Как это работает: Пара слов о DNS
Являясь провайдером виртуальной инфраструктуры, компания 1cloud интересуется сетевыми технологиями, о которых мы регулярно рассказываем в своем блоге. Сегодня мы подготовили материал, затрагивающий тему доменных имен. В нем мы рассмотрим базовые аспекты функционирования DNS и вопросы безопасности DNS-серверов.
/ фото James Cridland CC
Изначально, до распространения интернета, адреса преобразовывались согласно содержимому файла hosts, рассылаемого на каждую из машин в сети. Однако по мере её роста такой метод перестал оправдывать себя – появилась потребность в новом механизме, которым и стала DNS, разработанная в 1983 году Полом Мокапетрисом (Paul Mockapetris).
Что такое DNS?
Система доменных имен (DNS) является одной из фундаментальных технологий современной интернет-среды и представляет собой распределенную систему хранения и обработки информации о доменных зонах. Она необходима, в первую очередь, для соотнесения IP-адресов устройств в сети и более удобных для человеческого восприятия символьных имен.
DNS состоит из распределенной базы имен, чья структура напоминает логическое дерево, называемое пространством имен домена. Каждый узел в этом пространстве имеет свое уникальное имя. Это логическое дерево «растет» из корневого домена, который является самым верхним уровнем иерархии DNS и обозначается символом – точкой. А уже от корневого элемента ответвляются поддоменые зоны или узлы (компьютеры).
Пространство имен, которое сопоставляет адреса и уникальные имена, может быть организовано двумя путями: плоско и иерархически. В первом случае имя назначается каждому адресу и является последовательностью символов без структуры, закрепленной какими-либо правилами. Главный недостаток плоского пространства имен – оно не может быть использовано в больших системах, таких как интернет, из-за своей хаотичности, поскольку в этом случае достаточно сложно провести проверку неоднозначности и дублирования.
В иерархическом же пространстве имен каждое имя составлено из нескольких частей: например, домена первого уровня .ru, домена второго уровня 1cloud.ru, домена третьего уровня panel.1cloud.ru и т. д. Этот тип пространства имен позволяет легко проводить проверки на дубликаты, и при этом организациям не нужно беспокоиться, что префикс, выбранный для хоста, занят кем-то другим – полный адрес будет отличаться.
Сопоставление имен
Давайте взглянем, как происходит сопоставление имен и IP-адресов. Предположим, пользователь набирает в строке браузера www.1cloud.ru и нажимает Enter. Браузер посылает запрос DNS-серверу сети, а сервер, в свою очередь, либо отвечает сам (если ответ ему известен), либо пересылает запрос одному из высокоуровневых доменных серверов (или корневому).
Затем запрос начинает свое путешествие – корневой сервер пересылает его серверу первого уровня (поддерживающего зону .ru). Тот – серверу второго уровня (1cloud) и так далее, пока не найдется сервер, который точно знает запрошенное имя и адрес, либо знает, что такого имени не существует. После этого запрос начинает движение обратно. Чтобы наглядно объяснить, как это работает, ребята из dnssimple подготовили красочный комикс, который вы можете найти по ссылке.
Также стоит пару слов сказать про процедуру обратного сопоставления – получение имени по предоставленному IP-адресу. Это происходит, например, при проверках сервера электронной почты. Существует специальный домен in-addr.arpa, записи в котором используются для преобразования IP-адресов в символьные имена. Например, для получения DNS-имени для адреса 11.22.33.44 можно запросить у DNS-сервера запись 44.33.22.11.in-addr.arpa, и тот вернёт соответствующее символьное имя.
Кто управляет и поддерживает DNS-сервера?
Когда вы вводите адрес интернет-ресурса в строку браузера, он отправляет запрос на DNS-сервер отвечающий за корневую зону. Таких серверов 13 и они управляются различными операторами и организациями. Например, сервер a.root-servers.net имеет IP-адрес 198.41.0.4 и находится в ведении компании Verisign, а e.root-servers.net (192.203.230.10) обслуживает НАСА.
