DNS over TLS — Шифруем наши DNS запросы с помощью Stunnel и Lua

источник изображения

После новости о том что «Google Public DNS тихо включили поддержку DNS over TLS» я решил попробовать его. У меня уже есть Stunnel который создаст шифрованный TCP туннель до гугла. Но программы обычно общаются с DNS по UDP протоколу. Поэтому нам нужен прокси который будет пересылать UDP пакеты в TCP поток и обратно. Мы напишем его на Lua.

Вся разница между TCP и UDP DNS пакетами:

4.2.2. TCP usage
Messages sent over TCP connections use server port 53 (decimal). The message is prefixed with a two byte length field which gives the message length, excluding the two byte length field. This length field allows the low-level processing to assemble a complete message before beginning to parse it.

RFC1035: DOMAIN NAMES — IMPLEMENTATION AND SPECIFICATION

То есть делаем туда:

1. берём пакет из UDP
2. добавляем к нему в начале пару байт в которых указан размер этого пакета
3. отправляем в TCP канал

И в обратную сторону:

1. читаем из TCP пару байт тем самым получаем размер пакета
2. читаем пакет из TCP
3. отправляем его получателю по UDP

Настраиваем Stunnel

Настройка простая. Пишем в stunnel.conf:

[dns] client = yes accept  = 127.0.0.1:53 connect = 8.8.8.8:853

То есть Stunnel:

1. примет не шифрованное TCP по адресу 127.0.0.1:53
2. откроет шифрованный TLS тунель до адреса 8.8.8.8:853 (Google DNS)
3. будет передавать данные туда и обратно

Запускаем Stunnel

Работу тунеля можно проверить командой:

nslookup -vc ya.ru 127.0.0.1

Опция vc заставляет nslookup использовать TCP соединение к DNS серверу вместо UDP.

Результат:

*** Can't find server name for address 127.0.0.1: Non-existent domain Server:  UnKnown Address:  127.0.0.1  Non-authoritative answer: Name:    ya.ru Address:  (здесь IP яндекса)

Пишем скрипт

Я пишу на Lua 5.3. В нём уже доступны бинарные операции с числами. Ну и нам понадобится модуль Lua Socket.

Имя файла: simple-udp-to-tcp-dns-proxy.lua

local socket = require "socket" -- подключаем lua socket

--[[--

Напишем простенькую функцию которая позволит отправить дамп пакета в консоль. Хочется видеть что делает прокси.

--]]--

function serialize(data)     -- Преобразуем символы не входящие в диапазоны a-z и 0-9 и тире в HEX представление '\xFF'     return "'"..data:gsub("[^a-z0-9-]", function(chr) return ("\\x%02X"):format(chr:byte()) end).."'" end

--[[--

UDP в TCP и обратно

Пишем две функции которые будут оперировать двумя каналами передачи данных.

--]]--

-- здесь пакеты из UDP пересылаются в TCP поток function udp_to_tcp_coroutine_function(udp_in, tcp_out, clients)     repeat         coroutine.yield() -- возвращаем управление главному циклу         packet, err_ip, port = udp_in:receivefrom() -- принимаем UDP пакет         if packet then             -- > - big endian             -- I - unsigned integer             -- 2 - 2 bytes size             tcp_out:send(((">I2"):pack(#packet))..packet) -- добавляем размер пакета и отправляем в TCP             local id = (">I2"):unpack(packet:sub(1,2))    -- читаем ID пакета             clients[id] = {ip=err_ip, port=port}          -- записываем адрес отправителя             print(os.date("%c", os.time()) ,err_ip, port, ">", serialize(packet)) -- отображаем пакет в консоль         end     until false end  -- здесь пакеты из TCP потока пересылаются к адресату по UDP function tcp_to_udp_coroutine_function(tcp_in, udp_out, clients)     repeat         coroutine.yield() -- возврашяем управление главному циклу         -- > - big endian         -- I - unsigned integer         -- 2 - 2 bytes size         local packet = tcp_in:receive((">I2"):unpack(tcp_in:receive(2)), nil) -- принимаем TCP пакет         local id = (">I2"):unpack(packet:sub(1,2))                            -- читаем ID пакета         local client = clients[id]                                            -- находим получателя         if client then             udp_out:sendto(packet, client.ip, client.port) -- отправляем пакет получателю по UDP             clients[id] = nil                              -- очищаем ячейку             print(os.date("%c", os.time()) ,client.ip, client.port, "<", serialize(packet)) -- отображаем пакет в консоль         end     until false end

