(sslContext.newHandler(ch.alloc(), dnsServer, dnsPort))
.addLast(new TcpDnsQueryEncoder())
.addLast(new TcpDnsResponseDecoder())
.addLast(new DotChannelInboundHandler());
}
SslContext主要用来进行TLS配置，下面是SslContext的定义：
SslProvider provider =
SslProvider.isAlpnSupported(SslProvider.OPENSSL)? SslProvider.OPENSSL : SslProvider.JDK;
final SslContext sslContext = SslContextBuilder.forClient()
.sslProvider(provider)
.protocols("TLSv1.3", "TLSv1.2")
.build();
因为SslProvider有很多种，可以选择openssl，也可以选择JDK自带的。
这里我们使用的openssl,要想提供openssl的支持，我们还需要提供openssl的依赖包如下：
<dependency>
<groupId>io.netty</groupId>
<artifactId>netty-tcnative</artifactId>
<version>2.0.51.Final</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.netty</groupId>
<artifactId>netty-tcnative-boringssl-static</artifactId>
<version>2.0.51.Final</version>
</dependency>
有了provider之后，就可以调用SslContextBuilder.forClient方法来创建SslContext。
这里我们指定SSL的protocol是"TLSv1.3"和"TLSv1.2"。
然后再调用sslContext的newHandler方法就创建好了支持ssl的handler：
sslContext.newHandler(ch.alloc(), dnsServer, dnsPort)
newHandler还需要指定dnsServer和dnsPort信息。
处理完ssl，接下来就是对dns查询和响应的编码解码器，这里使用的是TcpDnsQueryEncoder和TcpDnsResponseDecoder。
TcpDnsQueryEncoder和TcpDnsResponseDecoder在之前介绍使用netty搭建tcp客户端的时候就已经详细解说过了，这里就不再进行讲解了。
编码解码之后，就是自定义的消息处理器DotChannelInboundHandler：
class DotChannelInboundHandler extends SimpleChannelInboundHandler<DefaultDnsResponse>
DotChannelInboundHandler中定义了消息的具体处理方法：
private static void readMsg(DefaultDnsResponse msg) {
if (msg.count(DnsSection.QUESTION) > 0) {
DnsQuestion question = msg.recordAt(DnsSection.QUESTION, 0);
log.info("question is :{}", question);
}
int i = 0, count = msg.count(DnsSection.ANSWER);
while (i < count) {
DnsRecord record = msg.recordAt(DnsSection.ANSWER, i);
if (record.type() == DnsRecordType.A) {
//A记录用来指定主机名或者域名对应的IP地址
DnsRawRecord raw = (DnsRawRecord) record;
log.info("ip address is: {}",NetUtil.bytesToIpAddress(ByteBufUtil.getBytes(raw.content())));
}
i++;
}
}
读取的逻辑很简单，先从DefaultDnsResponse中读取QUESTION，打印出来，然后再读取它的ANSWER，因为这里是A address，所以调用NetUtil.bytesToIpAddress方法将ANSWER转换为ip地址打印出来。
最后我们可能得到这样的输出：
INFO c.f.dnsdot.DotChannelInboundHandler - question is :DefaultDnsQuestion(www.flydean.com. IN A)
INFO c.f.dnsdot.DotChannelInboundHandler - ip address is: 47.107.98.187
TLS的客户端请求
我们创建好channel之后，就需要向DNS server端发送查询请求了。因为是DoT，那么和普通的TCP查询有什么区别呢？
答案是并没有什么区别，因为TLS的操作SslHandler我们已经在handler中添加了。所以这里的查询和普通查询没什么区别。
int randomID = (int) (System.currentTimeMillis() / 1000);
DnsQuery query = new DefaultDnsQuery(randomID, DnsOpCode.QUERY)
.setRecord(DnsSection.QUESTION, new DefaultDnsQuestion(queryDomain, DnsRecordType.A));
ch.writeAndFlush(query).sync();
boolean result = ch.closeFuture().await(10, TimeUnit.SECONDS);
if (!result) {
log.error("DNS查询失败");
ch.close().sync();
}
同样我们需要构建一个DnsQuery，这里使用的是DefaultDnsQuery，通过传入一个randomID和opcode即可。
因为是查询，所以这里的opcode是DnsOpCode.QUERY。
然后需要向QUESTION section中添加一个DefaultDnsQuestion，用来查询具体的域名和类型。
这里的queryDomain是www.flydean.com,查询类型是A,表示的是对域名进行IP解析。
最后将得到的query，写入到channel中即可。
总结
这里我们使用netty构建了一个基于TLS的DNS查询客户端，除了添加TLS handler之外，其他操作和普通的TCP操作类似。但是要注意的是，要想客户端可以正常工作，我们需要请求支持DoT协议的DNS服务器才可以。