Рис 3. Два примера ответов и запросов DNS с DNSSEC
Обратите внимание, что в ответе с DNSSEC ответное сообщение содержит не только подписи и ключи, необходимые для проверки информации, но и сам исходный вопрос. Эта процедура называется "Аутентификацией транзакции и запроса". Благодаря ей запрашивающая сторона может быть уверена, что она получила ответ на тот вопрос, который задавала.
DNSSEC опирается на шифрование с открытыми ключами для подписи информации, содержащейся в DNS. Такие криптографические подписи обеспечивают целостность за счет вычисления криптографического хэша (т. е. уникальной контрольной суммы) данных и затем защиты вычисленной величины от несанкционированных изменений посредством ее шифрования. Хэш шифруется с помощью личного ключа из пары ключей, чтобы любой желающий мог воспользоваться открытым ключом для его дешифровки. Если дешифрованное получателем значение хэша совпадает с вычисленным, то данные достоверны (не подвергались несанкционированному изменению).
Криптографическая подпись и открытый ключ, используемый для верификации подписи, получают посредством запросов и ответов, как и любую другую информацию в DNS.
В случае криптографической подписи аутентификация производится неявно, на основании факта совпадения дешифрованного и вычисленного значений хэша: только держатель личного ключа мог зашифровать хэш, так как открытый ключ дал правильное значение хэша. Таким образом, любая система на базе технологии открытых ключей должна обеспечивать надежную защиту личных ключей. Этому вопросу посвящен документ RFC 2541 рабочей группы DNSSEC.
НОВЫЕ ЗАПИСИ РЕСУРСОВ
Криптографические подписи DNSSEC применяются к данным по зоне, динамическим обновлениям и транзакциям DNS. Кроме того, они используются для подтверждения отсутствия данных DNS. DNSSEC предусматривает три новые записи ресурсов - KEY RR, SIG RR и NXT RR.
KEY RR содержит открытый ключ, принадлежащий имени домена, указанному в KEY RR. Это не сертификат открытого ключа. Механизм обеспечения возможностей поиска сертификатов открытых ключей предусматривается DNSSEC WG, но не для целей защиты данных DNS. Он предоставляется в качестве дополнительного бонуса, благодаря которому DNS может применяться для запроса сертификатов открытых ключей на все, что может быть представлено с помощью имени домена. Эту возможность обеспечивает CERT RR.
SIG RR содержит преимущественно криптографическую подпись, дату окончания срока годности подписи и определение данных DNS, к которым эта подпись относится. NXT RR позволяет проверить (за счет использования криптографии), что RR для данного имени DNS не существует. Таким образом, отсутствие данной RR может быть подтверждено доказательно.
Другим аспектом DNSSEC является подпись транзакции (Transaction Signature, TSIG). TSIG отличается от других подписей DNS тем, что она создается с использованием шифрования с секретными ключами. Мы рассмотрим TSIG позже.
Протокол DNSSEC как таковой не обеспечивает конфиденциальности данных или контроля доступа. Однако конкретные его реализации могут предусматривать те или иные механизмы обеспечения конфиденциальности и контроля доступа. Причина отсутствия такого стандартного механизма в DNS в том, что исходный протокол DNS предназначался для работы с общедоступными данными. Озабоченность утечкой информации относительно имен и местонахождения систем и возможность атак по типу "отказ в обслуживании" порождает спрос на механизмы обеспечения конфиденциальности и контроля доступа. Этот спрос отражается в реализациях DNS.
Например, реализация BIND предусматривает контроль доступа для предотвращения пересылки зоны не уполномоченным на то системам. Кроме того, она позволяет запретить серверам DNS отвечать на запросы определенных систем. Сегодня конфиденциальность частично обеспечивается за счет применения брандмауэров и так называемой расщепленной DNS для затруднения доступа из внешней сети к внутренней информации DNS.
Internet Software Consortium (ISG) - некоммерческая организация, занимающаяся реализацией базовых протоколов Internet в виде открытых кодов, - добавила два механизма защиты для наделения сервера DNS возможностями DNSSEC. Первый определяет аутентичность данных в системе на основании проверки факта их подписи администратором узла, от которого они якобы поступили.
Однако, как большинство подобных решений, этот метод просто смещает акценты в проблеме защиты, ставя вопрос: "Как мы можем знать, что данные были действительно подписаны тем, кем они должны были быть подписаны?" В случае шифрования с открытыми ключами подписи генерируются с помощью личного ключа и проверяются с помощью открытого ключа. DNSSEC использует для распространения открытых ключей узлов Internet саму DNS, т. е. необходимый для проверки ключ предоставляется с помощью того же самого совершенно незащищенного протокола, что и данные, которые вы пытаетесь проверить. Кажется, что мы попали в замкнутый круг, но это не так.
Один из способов проверить открытый ключ до использования его для проверки ответа - взглянуть на подпись самого открытого ключа. Родительский узел должен подписывать все свои открытые ключи, поэтому в нашем первом примере проверочный (открытый) ключ examiner.com должен был быть подписан администратором com. Однако, прежде чем проверять подпись com для examiner.com, нам необходимо знать открытый (проверочный) ключ для самого com, а он должен быть подписан родителем com (т. е. вышеупомянутым корнем DNS). Чтобы быть абсолютно уверенными в том, что открытые (проверочные) ключи корня действительно принадлежат ему, они должны находиться на вашем компьютере в файле, полученном защищенным образом (например, на CD-ROM) от надежного источника (например, от производителя компьютера). Так как корень является прародителем всех имен доменов, для всей DNS нужен только один открытый ключ.