--[[--

Обе функции сразу после запуска выполняют coroutine.yield(). Это позволяет первым вызовом передать параметры функции а дальше делать coroutine.resume(co) без дополнительных параметров.

main

А теперь main функция которая выполнит подготовку и запустит главный цикл.

--]]--

function main()     local tcp_dns_socket = socket.tcp() -- подготавливаем TCP сокет     local udp_dns_socket = socket.udp() -- подготавливаем UDP сокет      local tcp_connected, err = tcp_dns_socket:connect("127.0.0.1", 53) -- соединяемся с TCP тунелем     assert(tcp_connected, err) -- проверяем что соединились     print("tcp dns connected") -- сообщаем что соединились в консоль      local udp_open, err = udp_dns_socket:setsockname("127.0.0.1", 53) -- открываем UDP порт     assert(udp_open, err)      -- проверяем что открыли     print("udp dns port open") -- сообщаем что UDP порт открыт      -- пользуемся тем что таблицы Lua позволяют использовать как ключ что угодно кроме nil     -- используем как ключ сокет чтобы при наличии данных на нём вызывать его сопрограмму     local coroutines = {         [tcp_dns_socket] = coroutine.create(tcp_to_udp_coroutine_function), -- создаём сопрограмму TCP to UDP         [udp_dns_socket] = coroutine.create(udp_to_tcp_coroutine_function)  -- создаём сопрограмму UDP to TCP     }      local clients = {} -- здесь будут записываться получатели пакетов      -- передаём каждой сопрограмме сокеты и таблицу получателей     coroutine.resume(coroutines[tcp_dns_socket], tcp_dns_socket, udp_dns_socket, clients)      coroutine.resume(coroutines[udp_dns_socket], udp_dns_socket, tcp_dns_socket, clients)      -- таблица из которой socket.select будет выбирать сокет готовый к получению данных     local socket_list = {tcp_dns_socket, udp_dns_socket}       repeat -- запускаем главный цикл         -- socket.select выбирает из socket_list сокеты у которых есть данные на получение в буфере         -- и возвращает новую таблицу с ними. Цикл for последовательно возвращает значения из новой таблицы           for _, in_socket in ipairs(socket.select(socket_list)) do             -- запускаем ассоциированную с полученным сокетом сопрограмму             local ok, err = coroutine.resume(coroutines[in_socket])             if not ok then                 -- если сопрограмма завершилась с ошибкой то                 print(err) -- выводим ошибку                 return     -- завершаем главный цикл             end         end     until false end

--[[--

Запускаем главную функцию. Если вдруг будет закрыто соединение мы через секунду установим его заново вызвав main.

--]]--

repeat     coroutine.resume(coroutine.create(main)) -- запускаем main     socket.sleep(1) -- перед рестартом ждём одну секунду until false

проверяем

1. Запускаем stunnel

2. Запускаем наш скрипт

   lua5.3 simple-udp-to-tcp-dns-proxy.lua

3. Проверяем работу скрипта командой

   nslookup ya.ru 127.0.0.1

   На этот раз без ‘-vc’ так так мы уже написали и запустили прокси который заворачивает UDP DNS запросы в TCP тунель.

Результат:

*** Can't find server name for address 127.0.0.1: Non-existent domain Server:  UnKnown Address:  127.0.0.1  Non-authoritative answer: Name:    ya.ru Address:  (здесь IP яндекса)

Если всё нормально можно указать в настройках соедидения как DNS сервер «127.0.0.1»

заключение

Теперь наши DNS запросы под зашитой TLS.

ссылки

1. RFC1035: DOMAIN NAMES — IMPLEMENTATION AND SPECIFICATION
2. DNS поверх TLS
3. simple-udp-to-tcp-dns-proxy.lua