域名系統(tǒng)(Domain Name System,DNS)是一個將Domain Name和IP Address進(jìn)行互相映射的Distributed Database。DNS是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，它的安全性對于互聯(lián)網(wǎng)的安全有著舉足輕重的影響。但是由于DNS Protocol在自身設(shè)計方面存在缺陷，安全保護(hù)和認(rèn)證機(jī)制不健全，造成DNS自身存在較多安全隱患，導(dǎo)致其很容易遭受攻擊。很多專家就DNS Protocol的安全缺陷提出了很多技術(shù)解決方案。例如IETF提出的域名系統(tǒng)安全協(xié)議(Domain Name System Security,DNSSEC)，其目標(biāo)就在于解決這些安全隱患。這個Protocol增加了安全認(rèn)證項目，增強(qiáng)了Protocol自身的安全功能。但是新增加的安全機(jī)制需要占用更多的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)資源，同時要升級Database和System Manggament Software,這些基于DNSSEC協(xié)議的軟件還不成熟，距離普及應(yīng)用還有較長時間。目前，常見的措施是定期升級DNS軟件和加強(qiáng)相關(guān)的安全配置，禁用不安全的端口等。本文對以偵聽為基礎(chǔ)的DNS ID欺騙(DNS ID spoofing)進(jìn)行了探討，并提出了相關(guān)的防護(hù)解決方案。

一、DNS SERVER的服務(wù)工作過程

DNS是一種實現(xiàn)Domain Name和IP Address之間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，它的工作原理就是在兩者間進(jìn)行相互映射，相當(dāng)于起到翻譯作用，所以稱為域名解析系統(tǒng)。DNS System分為Server和Client兩部分，Server的通用Port是53。當(dāng)Client向Server發(fā)出解析請求時，Local DNS Server第一步查詢自身的Database是否存在需要的內(nèi)容，如果有則發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)包并給出相應(yīng)的結(jié)果;否則它將向上一層DNS Server查詢。如此不斷查詢，最終直至找到相應(yīng)的結(jié)果或者將查詢失敗的信息反饋給客戶機(jī)。如果Local DNS Server查到信息,則先將其保存在本機(jī)的高速緩存中，然后再向客戶發(fā)出應(yīng)答。日常我們上網(wǎng)是通過Browser方式來申請從Domain Name到IP Address的解析，即Client向DNS Server提交域名翻譯申請，希望得到對應(yīng)的IP Address。這里以筆者所在院校為例,說明DNS的工作原理。

例如Client的Address為10.252.2.16，學(xué)校DNS Server為218.30.19.40，從此客戶機(jī)來訪問西安財經(jīng)學(xué)院網(wǎng)站。在地址欄鍵入學(xué)校網(wǎng)站的www.xaufe.edu.cn，通過DNS Server查找其對應(yīng)的IP Address。這個申請從10.252.2.16的一個隨機(jī)PORT發(fā)送出去，由218.30.19.40的53綁定端口接收到此申請并進(jìn)行翻譯，首先在218.30.19.40的高速緩存中查找www.xaufe.edu.cn的IP Address，若存在對應(yīng)的映射關(guān)系,就直接將IP Address發(fā)送給客戶機(jī)，若緩存中沒有，則218.30.19.40會向上層DNS SERVER查詢，最后將查詢到的結(jié)果先發(fā)送到218.30.19.40，最后由218.30.19.40將西安財經(jīng)學(xué)院的IP Address(281.195.32.1)返回給Client 10.252.2.16。這樣10.252.2.16就可以和西安財經(jīng)學(xué)院站點建立連接并訪問了。

二、DNS欺騙攻擊原理

2.1 欺騙原理

Client的DNS查詢請求和DNS Server的應(yīng)答數(shù)據(jù)包是依靠DNS報文的ID標(biāo)識來相互對應(yīng)的。在進(jìn)行域名解析時，Client首先用特定的ID號向DNS Server發(fā)送域名解析數(shù)據(jù)包，這個ID是隨機(jī)產(chǎn)生的。DNS Server找到結(jié)果后使用此ID給Client發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)包。Client接收到應(yīng)答包后，將接收到的ID與請求包的ID對比，如果相同則說明接收到的數(shù)據(jù)包是自己所需要的，如果不同就丟棄此應(yīng)答包。根據(jù)攻擊者的查詢和應(yīng)答原理，可使用不同方法實現(xiàn)攻擊，如：

