眾所周知，域名系統(tǒng)(DNS，Domain Name System)作為互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其主要功能是提供域名解析服務(wù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，DNS系統(tǒng)也被賦予了其他的應(yīng)用功能，如 DKMI(即Domain Keys Identified Mail，縮寫為DKIM)、負(fù)載均衡、域名封鎖等方面。絕大多數(shù)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都需要依賴 DNS 才能正常工作，一旦 DNS 系統(tǒng)受到攻擊，整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)受到嚴(yán)重影響。

●現(xiàn)狀●

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，攻擊 DNS 的技術(shù)也變得更加豐富，手段更加復(fù)雜。

美國 Coleman Parkes 公司調(diào)查了來自北美、亞太、歐洲共 1000個(gè)組織的 DNS 系統(tǒng)安全狀況發(fā)現(xiàn) ，在 2017 年有 76%的組織受到了 DNS攻擊。在這些攻擊中，惡意軟件攻擊占 35%、DDoS 攻擊占 32%、緩存投毒占 23%、DNS 隧道占 22%、零日漏洞攻擊占19%。超過 90%的惡意軟件使用DNS協(xié)議與惡意軟件的命令和控制(Command and Control，C&C)中心保持聯(lián)系，以此獲取攻擊命令、下載軟件更新、獲取隱私信息。DDoS 攻擊也變得越來越復(fù)雜，攻擊者使用廣泛的技術(shù)手段，從基本的方法(如：放大/轉(zhuǎn)發(fā)、泛洪)，到涉及僵尸網(wǎng)絡(luò)、連鎖反應(yīng)等高度復(fù)雜的攻擊，這些攻擊可能來內(nèi)部或外部DNS服務(wù)器。

根據(jù) Arbor Network 發(fā)布的調(diào)查報(bào)告顯示，有84%的反射和放大攻擊采用DNS協(xié)議，是所有調(diào)查協(xié)議中占比最高的。此外，報(bào)告中還顯示 DNS 的服務(wù)器是 DDoS 攻擊的首要目標(biāo)，有78%的DDoS 攻擊對(duì) DNS的應(yīng)用層服務(wù)進(jìn)行攻擊。

攻擊DNS 有利可圖，商業(yè)利益驅(qū)動(dòng)促使攻擊行為加劇。有攻擊者通過攻擊DNS服務(wù)器，造成企業(yè)服務(wù)中斷，損壞企業(yè)信譽(yù)，造成用戶流失。如 2016 年 10 月在 Dyn域名服務(wù)供應(yīng)商受到大規(guī)模DDoS攻擊之后，Dyn公司失去了8%的域名客戶。

DNS 攻擊還會(huì)造成關(guān)鍵數(shù)據(jù)泄露和經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù) EfficientIP 的調(diào)查報(bào)告，在調(diào)查的1000個(gè)公司和組織中，有三分之一的公司因 DNS 攻擊數(shù)據(jù)被盜，這些數(shù)據(jù)中16%是用戶敏感信息15%是知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息。此外，DNS 攻擊每年會(huì)給受害公司造成 200 萬美元的經(jīng)濟(jì)損失。

●威脅分析●

域名服務(wù)主要由3部分組成，分別是：

1、域名空間(domain name space)和資源記錄(resource record)，包括樹形結(jié)構(gòu)的命名空間和與名稱相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；

2、名字服務(wù)器(name server)，包含域樹結(jié)構(gòu)信息和設(shè)置信息的服務(wù)器程序；

3、解析器(resolver)，響應(yīng)請(qǐng)求并從名稱服務(wù)器獲取查詢結(jié)果。DNS 通常提供兩種域名解析方式，分別是：遞歸式查詢和迭代式查詢。在通常情況下，應(yīng)用系統(tǒng)主機(jī)向本地域名服務(wù)器請(qǐng)求域名解析時(shí)，采用遞歸查詢。

在遞歸查詢模式下，本地域名服務(wù)器直接向應(yīng)用系統(tǒng)主機(jī)返回域名解析結(jié)果，當(dāng)?shù)赜蛎?wù)器需要向根域名進(jìn)行請(qǐng)求。

以下是對(duì)CVE 漏洞信息庫若干條DNS相關(guān)漏洞進(jìn)行對(duì)比分類，針對(duì)不同類型的DNS系統(tǒng)漏洞對(duì)攻擊目標(biāo)及攻擊后果進(jìn)行總結(jié)歸納，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表所示： 

●安全強(qiáng)化●
1協(xié)議強(qiáng)化

為了解決DNS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程真實(shí)性和完整性保護(hù)，IETF(The Internet Engineering Task Force)提出了DNS安全增強(qiáng)方案 DNSSEC。DNSSEC 通過對(duì)資源記錄進(jìn)行簽名，用戶在收到相關(guān)請(qǐng)求域名信息時(shí)也會(huì)收到該記錄的簽名，用戶可以根據(jù)簽名檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和完整性。DNSSEC 在DNS的基礎(chǔ)上，增加了四種安全記錄：

1.   DNSKEY記錄，存儲(chǔ)驗(yàn)證DNS數(shù)據(jù)的公鑰；

2.   RRSIG 記錄，存儲(chǔ)DNS資源記錄的數(shù)字簽名；

3.   DS記錄，用于DNSKEY驗(yàn)證，存儲(chǔ)密鑰標(biāo)簽，加密算法和對(duì)應(yīng) DNSKEY 的摘要信息；

4.   NSEC 記錄，存儲(chǔ)和對(duì)應(yīng)所有者相鄰的下一記錄，用于否定存在驗(yàn)證。

2實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化

當(dāng)前DNS協(xié)議使用UDP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，信息沒有進(jìn)行真實(shí)性和完整性驗(yàn)證，因此對(duì) DNS 傳輸協(xié)議進(jìn)行增強(qiáng)是增強(qiáng) DNS 安全性的一種手段。T-DNS使用TCP和TLS協(xié)議替代 UDP傳輸DNS消息，解析器與服務(wù)器首先需要建立TCP連接，然后使用TLS協(xié)議對(duì)DNS消息的內(nèi)容進(jìn)行加密保護(hù)，防止內(nèi)容泄露和惡意篡改。

