Книга Компьютерные сети. 6-е изд. - Эндрю Таненбаум
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Настоящая проблема в том, что служба DNS разрабатывалась в те времена, когда интернет был чисто исследовательской сетью, работавшей в нескольких сотнях университетов, и ни Алиса, ни Боб, ни Труди не были приглашены на этот праздник жизни. Вопрос защиты информации тогда еще не стоял; задача была в том, чтобы интернет вообще функционировал. Но с годами все кардинально изменилось, поэтому в 1994 году IETF создал рабочую группу, которая должна была обеспечить безопасность DNS. Этот проект под названием DNSSEC (DNS Security — защита DNS) действует до сих пор; первая версия представлена в спецификации RFC 2535, а обновление — в RFC 4033–4035. К сожалению, DNSSEC не развернут в полном масштабе, поэтому многие DNS-серверы все еще уязвимы для атак подмены.
Концептуально система DNSSEC очень проста. Она основана на шифровании с открытыми ключами. В каждой зоне DNS (см. главу 7) имеется два ключа — открытый и закрытый. Вся информация, отправляемая DNS-сервером, подписывается с помощью закрытого ключа зоны источника, и принимающая сторона может легко проверить подлинность данных.
DNSSEC предоставляет три основные службы:
1. Подтверждение источника данных.
2. Распространение открытых ключей.
3. Аутентификацию транзакций и запросов.
Первая служба является основной: она проверяет, что пришедшие данные были одобрены владельцем зоны. Вторая служба используется для безопасного хранения и извлечения открытых ключей. Третья позволяет защититься от атак повторного воспроизведения и подмены сервера. Заметим, что конфиденциальность здесь не обеспечивается: такая задача не стоит, поскольку вся информация DNS считается открытой. Изначально предполагалось, что процесс внедрения системы займет несколько лет. Поэтому нужно было организовать взаимодействие между серверами с поддержкой DNSSEC и остальными серверами. Это подразумевает невозможность внесения в протокол каких-либо изменений. Теперь рассмотрим эту систему более детально.
Записи DNS группируются в наборы записей ресурсов (Resource Record Set, RRSET). В таком наборе объединены все записи с одинаковым именем, классом и типом. Например, RRSET может состоять из нескольких записей A, если DNS-имя преобразуется в первичный и вторичный IP-адрес. Наборы расширяются за счет некоторых новых типов записей (они рассмотрены ниже). Каждый RRSET хешируется (например, с помощью SHA-2). Хеш подписывается закрытым ключом зоны (например, с применением RSA). Единицей передаваемой клиентам информации является подписанный RRSET. Получив его, клиент может проверить, действительно ли набор был подписан закрытым ключом зоны отправителя. Если подпись корректна, данные принимаются. Поскольку каждый RRSET содержит собственную подпись, эти наборы можно кэшировать где угодно, даже на не слишком надежных серверах, не опасаясь за их безопасность.
Система DNSSEC вводит несколько новых типов записей. Первая из них — DNSKEY. В ней указывается открытый ключ зоны, пользователя, хоста или другого принципала, криптографический алгоритм генерации подписи, наименование протокола передачи и некоторые другие данные. Открытый ключ хранится в незащищенном виде. Сертификаты X.509 не используются из-за их громоздкости. В поле алгоритма содержится значение 1 для MD5/RSA и другие значения для остальных комбинаций. Поле протокола может указывать на применение IPsec или другого протокола защиты соединений (если он вообще используется).
Второй новый тип записи — RRSIG. В ней содержится подписанный хеш, сформированный согласно алгоритму, который указан в DNSKEY. Подпись охватывает все записи RRSET (в том числе все DNSKEY), за исключением ее самой. Здесь также указано время начала и конца действия подписи, имя ее владельца и некоторая дополнительная информация.
Система DNSSEC устроена так, что для большей надежности закрытый ключ зоны можно хранить вне сети. Один или два раза в день содержимое базы данных зоны вручную переносится (например, на таком безопасном носителе, как старый добрый компакт-диск) на автономный компьютер, где расположен закрытый ключ. Здесь генерируются подписи для всех RRSET, и полученные таким образом записи RRSIG вновь записываются на защищенное устройство и возвращаются на главный сервер зоны. Таким образом, закрытый ключ хранится на безопасном носителе в сейфе и извлекается лишь для того, чтобы подписать ежедневное обновление RRSET на автономном компьютере. По окончании генерации подписей все копии ключа удаляются из памяти, а носитель отправляется в сейф. Эта процедура сводит электронную защиту информации к физической, что гораздо понятнее для пользователей.
Метод предварительного подписания RRSET существенно ускоряет процесс обработки запросов, ведь благодаря ему отпадает необходимость в шифровании на лету. Правда, для хранения всех ключей и подписей в базах данных DNS требуется большой объем дискового пространства. Из-за подписи некоторые записи увеличиваются в размере десятикратно.
Получив подписанный RRSET, клиент применяет открытый ключ зоны отправителя для расшифровки хеша, затем вычисляет хеш самостоятельно и сравнивает два значения. Если они совпадают, данные считаются корректными. Но эта процедура не решает вопрос получения клиентом открытого ключа зоны. Один из возможных подходов сводится к тому, что надежный сервер передает клиенту ключ по защищенному соединению (например, при помощи IPsec).
Однако на практике предполагается, что у клиентов уже есть открытые ключи всех доменов верхнего уровня. Если Алиса пожелает посетить сайт Боба, она запросит у службы DNS набор RRSET для сайта bob.com. Этот набор будет включать IP-адрес и запись DNSKEY с открытым ключом Боба и будет подписан доменом верхнего уровня (com), поэтому Алиса сможет легко проверить его подлинность. На илл. 8.47 показан пример содержимого RRSET.
Теперь, вооружившись заверенной копией открытого ключа Боба, Алиса запрашивает у DNS-сервера Боба IP-адрес сайта www.bob.com. Этот RRSET подписан закрытым ключом Боба, поэтому Алиса может проверить подлинность подписи возвращенного Бобом набора. Если Труди каким-то образом внедрит фальшивый RRSET в один из кэшей, Алиса заметит это, так как запись RRSIG будет неправильной.
Имя домена
Время жизни
Класс
Тип
Значение
bob.com.
86400
IN
A
36.1.2.3
bob.com.
86400
IN
DNSKEY
3682793A7B73F731029CE2737D...
bob.com.
86400
IN
RRSIG
86947503A8B848F5272E53930C...
Илл. 8.47. Пример RRSET для bob.com. Запись DNSKEY содержит открытый ключ Боба. Запись RRSIG содержит хеш записей A и DNSKEY, подписанный сервером домена верхнего уровня com для подтверждения их подлинности
Впрочем, система DNSSEC также предоставляет криптографический механизм для связывания ответов с соответствующими запросами, что исключает возможность проведения атаки подмены данных, о которой мы говорили в начале главы. Эта мера (необязательная) заключается в том, что к ответу добавляется хеш запроса, подписанный закрытым ключом респондента. Поскольку у Труди нет закрытого ключа сервера домена верхнего уровня (com), она не сможет подделать ответ этого