(1)因為DNS Message僅使用一個簡單的認(rèn)證碼來實施真實性驗證，認(rèn)證碼是由Client程序產(chǎn)生并由DNS Server返回結(jié)果的，客戶機(jī)只是使用這個認(rèn)證碼來辨別應(yīng)答與申請查詢是否匹配，這就使得針對ID認(rèn)證碼的攻擊威脅成為可能。

(2)在DNS Request Message中可以增加信息，這些信息可以與客戶機(jī)所申請查詢的內(nèi)容沒有必然聯(lián)系，因此攻擊者就能在Request Message中根據(jù)自己的目的增加某些虛假的信息，比如增加其它Domain Server的Domain Name及其IP Address。此時Client在受到攻擊的Domain Server上的查詢申請均被轉(zhuǎn)向此前攻擊者在Request Message中增加的虛假Domain Server，由此DNS欺騙得以產(chǎn)生并對網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成威脅。

(3)當(dāng)DNS Server接收到Domain Name和IP Address相互映射的數(shù)據(jù)時，就將其保存在本地的Cache中。若再有Client請求查詢此Domain Name對應(yīng)的IP Address，Domain Server就會從Cache中將映射信息回復(fù)給Client，而無需在Database中再次查詢。如果黑客將DNS Request Message的存在周期設(shè)定較長時間，就可進(jìn)行長期欺騙。

2.2 DNS欺騙攻擊的方式

DNS欺騙技術(shù)常見的有內(nèi)應(yīng)攻擊和序列號攻擊兩種。內(nèi)應(yīng)攻擊即黑客在掌控一臺DNS Server后,對其Domain Database內(nèi)容進(jìn)行更改，將虛假IP Address指定給特定的Domain Name，當(dāng)Client請求查詢這個特定域名的IP時，將得到偽造的IP。

序列號攻擊是指偽裝的DNS Server在真實的DNS Server之前向客戶端發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)報文，該報文中含有的序列號ID與客戶端向真實的DNS Server發(fā)出請求數(shù)據(jù)包中含有的ID相同，因此客戶端會接收該虛假報文，而丟棄晚到的真實報文，這樣DNS ID序列號欺騙成功?？蛻魴C(jī)得到的虛假報文中提供的域名的IP是攻擊者設(shè)定的IP，這個IP將把客戶帶到攻擊者指定的站點。

2.3 DNS 序列號欺騙攻擊原理

DNS 序列號(ID)欺騙以偵測ID和Port為基礎(chǔ)。在Switch構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)中，攻擊方首先向目標(biāo)實施ARP欺騙。當(dāng)Client、攻擊者和DNS Server同在一個網(wǎng)絡(luò)時，攻擊流程如下：①攻擊方向目標(biāo)反復(fù)發(fā)送偽造的ARP Request Message，修改目標(biāo)機(jī)的ARP 緩存內(nèi)容，同時依靠IP續(xù)傳使Data經(jīng)過攻擊方再流向目的地;攻擊方用Sniffer軟件偵測DNS請求包，獲取ID序列號和Potr;②攻擊方一旦獲得ID和Potr，即刻向客戶機(jī)發(fā)送虛假的DNS Request Message，Client接收后驗證ID和Potr正確，認(rèn)為接收了合法的DNS應(yīng)答;而Client得到的IP可能被轉(zhuǎn)向攻擊方誘導(dǎo)的非法站點，從而使Client信息安全受到威脅;③Client再接收DNS Server的Request Message，因落后于虛假的DNS響應(yīng)，故被Client丟棄。當(dāng)Client訪問攻擊者指向的虛假IP時，一次DNS ID欺騙隨即完成。

