Вам повезло с требованиями - поскольку вы переходите от UDP -> TCP, на самом деле это намного проще, чем выполнять UDP -> UDP.
В частности, я имею в виду, что, посколькувнешняя сторона использует сокет , ориентированный на соединение , вы сразу понимаете, что полученный вами ответ должен относиться к только что отправленному запросу, если вы используете новый сокет TCP для каждого запроса.
Если внешняя сторона была UDP, становится намного сложнее выяснить, к какому запросу относится каждый ответ - в протоколе нет гарантии, что ответы приходят в том же порядке, что и запросы.
Еслитогда многопоточность не обязательна (в псевдокоде)
"open" a UDP socket
"bind" that socket to port 53
while (true) {
"recvfrom" a packet from the UDP socket
... and remember the address it was received from
"open" a TCP socket
"connect" it to Google's DNS
"write" the length of the original query (two bytes, network order - RFC 1035)
"write" the contents of the original query
"read" a two byte length header
"read" that many bytes from the TCP socket
"close" the TCP socket
"sendto" those bytes back over the UDP socket to the original client address
}