DNS: principles, history, and security

多くのユーザーは、DNSが何であり、なぜこのシステムが重要であり、私たちの日々のネットワーク作業にどのように影響するかを完全に理解していない。私たちは、DNSの基本原理を理解することが、インターネットの機能の原則だけでなく、インターネットのセキュリティと匿名性に関連する問題を理解するための重要な一歩だと考えています。これらの側面を理解することは、ネットワークサービスの機能の妨害を狙ったサイバー脅威や攻撃の数が増加し続ける状況で特に重要です。

DNS - Domain Name Systemの略であり、ドメイン名システムを意味します。最初には概念がかなり抽象的に見えるかもしれませんが、実際にはほとんどのインターネットユーザーがそれに毎日直面しています。なぜなら、DNSのおかげで私たちはgoogle.comやyandex.ruなどのおなじみの単語をアドレスバーに入力することができ、複雑なIPアドレスの数値シーケンスを覚える必要がないからです。

主要概念

このトピックをよりよく理解するために、基本的な概念から始めましょう。

ドメイン名は、ネットワーク上のリソースを識別するための読みやすい文字列です。例えば、example.comというドメイン名は、特定のIPアドレスに対応しており、そのIPアドレスはネットワーク上のコンピュータの数値識別子です。

IPアドレスは2種類あります：

IPv4 - 4つのオクテット（例：192.168.0.1）で構成される古典的なシステムで、IPv6はより現代的なシステムで、16進数の形式によってはるかに多くのアドレスを割り当てることができます。

DNSの起源

DNSの誕生の歴史はインターネット自体の発展と切り離せません。ネットワークの初期の年には、ドメイン名とIPアドレスの対応リストが1つの大きなファイルに保存された中央集権化されたシステムが使用されていました。しかし、ネットワークに接続されたデバイスの数が増えるにつれて、このアプローチは非常に不便でスケーラブルではないことが明らかになりました。

1980年に近づくと、インターネットが急速に発展し、情報量が急増しました。この結果、ドメイン名をIPアドレスに変換するためにより柔軟で分散化されたシステムが必要とされました。ネットワーク上の任意のリソースに信頼性の高い迅速なアクセスを提供するため、独立して動作することができる構造を設計することが重要でした。

DNSの最初の登場

最初の標準として、現代のDNSシステムの始まりを築いたのは、RFC 1034とRFC 1035に記録されています。これらの文書は、現代のDNSシステムの基盤となるアーキテクチャとプロトコルを定義し、システムの将来的な発展の「出発点」となりました。

インターネットの普及とともに、DNSは多くの変更と改善を経て、新たな機能が登場しました。これには、分散キャッシング、負荷分散、攻撃からの保護メカニズムが含まれます。今日、DNSはインターネットインフラストラクチャの重要な要素の1つとなり、世界中で迅速かつ信頼性のあるリクエストのルーティングを提供しています。

DNSシステムの動作原理

DNSの動作を理解するには、そのアーキテクチャとドメイン名の解決プロセスに理解を深めることが重要です。

DNSアーキテクチャ

DNSは、複数のレベルのサーバーからなる階層システムです。

ルートサーバー： これらはDNSの階層の最上位に位置し、トップレベルサーバーにリクエストを誘導する責務を担う。
TLDサーバー（トップレベルドメインサーバー）： これらのサーバーは.com、.ru、.netなどの一次ドメインを管理し、対応する権威サーバーにリクエストを転送する。
権威サーバー： これらはドメイン名に関する最新情報を保持し、ドメイン名をIPアドレスに最終解決する責務を担う。

また、ローカルDNSサーバーとリモートDNSサーバーの違いが存在します。ローカルサーバーは通常、インターネットプロバイダーや組織によって所有され、キャッシュを使用してリクエストの処理を高速化するために使用されます。一方、リモートサーバーは世界のどこにでもあり、追加の負荷分散レベルを提供します。

ドメイン名解決プロセス

ドメイン名の登録は、複数段階のプロセスであり、いくつかの段階に分かれることができます：

顧客からのリクエスト: ユーザーがブラウザにドメイン名を入力すると、そのデバイスはローカルDNSサーバーにリクエストを送信します。
キャッシュされたレコードからのフィードバック: 必要な情報がすでにキャッシュされている場合、サーバーは即座に対応するIPアドレスを返し、プロセスを大幅に加速します。
ルートサーバーへのリクエスト: キャッシュに情報が見つからない場合、リクエストはルートサーバーに送信され、そこからTLDサーバーにリダイレクトされます。
TLDおよび権威DNSサーバーへのリクエスト: この段階では、該当するTLDサーバーにリクエストが送信され、それから権威サーバーに転送されます。ここにはドメインに関する最終的な情報が格納されています。

