开发ko内核模块，无依赖实现监控DNS请求进程

监控Linux主机发起DNS请求的进程是应急响应中经常遇到的一个问题。虽然可以通过systemtap或者ebpf的方式实现，但是在实战场景下两者的安装都非常麻烦。

ebpf不支持低版本的内核，升级内核又需要重启，真实场景下不太可能实现。并且大部分内核只支持源码编译安装ebpf，过程非常繁琐。
systemtap必须安装当前指定内核版本的debuginfo，依赖多个包，动则几百M上G。镜像源都是国外的，在客户现场下载非常耗时。

监控发起DNS请求原本只是非常小的需求，用ebpf和systemtap简直是大材小用。我一直在思考有没有更轻量通用的解决方案。

文章目录

编写ko内核模块

解析DNS请求

DNS请求是以特定格式在UDP数据包的数据部分发送的。要想通过内核监控DNS的请求，我们需要一个结构体来解析DNS header。

struct dnshdr {
    uint16_t id;       // 会话标识
    uint16_t flags;    // DNS 标志
    uint16_t qdcount;  // 问题数
    uint16_t ancount;  // 回答记录数
    uint16_t nscount;  // 授权记录数
    uint16_t arcount;  // 额外记录数
    // 后续为问题记录等
};

这里可以参考Linux内核的代码。

https://github.com/TritonDataCenter/syslinux/blob/master/core/fs/pxe/dnsresolv.c

获取进程信息

在Linux内核中，可以通过current宏访问当前运行的进程的task_struct结构，该结构包含进程的各种信息，包括进程名（comm字段）和进程ID（pid字段）。

hook_func 是一个内核模块中定义的钩子函数，用于通过 Netfilter 框架在 Linux 内核中拦截网络数据包。

priv: 通常用于传递用户定义的私有数据，但在大多数简单的钩子函数中不使用。
skb: 指向sk_buff结构的指针，该结构包含当前正在处理的网络数据包的所有信息。
state: 包含关于钩子点的状态信息，如正在处理的网络设备和协议等。

unsigned int hook_func(void *priv, struct sk_buff *skb, const struct nf_hook_state *state) {
    struct iphdr *iph;
    struct udphdr *udph;
    struct dnshdr *dnsh;
    unsigned char *data;
    char domain_name[256];  // 存储域名
    int i = 0, len;

    if (!skb)
        return NF_ACCEPT; 

    iph = ip_hdr(skb);
    if (iph->protocol == IPPROTO_UDP) {
        udph = udp_hdr(skb);
        if (ntohs(udph->dest) == 53) { // 检查目的端口是不是53
            dnsh = (struct dnshdr *)((unsigned char *)udph + sizeof(struct udphdr));
            data = (unsigned char *)(dnsh + 1); // 跳过DNS头，到达数据部分

            while (data[i] != 0) { // 域名结束标记为0
                len = data[i]; // 第一个字节是长度
                i++;
                if (len == 0) break; // 零长度表示域名结束
                if (i + len > 255) break; // 防止数组溢出
                strncat(domain_name, data + i, len); // 复制长度指定的字符串
                strcat(domain_name, "."); // 添加点分隔符
                i += len; // 移动到下一个标签
            }
            domain_name[strlen(domain_name) - 1] = '\0'; // 移除最后的点

            printk(KERN_INFO "DNS Query for %s from PID %d (%s)\n", domain_name, current->pid, current->comm);
        }
    }

    return NF_ACCEPT;
}

如果 skb 为空，函数直接返回 NF_ACCEPT，表示放行该数据包，不做任何处理。使用 ip_hdr(skb) 宏从 skb 中提取 IP 头部信息。

然后检查数据包是否为 UDP 协议（DNS 查询通常使用 UDP协议）。使用 udp_hdr(skb) 宏从 skb 中提取 UDP 头部。检查 UDP 数据包的目标端口是否为 53（DNS 服务的标准端口）。如果不是端口 53，钩子函数将不进一步处理这个数据包。进一步解析 DNS 数据包中的域名，处理每个标签，并在读取到零长度字节时停止，这表示域名的结束。

最后打印解析出的域名、发起查询的进程 ID (current->pid) 和进程名 (current->comm)。

完整代码

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/netfilter.h>
#include <linux/netfilter_ipv4.h>
#include <linux/ip.h>
#include <linux/udp.h>
#include <linux/skbuff.h>

static struct nf_hook_ops nfho;

struct dnshdr {
    uint16_t id;       
    uint16_t flags;    
    uint16_t qdcount;  
    uint16_t ancount;  
    uint16_t nscount;  
    uint16_t arcount;  
};

unsigned int hook_func(void *priv, struct sk_buff *skb, const struct nf_hook_state *state) {
    struct iphdr *iph;
    struct udphdr *udph;
    struct dnshdr *dnsh;
    unsigned char *data;
    char domain_name[256];  
    int i = 0, len;

    if (!skb)
        return NF_ACCEPT;

    iph = ip_hdr(skb);
    if (iph->protocol == IPPROTO_UDP) {
        udph = udp_hdr(skb);
        if (ntohs(udph->dest) == 53) { 
            dnsh = (struct dnshdr *)((unsigned char *)udph + sizeof(struct udphdr));
            data = (unsigned char *)(dnsh + 1); 

            while (data[i] != 0) { 
                len = data[i]; 
                i++;
                if (len == 0) break; 
                if (i + len > 255) break; 
                strncat(domain_name, data + i, len); 
                strcat(domain_name, "."); 
                i += len; 
            }
            domain_name[strlen(domain_name) - 1] = '\0'; 

            printk(KERN_INFO "DNS Query for %s from PID %d (%s)\n", domain_name, current->pid, current->comm);
        }
    }

    return NF_ACCEPT;
}


int init_module() {
    nfho.hook = hook_func;
    nfho.hooknum = NF_INET_POST_ROUTING;
    nfho.pf = PF_INET;
    nfho.priority = NF_IP_PRI_FIRST;

    nf_register_net_hook(&init_net, &nfho);
    return 0;
}

void cleanup_module() {
    nf_unregister_net_hook(&init_net, &nfho);
}

MODULE_AUTHOR("https://zgao.top");
MODULE_DESCRIPTION("Extended DNS Request Monitor Module");
MODULE_LICENSE("GPL");

编写Makefile

内核模块代码开发完成后。要编译并加载一个内核模块（.ko文件），还需要设置内核模块的源代码、适当的Makefile文件，以及安装内核头文件。

obj-m += dns_monitor.o

all:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

编译ko内核模块

切换到包含源文件和Makefile的目录进行编译。

make
modinfo dns_monitor.ko

加载内核模块并输出监控信息

insmod dns_monitor.ko
lsmod| grep dns
dmesg -Tw

效果非常不错，hook网络请求的代码也没有额外依赖。需要用的时候随时编译加载ko即可，轻量方便。

rmmod dns_monitor

不需要监控了就直接rmmod即可。

一键加载ko命令

wget https://zgao.top/download/dns_monitor.tgz && tar xvf dns_monitor.tgz && make && insmod dns_monitor.ko && dmesg -Tw

实战场景开箱即用，当然前提是机器上默认有安装gcc可以编译ko代码。

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