Второй механизм защиты, который ввела ISC, проверяет факт поступления протокольного сообщения от заслуживающего доверия источника. Это не принципиальное, но чрезвычайно важное различие: вместо проверки аутентичности данных механизм защиты проверяет аутентичность отправителя данных.
Практически все данные DNS поступают из кэшей, а не напрямую от основных или вспомогательных серверов. Кэши являются серверами DNS, но они не отвечают за эти данные непосредственно, как основные или вспомогательные серверы, и могут даже не иметь каких-либо постоянных собственных данных - все, что знают, они узнают, когда какой-либо клиент задает им вопрос, и они вынуждены находить на него ответ. Один типичный трюк, применяемый хакерами, состоит в бомбардировке клиента ответами именно в те интервалы времени, когда клиент ожидает получения ответа от локального кэширующего сервера. Клиент не в состоянии отличить настоящий ответ от поддельного, поэтому он просто использует любой полученный.
Клиенту приходится доверять, во-первых, серверу, что он выполнил свою работу по проверке данных, и, во-вторых, ответу, что он действительно поступил от локального кэширующего сервера, а не от некой вторгшейся в диалог третьей стороны.
ПОДПИСИ ТРАНЗАКЦИЙ
Этот метод защиты называется TSIG, потому что он предполагает шифрование сообщения с помощью секретного ключа. Его отличие состоит в том, что один и тот же ключ используется как для генерации подписи, так и для ее проверки (т. е. вся процедура является закрытой) и что общий секретный ключ (также называемый "общим секретом") известен только хостам из одной локальной сети или (в крайнем случае) в одной территориальной сети. Использовать TSIG гораздо проще, чем полномасштабную защиту DNSSEC.
TSIG особенно полезен в случае транзакций DNS UPDATE. Большинство транзакций DNS представляет собой запросы относительно наличия данных. Транзакция DNS UPDATE вносит изменения в данные DNS на узле. Вследствие того, что обновление DNS осуществляется обычно по UDP, а запрос UDP легко подделывается, у сервера нет никаких способов установить, что запрос DNS UPDATE разрешен для данного узла. Если, с другой стороны, клиент UPDATE имеет общий секретный ключ с сервером DNS и использует его для генерации подписи под запросом, то сервер UPDATE может воспользоваться тем же самым ключом для проверки подписи и проверки наличия у запрашивающего надлежащих полномочий.
НЕДОСТАТКИ DNSSEC
Подписание и проверка данных DNS, очевидно, создают дополнительные накладные расходы, отрицательно сказывающиеся на производительности сети и серверов. Подписи занимают немало места, часто они намного превышают по объему данные, под которыми стоят. Это увеличивает нагрузку, которую DNS возлагает на магистраль Internet и многие немагистральные каналы. Генерация и проверка подписей отнимают значительное время ЦПУ. В некоторых случаях однопроцессорный сервер DNS придется даже заменить многопроцессорным сервером DNS. Подписи и ключи могут занимать на порядок больше места на диске и в оперативной памяти, чем собственно данные. Базы данных и системы управления придется наращивать, чтобы они могли справляться с возросшими объемами.
Кроме того, реализация DNSSEC сопровождается и другими, не столь очевидными затратами. Новое программное обеспечение больше по объему и сложнее, чем прежнее, а многие его компоненты являются совершенно новыми и нуждаются в обширном тестировании в реальных условиях. Пока широкомасштабных испытаний DNSSEC в Internet не проводилось, так что они могут принести множество сюрпризов .
РАБОТА ПРОДОЛЖАЕТСЯ
Работа над некоторыми функциональными сторонами DNSSEC еще продолжается, например над тем, как именно администрация будет подписывать открытые ключи. Соответствующий новый протокол может вскоре появиться. Кроме того, во время смены ключей может потребоваться поддерживать одновременно более одной пары открытых/личных ключей, но, как это будет реализовано, пока неясно. Если личный ключ окажется украден и, как следствие, должен будет изъят из обращения, то в настоящее время никаким способом нельзя известить о компрометации ключа тех, кто будет проверять с его помощью подпись.
Наконец, это вопрос защиты личного ключа корня. Этот ключ будет по сути ключом ко всей коммерции Internet в мировом масштабе, но администрация корневых серверов постоянно меняется.
Должны ли Соединенные Штаты продолжать администрировать это всемирное средство обеспечения электронной коммерции? Если администрирование будет передано некоммерческой отраслевой ассоциации, например Internet Corporation for Assigned Name and Numbers (ICANN), то сможет ли такая организация учесть интересы и законодательство всех стран? Должно ли оно быть передано Объединенным Нациям? В состоянии ли Объединенные Нации справиться с подобной ответственностью? В состоянии ли кто-нибудь вообще? Развертывание DNSSEC во всемирном масштабе невозможно, пока вопрос с администрацией корня не будет урегулирован.
Верно, конечно, что работа над DNSSEC еще не завершена. Однако любая организация, активно использующая Internet, должна рассматривать DNSSEC в качестве важнейшего компонента своей инфраструктуры защиты, потому протокол DNS по-прежнему уязвим для злоупотреблений. Только DNSSEC, благодаря своим мощным криптографическим механизмам, в состоянии обеспечить одновременно аутентификацию и целостность всех аспектов DNS.