三、DNS欺騙檢測和防范思路

3.1 檢測思路

發(fā)生DNS欺騙時，Client最少會接收到兩個以上的應(yīng)答數(shù)據(jù)報文，報文中都含有相同的ID序列號，一個是合法的，另一個是偽裝的。據(jù)此特點，有以下兩種檢測辦法：

(1)被動監(jiān)聽檢測。即監(jiān)聽、檢測所有DNS的請求和應(yīng)答報文。通常DNS Server對一個請求查詢僅僅發(fā)送一個應(yīng)答數(shù)據(jù)報文(即使一個域名和多個IP有映射關(guān)系，此時多個關(guān)系在一個報文中回答)。因此在限定的時間段內(nèi)一個請求如果會收到兩個或以上的響應(yīng)數(shù)據(jù)報文，則被懷疑遭受了DNS欺騙。

(2)主動試探檢測。即主動發(fā)送驗證包去檢查是否有DNS欺騙存在。通常發(fā)送驗證數(shù)據(jù)包接收不到應(yīng)答，然而黑客為了在合法應(yīng)答包抵達(dá)客戶機(jī)之前就將欺騙信息發(fā)送給客戶，所以不會對DNS Server的IP合法性校驗，繼續(xù)實施欺騙。若收到應(yīng)答包，則說明受到了欺騙攻擊。

3.2 防范思路

在偵測到網(wǎng)絡(luò)中可能有DNS欺騙攻擊后，防范措施有：①在客戶端直接使用IP Address訪問重要的站點，從而避免DNS欺騙; ②對DNS Server和Client的數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密，Server端可以使用SSH加密協(xié)議，Client端使用PGP軟件實施數(shù)據(jù)加密。

對于常見的ID序列號欺騙攻擊，采用專業(yè)軟件在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行監(jiān)聽檢查，在較短時間內(nèi)，客戶端如果接收到兩個以上的應(yīng)答數(shù)據(jù)包，則說明可能存在DNS欺騙攻擊，將后到的合法包發(fā)送到DNS Server并對DNS數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，這樣下次查詢申請時就會得到正確結(jié)果。

四、DNS防護(hù)方案

4.1 進(jìn)行IP地址和MAC地址的綁定

(1)預(yù)防ARP欺騙攻擊。因為DNS攻擊的欺騙行為要以ARP欺騙作為開端，所以如果能有效防范或避免ARP欺騙，也就使得DNS ID欺騙攻擊無從下手。例如可以通過將Gateway Router 的Ip Address和MAC Address靜態(tài)綁定在一起，就可以防范ARP攻擊欺騙。

(2)DNS信息綁定。DNS欺騙攻擊是利用變更或者偽裝成DNS Server的IP Address，因此也可以使用MAC Address和IP Address靜態(tài)綁定來防御DNS欺騙的發(fā)生。由于每個Network Card的MAC Address具有唯一性質(zhì)，所以可以把DNS Server的MAC Address與其IP Address綁定，然后此綁定信息存儲在客戶機(jī)網(wǎng)卡的Eprom中。當(dāng)客戶機(jī)每次向DNS Server發(fā)出查詢申請后，就會檢測DNS Server響應(yīng)的應(yīng)答數(shù)據(jù)包中的MAC Address是否與Eprom存儲器中的MAC Address相同，要是不同，則很有可能該網(wǎng)絡(luò)中的DNS Server受到DNS欺騙攻擊。這種方法有一定的不足，因為如果局域網(wǎng)內(nèi)部的客戶主機(jī)也保存了DNS Server的MAC Address，仍然可以利用MAC Address進(jìn)行偽裝欺騙攻擊。

4.2 使用Digital Password進(jìn)行辨別

在不同子網(wǎng)的文件數(shù)據(jù)傳輸中，為預(yù)防竊取或篡改信息事件的發(fā)生，可以使用任務(wù)數(shù)字簽名(TSIG)技術(shù)即在主從Domain Name Server中使用相同的Password和數(shù)學(xué)模型算法，在數(shù)據(jù)通信過程中進(jìn)行辨別和確認(rèn)。因為有Password進(jìn)行校驗的機(jī)制，從而使主從Server的身份地位極難偽裝，加強(qiáng)了Domain Name信息傳遞的安全性。

