如何理解DNS缓存投毒

DNS欺骗是一种由于DNS服务器记录被篡改，导致恶意重定向流量的现象。DNS欺骗可以通过直接攻击DNS服务器（我们将对此展开讨论）或通过任何针对DNS流量的中间人攻击形式来执行。

DNS缓存欺骗明确地利用DNS通信结构。当DNS服务器尝试在特定域上进行查找时，它会向根权威DNS发出请求，并沿着DNS服务器链逐级查询，直到到达该域的权威DNS服务器。由于本地DNS服务器并不清楚哪个服务器负责哪个域，也不了解到达每个权威服务器的完整路线，只要回复与查询相匹配且格式正确，它就会接受任何来源的回复。攻击者可以利用此设计，通过在回复本地DNS服务器时模仿实际的权威DNS服务器来发起攻击。一旦本地DNS服务器接受了攻击者的DNS记录，任何使用该本地DNS服务器的用户都可能会被重定向到攻击者的网站。

由于DNS服务器会在内部缓存查询，每次请求域时，它们无需再次查询权威服务器，这加剧了这种攻击。这不仅使攻击更加容易，还带来了另一个问题：如果攻击者能够欺骗权威DNS服务器进行回复，那么他们的记录将被本地DNS服务器缓存。这意味着所有使用该本地DNS服务器的用户都可能被重定向到攻击者的网站。

让我们深入了解一些DNS缓存投毒的例子。例如，“生日攻击的盲目响应伪造”。DNS协议交换并不验证对递归迭代查询的响应。除了事务ID之外，欺骗性DNS回复所需的所有信息都是可预测的。利用这种弱点攻击DNS被称为“生日悖论”，需要平均256次尝试来猜测事务ID。为了使攻击成功，伪造的DNS回复必须在合法权威响应之前到达目标解析器。如果合法响应首先到达并被解析器缓存，那么直到其生存时间（TTL）到期之前，攻击者都无法将域映射毒化。

另一个例子是“Kaminsky漏洞”。这个漏洞利用了DNS响应的特性，因为DNS响应可以是直接应答或引用。生日攻击伪造了一个为给定域记录注入错误条目的答案。Kaminsky漏洞则使用引用来绕过先前条目上的TTL，对整个域进行错误输入。其基本思想是，攻击者选择他们想要攻击的域，向目标解析器查询尚未被缓存的子域。由于子域不在缓存中，目标解析器会向域的权威服务器发送查询。这时，攻击者会发出大量伪造的响应来淹没解析器，每个伪造的响应都有不同的伪造事务ID号。如果攻击者成功注入伪造响应，解析器会将权威服务器的错误映射缓存起来。未来对该域的DNS查询将导致所有请求被转发到攻击者的权威解析器，使攻击者能够提供恶意响应，而无需为每个新的DNS记录注入虚假条目。

尽管有一些新的提议旨在增强DNS的安全性，如源端口随机化、0x20 XOR编码、WSEC-DNS等，它们都依赖于用于身份验证的组件的不对称可访问性。这些安全方法仍然使DNS容易受到受损服务器和网络者的轻微攻击。即使使用这些安全方法，DNS仍然可能受到ARP中毒和类似技术的攻击，这些技术可以强制所有数据包进入恶意计算机并打破混淆技术。

为了防止DNS缓存被投毒，实现加密和身份验证的安全方法至关重要。DNS作为一种过时的协议，作为整个互联网的支柱，令人惊讶的是它仍然是一种未加密的协议，没有对它收到的条目和响应进行任何形式的验证。解决方案是提供一种称为DNS Secure或DNSSEC的验证和身份验证方法。这种方法通过创建与DNS记录一起存储的加密签名来确保安全性。尽管DNSSEC具备诸多显著优势，其普及速度却相对较慢。DNSSEC，即域名系统安全扩展，通过使用签名来验证DNS响应，确保记录未被篡改。它还构建了从顶级域名到域权威区域的信任链，确保了整个DNS解析过程的安全性。这一技术的采用速度虽慢，却具有重大意义。尽管DNSSEC的好处显而易见，许多不太受欢迎的顶级域名仍未采用DNSSEC来保证网络安全。

深入了解后，我们发现存在几个主要的问题。DNSSEC的设置相对复杂，需要升级现有设备以处理新协议。这无疑增加了实施的难度和成本。由于历史上大多数DNS欺骗攻击较为罕见且不易察觉，DNSSEC的实施往往不被视为首要任务。很多时候，一旦应用过一次，就达到了其生命周期的终点，难以持续推动其广泛应用。

尽管如此，我们仍应认识到DNSSEC在保障网络安全方面的重要作用。随着网络攻击的不断演进，保障网络安全已成为全球的共识。未来，我们需要更多的努力来推动DNSSEC的普及，使其更好地服务于全球网络用户的安全需求。