T-DNS利用TCP連接的數(shù)量限制機(jī)制，能夠防止惡意服務(wù)器主動(dòng)推送虛假應(yīng)答信息，同時(shí)使用TLS協(xié)議保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸安全，解決了數(shù)據(jù)泄露和惡意篡改問題。這種方式的局限性是建立TCP連接的時(shí)間開銷會(huì)影響解析效率，T-DNS 采用TCP和TLS協(xié)議，與傳統(tǒng)的 DNS不兼容，很難大范圍部署。

3檢測(cè)監(jiān)控

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，技術(shù)在不斷進(jìn)步，攻擊手段也在不斷變化，僅僅依靠協(xié)議的增強(qiáng)和系統(tǒng)的改變不一定能夠抵御所有的攻擊。因此，在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有效監(jiān)控診斷，保護(hù)DNS系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也是一個(gè)重要的安全增強(qiáng)保障。對(duì)DNS系統(tǒng)進(jìn)行診斷監(jiān)控不需要改變現(xiàn)有DNS實(shí)現(xiàn)方式，具有良好的漸進(jìn)部署能力，同時(shí)能夠有效監(jiān)測(cè)各種攻擊。檢測(cè)監(jiān)控的核心思想是對(duì) DNS 的查詢流量進(jìn)行分析和檢測(cè)，構(gòu)造檢測(cè)系統(tǒng)并運(yùn)用如機(jī)器學(xué)習(xí)、信息熵等技術(shù)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行學(xué)習(xí)和分類，提高檢測(cè)精度。本節(jié)根據(jù)檢測(cè)流量的層級(jí)不同分為監(jiān)測(cè)DNS用戶端與遞歸服務(wù)器間流量和檢測(cè)DNS服務(wù)器間流量。

4體系結(jié)構(gòu)強(qiáng)化

DNS根服務(wù)器作為DNS 系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)DNS主目錄的維護(hù)和管理，這種方式存在單點(diǎn)故障、易受攻擊等缺陷。為了解決 DNS中心化問題，有學(xué)者提出設(shè)計(jì)去中心化的 DNS 系統(tǒng)。DNS系統(tǒng)去中心后，每個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)都是平等的，單點(diǎn)故障和 DoS攻擊造成的影響將會(huì)降低。DNS的解析過程不再受限于根服務(wù)器，不會(huì)因?yàn)楣芾淼纫蛩貙?duì)域名進(jìn)行封鎖，也能解決根服務(wù)器部署數(shù)量有限的弊端。

●總結(jié)●

針對(duì) DNS 的各種安全問題，雖然涌現(xiàn)了大量的解決辦法，但是近年來的各種攻擊事件表明，DNS 安全問題仍然十分嚴(yán)峻。通過分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的研究成果仍存在不足，未來的工作可以更多地關(guān)注以下方面：

DNS去中心化

DNS 系統(tǒng)之所以受到各種攻擊，與 DNS 樹形結(jié)構(gòu)、根服務(wù)器管理整個(gè)系統(tǒng)有重要關(guān)系。這種體系架構(gòu)存在單點(diǎn)失效問題，而歷史上有多次攻擊根服務(wù)器的案例，致使整個(gè)DNS服務(wù)癱瘓。因此，設(shè)計(jì)一種去中心化的DNS系統(tǒng)是一項(xiàng)具有重要意義的方向。

開放式DNS安全檢查

雖然開放式服務(wù)器提供了各種便利，如可以應(yīng)答外部資源的 DNS 請(qǐng)求，但是這些開放系統(tǒng)給網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性帶來了極大的隱患。一些開放的服務(wù)器容易被攻擊者控制，進(jìn)行放大攻擊、投毒攻擊等惡意行為。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在3200萬個(gè)開放式解析器，其中有2800 萬存在嚴(yán)重的安全隱患。開放式會(huì)給攻擊者進(jìn)行 DoS/DDoS、緩沖投毒、DNS ID劫持等攻擊帶來便利?，F(xiàn)有的實(shí)踐中很少有對(duì)這些開放式系統(tǒng)進(jìn)行行規(guī)范和約束，如何識(shí)別和監(jiān)控這些惡意的開放式服務(wù)器，也是一個(gè)重要的內(nèi)容。

防護(hù)方案增量部署

由于 DNS 系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，有研究者雖然提出改進(jìn)方案，與現(xiàn)有的 DNS 系統(tǒng)不兼容，也很難被大范圍部署。DNSSEC雖然在1997年就已經(jīng)被提出，但是目前仍未廣泛部署，目前DNSSEC 在頂級(jí)域的部署率達(dá)到了89%，但是在二級(jí)域的部署率僅為3%。有很多新型的名字服務(wù)系統(tǒng)和架構(gòu)都已提出來，但是與當(dāng)前 DNS 系統(tǒng)不兼容，因此這些研究成果很難被網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和大型公司采用。因此在設(shè)計(jì)防護(hù)方案的部署方式時(shí)應(yīng)考慮防護(hù)方案要避免修改現(xiàn)有 DNS協(xié)議。