安全性和可靠性更好的Domain Name Service是使用域名系統(tǒng)的安全協(xié)議(Domain Name System Security, DNSSEC))，用Digital Signature的方式對搜索中的信息源進(jìn)行分辨，對DATA的完整性實施校驗，DNSSEC的規(guī)范可參考RFC2605。因為在設(shè)立Domain時就會產(chǎn)生Password，同時要求上層的Domain Name也必須進(jìn)行相關(guān)的Domain Password Signature，顯然這種方法很復(fù)雜，所以InterNIC域名管理截至目前尚未使用。然而就技術(shù)層次上講，DNSSEC應(yīng)該是現(xiàn)今最完善的Domain Name設(shè)立和解析的辦法，對防范Domain Name欺騙攻擊等安全事件是非常有效的。

4.3 優(yōu)化DNS SERVER的相關(guān)項目設(shè)置

對于DNS Server的優(yōu)化可以使得DNS的安全性達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)，常見的工作有以下幾種：①對不同的子網(wǎng)使用物理上分開的Domain Name Server,從而獲得DNS功能的冗余;②將外部和內(nèi)部Domain Name Server從物理上分離開并使用Forwarders轉(zhuǎn)發(fā)器。外部Domain Name Server可以進(jìn)行任何客戶機(jī)的申請查詢，但Forwarders則不能，F(xiàn)orwarders被設(shè)置成只能接待內(nèi)部客戶機(jī)的申請查詢;③采用技術(shù)措施限制DNS動態(tài)更新;④將區(qū)域傳送(zone transfer)限制在授權(quán)設(shè)備上;⑤利用事務(wù)簽名對區(qū)域傳送和區(qū)域更新進(jìn)行數(shù)字簽名;⑥隱藏服務(wù)器上的Bind版本;⑦刪除運行在DNS服務(wù)器上的不必要服務(wù)，如FTP、telnet和Http;⑧在網(wǎng)絡(luò)外圍和DNS服務(wù)器上使用防火墻,將訪問限制在那些DNS功能需要的端口上。

4.4 直接使用IP地址訪問

對個別信息安全等級要求十分嚴(yán)格的WEB站點盡量不要使用DNS進(jìn)行解析。由于DNS欺騙攻擊中不少是針對竊取客戶的私密數(shù)據(jù)而來的，而多數(shù)用戶訪問的站點并不涉及這些隱私信息，因此當(dāng)訪問具有嚴(yán)格保密信息的站點時，可以直接使用IP地址而無需通過DNS解析，這樣所有的DNS欺騙攻擊可能造成的危害就可以避免了。除此，應(yīng)該做好DNS Server的安全配置項目和升級DNS軟件，合理限定DNS Server進(jìn)行響應(yīng)的IP地址區(qū)間，關(guān)閉DNS Server的遞歸查詢項目等。

4.5 對DNS數(shù)據(jù)包進(jìn)行監(jiān)測

在DNS欺騙攻擊中，Client會接收到至少兩個DNS的數(shù)據(jù)響應(yīng)包，一個是真實的數(shù)據(jù)包，另一個是攻擊數(shù)據(jù)包。欺騙攻擊數(shù)據(jù)包為了搶在真實應(yīng)答包之前回復(fù)給Client，它的信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與真實的數(shù)據(jù)包相比十分簡單，只有應(yīng)答域，而不包括授權(quán)域和附加域。因此，可以通過監(jiān)測DNS響應(yīng)包，遵循相應(yīng)的原則和模型算法對這兩種響應(yīng)包進(jìn)行分辨，從而避免虛假數(shù)據(jù)包的攻擊。

本文對DNS解析及DNS欺騙的原理進(jìn)行了闡述，對DNS欺騙攻擊的方式、檢測和防范的思路進(jìn)行了探討，最后給出了一些預(yù)防DNS欺騙的常見方法。相信這些方案的應(yīng)用，可以大大提高DNS的安全性和可靠性。但網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用日新月異，在實踐中還要不斷緊跟技術(shù)變化的步伐，不斷學(xué)習(xí)和總結(jié)才能有效抵御各種新類型的DNS故障。