HIDS-Agent开发之抓取DNS请求和异常分析

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介绍

使用 cgroups + etcd + kafka 开发而成的hids的架构,agent 部分使用go 开发而成, 会把采集的数据写入到kafka里面,由后端的规则引擎(go开发而成)消费,配置部分以及agent存活使用etcd。关于agent 使用cgroups限制资源以及使用etcd做配置管理agent存活已经在前文介绍了一下。下面介绍一下agent抓取DNS请求和异常分析的部分。

 

DNS 响应报文格式介绍

agent

DNS 请求的格式和响应格式差不多,DNS 定义了一个用于查询和响应的报文格式。上图显示这个报文的总体格式。这个报文由 12 字节长的首部和 4 个长度可变的字段组成。

DNS报文里的名字 说明

  • Transaction ID 标识符。下文说明
  • Flags 参数。下文说明
  • Questions 询问列表的数目
  • Answer RRs (直接) 的回答数
  • Authority RRs 认证机构数目(仅响应包里有)
  • Additional RRs 附加信息数目(仅响应包里有)
  • Queries 请求数据的正文。请求包中只有这个。响应包也会附上原本的请求数据
  • Answers 响应数据的正文
  • Authortative name servers 域名管理机构数据
  • Additional records 附加信息数据

DNS 报文 12 字节长的首部格式如下图所示。

agent

标识字段由客户程序设置并由服务器返回结果。 客户程序通过它来确定响应与查询是否匹配。

16 bit 的标志字段被划分为若干子字段,如下图所示。

agent

Transaction ID:这是由 client 端指定的标识数据,DNS server 会将这个字段原样返回,client 端可以用来区分不同的 DNS 请求
RR:Resource Record 的缩写

Flags

16 bits 的值,各部分按顺序如下(按顺序:位号、Ethereal 名称、说明):

Bit 15,QR(Query/Response Flag) :0 表示查询,1 表示响应(query / response)

Bit 14~11, Opcode:查询类型——请求和响应包都适用:

0:普通查询(最常用的)

1:反向查询

2:服务器状态请求

3:通知

4:更新

Bit 10, Authoritative: AA 用于响应包,判断服务器是否一个认证的域服务器。

Bit 9, Truncated: TC表示 “可截断的(Truncated)”。使用 UDP 时,它表示当应答的总长度超过 512 字节时,只返回前 512 个字节。

Bit 8, Recursion desired:收发包都用,表示是否需要用递归。作为 client 端,最好置 1,要不然 DNS 不执行递归查询,将有很多数据没能查到。该比特能在一个查询中设置,并在响应中返回。 这个标志告诉名字服务器必须处理这个查询,也称为一个递归查询。 如果该位为 0,且被请求的名字服务器没有一个授权回答,它就返回一个能解答该查询的其他名字服务器列表,这称为迭代查询。

Bit 7, Recursion available:响应包用,表示 “可用递归(Recursion Available)”。 如果名字服务器支持递归查询,则在响应中将该比特设置为 1。 在后面的例子中可看到大多数名字服务器都提供递归查询,除了某些根服务器。

Bit 6, 0

Bit 5, 0

Bit 4, 0

Bit 3~0, Reply code:响应状态码,是一个 4 bit 的返回码字段。通常的值为 0(没有差错)和 3(名字差错)。 名字差错只能从一个授权名字服务器上返回,它表示在查询中指定的域名不存在。 下面列出rcode

0:OK
1:查询格式错误
2:服务器内部错误
3:名字不存在
4:这个错误码不支持
5:请求被拒绝
6:name 在不应当出现时出现
7:RR 设置不存在
8:RR 设置应当存在但是却不存在
9:服务器不具备改管理区的权限
10:name 不在管理区中

随后的 4 个 16 bit 字段说明最后 4 个变长字段中包含的条目数。
对于查询报文,问题(question)数通常是 1,而其他 3 项则均为 0。
类似地,对于应答报文,回答数至少是 1,剩下的两项可以是 0 或非 0。

 

DNS 查询报文中的问题部分

问题部分中每个问题的格式,通常只有一个问题。

agent

查询名(Name)是要查找的名字,它是一个或多个标识符的序列。
每个标识符以首字节的计数值来说明随后标识符的字节长度, 每个名字以最后字节为 0 结束,长度为 0 的标识符是根标识符。 计数字节的值必须是 0 ~ 63 的数,因为标识符的最大长度仅为 63 (我们会看到计数字节的最高两比特为 1,即值 192 ~ 255,将用于压缩格式)。 不像我们已经看到的许多其他报文格式,该字段无需以整 32 bit 边界结束,即无需填充字节。

每个问题有一个查询类型(Type),而每个响应(也称一个资源记录,我们下面将谈到)也有一个类型。 大约有 20 个不同的类型值,其中的一些目前已经过时。 下面列出:

1    A    由域名获得IPv4地址
2    NS    查询域名服务器
5    CNAME    查询规范名称
6    SOA    开始授权
11    WKS    熟知服务
12    PTR    把IP地址转换成域名
13    HINFO    主机信息
15    MX    邮件交换
28    AAAA    由域名获得IPv6地址
252    AXFR    传送整个区的请求
255    ANY    对所有记录的请求

最常用的查询类型是 A 类型,表示期望获得查询名的 IP 地址。 一个 PTR 查询则请求获得一个 IP 地址对应的域名。查询类(Class)通常是 1,指互联网地址(某些站点也支持其他非 IP 地址)。

 

DNS 响应报文中的资源记录部分

agent

DNS 报文中最后的三个字段,回答字段、授权字段和附加信息字段, 均采用一种称为资源记录RR(Resource Record)的相同格式。 图显示了资源记录的格式。

  • Ethereal 里的名字 说明
  • Name 资源的域名
  • Type 类型。下文说明
  • Class 大多数是 0x0001,代表 IN
  • Time to Live TTL 秒数
  • Data length 当前 RR 剩余部分的长度
  • variable RR 主数据

域名是记录中资源数据对应的名字。它的格式和前面介绍的查询名字段格式相同。

类型说明 RR 的类型码。它的值和前面介绍的查询类型值是一样的。类通常为 1,指 Internet 数据。

生存时间字段是客户程序保留该资源记录的秒数。资源记录通常的生存时间值为 2 天。

资源数据长度说明资源数据的数量。该数据的格式依赖于类型字段的值。对于类型 1(A 记录)资源数据是 4 字节的 IP 地址。

实例代码

抓取dns记录,可以hook udp_recvmsg() udpv6_recvmsg() 函数,也可能直接用libpcap。libpcap的工作原理可以描述为,当一个数据包到达网卡时,通过网络分接口(即旁路机制)将数据包发给BPF过滤器,匹配通过的数据包可以被libpcap利用创建的套接字PF_PACKET从链路层驱动程序中获得。进而在用户空间提供独立于系统的用户级API接口。我们使用谷歌的包github.com/google/gopacket, gopacket构建在libpcap之上。配合 audit 或者hook 相关函数,可以清楚看到对应的uid pid。

样例:



import (
    "fmt"
    "log"
    "errors"
    "github.com/google/gopacket"
    "github.com/google/gopacket/layers"
    "github.com/google/gopacket/pcap"

)

var (
    SrcIP      string
    DstIP      string
)


func getDnsPcapHandle(ip string) (*pcap.Handle, error) {
    devs, err := pcap.FindAllDevs()
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    var device string
    for _, dev := range devs {
        for _, v := range dev.Addresses {
            if v.IP.String() == ip {
                device = dev.Name
                break
            }
        }
    }

    if device == "" {
        return nil, errors.New("find device error")
    }
    h, err := pcap.OpenLive(device, 65535, true, pcap.BlockForever)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    log.Println("StartDnSMonitor")
    err = h.SetBPFFilter("udp and port 53")
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    return h, nil
}


func StartDNSNetSniff(resultChan chan map[string]string) {

    var eth layers.Ethernet
    var ip4 layers.IPv4
    var udp layers.UDP
    var dns layers.DNS
    var payload gopacket.Payload

    var resultdata =make(map[string]string)
    h, err := getDnsPcapHandle("10.10.16.1")
    if err != nil {
        fmt.Println("get pcaphandle failed, err:", err)
        return
    }

    parser := gopacket.NewDecodingLayerParser(layers.LayerTypeEthernet, &eth, &ip4,&udp, &dns, &payload)
    decodedLayers := make([]gopacket.LayerType, 0, 10)
    for {
        data, _, err := h.ReadPacketData()
        if err != nil {
            fmt.Println("Error reading packet data: ", err)
            continue
        }
        err = parser.DecodeLayers(data, &decodedLayers)
        for _, typ := range decodedLayers {
            switch typ {
            case layers.LayerTypeIPv4:
                SrcIP = ip4.SrcIP.String()
                DstIP = ip4.DstIP.String()
            case layers.LayerTypeDNS:
                if !dns.QR {
                    for _, dnsQuestion := range dns.Questions {
                        resultdata["source"] = "dns"
                        resultdata["src"] = SrcIP
                        resultdata["dst"] = DstIP
                        resultdata["domain"] = string(dnsQuestion.Name)
                        resultdata["type"] = dnsQuestion.Type.String()
                        resultdata["class"] = dnsQuestion.Class.String()
                        resultChan <- resultdata

                    }
                }
            }
        }
    }
}

上面给出了一个抓取dns请求的样例,比如,看下面这个DNS隧道:

agent

agent

agent

特征很明显:

1, 请求的Type一般都是TXT(为了返回的时候能够加入更多的信息)。】

2, payload部分一般都会编码(可能为base64、2进制或16进制)后放到子域名里面,而且多变,不一致

3, DNS发生频率很高,短时间为了发送大量数据,会产生大量请求

我们也可以联动威胁情报

agent

在server 端做流式分析,挖掘 C2 、APT、 botnet 等等。

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