あなたのリクエストがこの長い連鎖を超えた後、要求したページが画面に表示されます。

キャッシングの役割

キャッシュは、DNSの作業を高速化する上で重要な役割を果たします。過去のクエリの結果を保存することで、キャッシュは応答時間（そしてそれに伴うページの読み込み速度）を大幅に短縮し、サーバーへの負荷を低減することができます。ただし、キャッシュは古くなると問題を引き起こす可能性があり、特に動的に変化するリソースの環境ではこれが重要です。

DNSレコードの種類

DNSシステムでは、それぞれが独自の役割を果たす多くのレコードタイプが使用されています:

Aレコード: ドメイン名をIPv4アドレスに関連付けます。
AAAAレコード: ドメイン名をIPv6アドレスに関連付けます。
CNAMEレコード: ドメインのエイリアスを指定するのに使います。
MXレコード: ドメインのメールサーバーを定義します。
TXTレコード: テキスト情報を保持し、検証やセキュリティ確保によく使用されます。

各レコードタイプは、ネットワークの正確な機能を維持し、ドメイン名をIPアドレスに迅速かつ正確に変換することを可能にする重要な要素です。

DNSシステムのセキュリティ

DNSは、他のどんな技術と同様に、脅威や脆弱性に保険はかけられません。DNSの問題は個々のユーザーだけでなく、大手企業にも深刻な影響を及ぼす可能性があります。

最もよく知られている DNS の脆弱性は次のとおりです。

DNS Spoofing (DNSスプーフィング): 攻撃であり、悪意のある第三者が意図的にドメイン名の解決プロセスに介入し、実際のDNS応答を偽のものにすり替えること。通常、本物のサーバーが要求に応える前に、偽のDNSパケットをネットワークに挿入することで達成される。結果として、ユーザーが特定のリソースにアクセスしようとすると、そのデバイスが誤ったIPアドレスを取得し、詐欺サイトにリダイレクトされる。そのようなサイトは元のものとほぼ同じように見えるため、悪意のある者はログイン情報、パスワード、またはクレジットカード情報などの機密情報を収集することができる。この種の攻撃に対抗するためには、DNS応答の認証およびデジタル署名メカニズムが使用されるが、適切な保護がないと、悪意のある者は簡単に標準セキュリティ対策を回避することができる。

DNSキャッシュポイズニング（キャッシュ毒入れ）: これは、悪意のある第三者がDNSサーバーのキャッシュに悪意のあるレコードを直接挿入するメカニズムです。サーバーがこの偽のレコードをキャッシュすると、これはそのサーバーでサービスされているすべてのユーザーに利用可能になります。最初の問い合わせが正当であったとしても、その後のリクエストは自動的に誤った情報を取得し、偽のウェブサイトにリダイレクトされることにつながります。このような攻撃の結果は非常に大規模であり、キャッシュがクリアされるか上書きされるまで、数百から数千のユーザーが直ちに影響を受ける可能性があります。キャッシュポイズニングはしばしば他の攻撃と組み合わせて使用され、総合的な効果を強化し、ユーザーが脅威にさらされ続ける長期間を作り出します。

BGP Hijacking: この手法は直接的にはDNSへの攻撃ではありませんが、DNSサーバーの正常な動作に重大な影響を与えます。BGP（Border Gateway Protocol）プロトコルはインターネット上の自律システム間で経路情報を交換するためのものです。BGP Hijackingでは、悪意のある者が経路を変更し、トラフィックを自分たちのノードを経由して送ります。その結果、正当なサーバーに向けられたDNSクエリが悪意のある者の手に渡り、データを傍受、分析、変更することが可能になります。このような攻撃は、サービスに広範な混乱を引き起こし、ネットワーク全体の安定性を損なう可能性があります。特に重要なDNSサーバーが影響を受けると、ネットワークのセグメント全体の動作が不安定になる可能性があります。

DDoS攻撃: DDoS攻撃（Distributed Denial of Service）は、多数のデバイス（通常はボット）が一つまたは複数のサーバーに同時にリクエストを送信する方法を指します。この攻撃の目的は、サーバーを過負荷にして合法的なユーザーの要求に応じなくさせることです。DDoS攻撃の結果は破滅的なものになる可能性があります：対象のサービスは利用できなくなり、企業に損失を与え、重要なシステムの運用を混乱させる可能性があります。このような攻撃は非常に頻繁に他の手法と組み合わされ、例えばDNS偽装と組み合わされることがあり、これによりこれらの攻撃は特に危険で対処が難しくなります。