Каждый из этих операторов предоставляет данную услугу бесплатно, а также обеспечивает бесперебойную работу, поскольку при отказе любого из этих серверов станут недоступны целые зоны интернета. Ранее корневые DNS-серверы, являющиеся основой для обработки всех запросов о доменных именах в интернете, располагались в Северной Америке. Однако с внедрением технологии альтернативной адресации они «распространились» по всему миру, и фактически их число увеличилось с 13 до 123, что позволило повысить надёжность фундамента DNS.
Например, в Северной Америке находятся 40 серверов (32,5%), в Европе – 35 (28,5%), еще 6 серверов располагаются в Южной Америке (4,9%) и 3 – в Африке (2,4%). Если взглянуть на карту, то DNS-серверы расположены согласно интенсивности использования интернет-инфраструктуры.
Защита от атак
Атаки на DNS – далеко не новая стратегия хакеров, однако только недавно борьба с этим видом угроз стала принимать глобальный характер.
«В прошлом уже происходили атаки на DNS-сервера, приводящие к массовым сбоям. Как-то из-за подмены DNS-записи в течение часа для пользователей был недоступен известный всем сервис Twitter, – рассказывает Алексей Шевченко, руководитель направления инфраструктурных решений российского представительства ESET. – Но куда опаснее атаки на корневые DNS-сервера. В частности, широкую огласку получили атаки в октябре 2002 года, когда неизвестные пытались провести DDoS-атаку на 10 из 13 DNS-серверов верхнего уровня».
Протокол DNS использует для работы TCP- или UDP-порт для ответов на запросы. Традиционно они отправляются в виде одной UDP-датаграммы. Однако UDP является протоколом без установления соединения и поэтому обладает уязвимостями, связанными с подделкой адресов – многие из атак, проводимых на DNS-сервера, полагаются на подмену. Чтобы этому препятствовать, используют ряд методик, направленных на повышение безопасности.
Одним из вариантов может служить технология uRPF (Unicast Reverse Path Forwarding), идея которой заключается в определении того, может ли пакет с определенным адресом отправителя быть принят на конкретном сетевом интерфейсе. Если пакет получен с сетевого интерфейса, который используется для передачи данных, адресованных отправителю этого пакета, то пакет считается прошедшим проверку. В противном случае он отбрасывается.
Несмотря на то что, данная функция может помочь обнаружить и отфильтровать некоторую часть поддельного трафика, uRPF не обеспечивает полную защиту от подмены. uRPF предполагает, что прием и передача данных для конкретного адреса производится через один и тот же интерфейс, а это усложняет положение вещей в случае нескольких провайдеров. Более подробную информацию о uRPF можно найти здесь.
Еще один вариант – использование функции IP Source Guard. Она основывается на технологии uRPF и отслеживании DHCP-пакетов для фильтрации поддельного трафика на отдельных портах коммутатора. IP Source Guard проверяет DHCP-трафик в сети и определяет, какие IP-адреса были назначены сетевым устройствам.
После того как эта информация была собрана и сохранена в таблице объединения отслеживания DHCP-пакетов, IP Source Guard может использовать ее для фильтрации IP-пакетов, полученных сетевым устройством. Если пакет получен с IP-адресом источника, который не соответствует таблице объединения отслеживания DHCP-пакетов, то пакет отбрасывается.
Также стоит отметить утилиту dns-validator, которая наблюдает за передачей всех пакетов DNS, сопоставляет каждый запрос с ответом и в случае несовпадения заголовков уведомляет об этом пользователя. Подробная информация доступна в репозитории на GitHub.
Заключение
Система доменных имён разработана в еще 80-х годах прошлого века и продолжает обеспечивать удобство работы с адресным пространством интернета до сих пор. Более того, технологии DNS постоянно развиваются, например, одним из значимых нововведений недавнего времени стало внедрение доменных имен на национальных алфавитах (в том числе кириллический домен первого уровня.рф).
Постоянно ведутся работы по повышению надежности, чтобы сделать систему менее чувствительной к сбоям (стихийные бедствия, отключения электросети и т. д.), и это очень важно, поскольку интернет стал неотъемлемой частью нашей жизни, и «терять» его, даже на пару минут, совершенно не хочется.
Кстати, компания 1cloud предлагает своим пользователям VPS бесплатную услугу «DNS-хостинг» – инструмент, упрощающий администрирование ваших проектов за счет работы с общим интерфейсом для управления хостами и ссылающимися на них доменами.