このような攻撃の結果は非常に破壊的です: ユーザーは必要なリソースにアクセスできなくなり、データが脅かされ、企業の評判が損なわれます。特に脆弱なのは金融機関、インターネットショップ、およびインターネットセキュリティを提供するサービスです。これらすべてが個人の機密情報（個人情報、文書、銀行口座など）を保持しているため、悪意のある者の手に渡ると、その情報は金融的、法的、そして時には身体的な損害をもたらす可能性があります。

歴史的背景

DNSサーバーへの最大の攻撃の1つは、2023年8月18日に発生した攻撃でした。その時、Google Cloud CDN はハッカーの標的となりました。その日、1秒あたり398百万のリクエストが記録されました。この攻撃は新たな「記録」を樹立するだけでなく、以前の数字を7.5倍も上回る進化した悪意のある方法、特にRapid Reset技術の使用を示しました。

Rapid Resetメソッドは、TCP接続を素早くリセットおよび再設定することで、攻撃者が非常に短時間で大量のリクエストを生成することを可能にします。このアプローチにより、悪意のある者たちは2分で同年の9月のWikipediaのページビューと同等のトラフィックを生成することができました。このような効率性は、現代のDDoS攻撃がますます巧妙になり、Googleなどの巨大企業でも標準的なセキュリティシステムを回避できることを示しています。

出来事は、大規模な攻撃の影響を吸収し最小化するために設計された分散型CDNシステムでも、トラフィックがそのような速度と規模で生成された場合に問題に直面する可能性があることを示した。この事例は、ITコミュニティ全体に対して重要なシグナルとなり、防御機構を常に改善し、インフラストラクチャを適応させ、新しいテクノロジーを導入してこのような脅威に対抗する必要性を思い起こさせる。

自分を守る方法は？

インターネットのセキュリティを向上させるために、専門家はDNSSECなどの技術を使用することを推奨しています。DNSSECは、DNSレコードのデジタル署名メカニズムであり、偽造やキャッシュ中毒の攻撃を防止するのに役立ちます。さらに、VPNの使用は追加の保護レベルを提供し、実際のIPアドレスを隠してインターネット上の匿名性を高めることができます。また、アンディテクタブルブラウザなど、専用ツールの使用の重要性も強調しています。このソリューションはブラウザ情報を隠し、公共ネットワークを介しての作業時に追加の保護を提供します。

DNSの未来

DNSの未来は、新しいテクノロジーの導入と既存のプロトコルの改良、増加する脅威とインターネットインフラストラクチャへの負荷の増大と関連しています。

過去数年間で最も議論されている新機能の1つは、DoH (DNS over HTTPS) および DoT (DNS over TLS) です。

これらのテクノロジーは DNS クエリの暗号化を提供し、機密性とデータセキュリティのレベルを大幅に向上させます。

DoH (DNS over HTTPS)- DNS over HTTPSは、HTTPSプロトコルを使用してDNSクエリを暗号化し、データを傍受や分析から保護することができます。このアプローチの利点は、既存のHTTPS保護メカニズムとの統合が可能であることです。

DoT (DNS over TLS)- DoHと同様に、DoTはTLS（Transport Layer Security）を介して暗号化を使用し、クエリの保護と悪意のある介入の防止を提供します。

全体として、将来のDNSの発展方向は、以下の点に関連しています。

セキュリティ対策の強化: 新しいプロトコルや防御方法の開発により、脆弱性を最小限に抑え、攻撃に迅速に対応する。

最新のインフラストラクチャのスケーリングソリューションの検索: 成長するデバイスとデータ量を考慮すると、私たちは、DNSサーバーの高パフォーマンスと信頼性を確保する革新が必要になります。

これらの革新は、ユーザーのインターネット上での匿名性を確保するだけでなく、セキュリティを向上させることを目的としています。これは、サイバー脅威の数が常に増加している状況下で特に重要です。暗号化技術や分散システムの利用により、より堅牢で安全なインフラストラクチャを構築することが可能となり、各DNSサーバーがデータ保護の連鎖の重要な一部となります。

結論

当我々のレビューをまとめると、DNSは現代のインターネットの機能の基盤となる基本的な技術であると断言できます。

重要なのは、大手企業や非営利団体がインターネットセキュリティの向上のために取り組んでいる努力にもかかわらず、各ユーザーが自身のデータを保護するために追加の対策を取る必要があることを覚えておくことです。DoHやDoTなどの最新の暗号化技術を使用すれば、ネットワークの安定性を確保するだけでなく、オンライン上での匿名性を保つのに役立ちます。

私たちは、当社のレビューがDNSの本質、機能、および現代社会におけるその重要性についてよりよく理解するのに役立つことを願っています。個人データ保護の問題にさらに注意を払うようお願いし、アンチ検出ブラウザのダウンロードやプロキシ接続の使用が信頼性の高い作業と情報の保護にとって重要なステップであることを忘れないでください。