DNS: принципы, история и безопасность

Многие пользователи не до конца понимают, что такое DNS, почему эта система так важна и как она влияет на нашу ежедневную работу в сети. Мы считаем, что знание основ работы DNS – это важный шаг к пониманию не только принципов функционирования Интернета, но и вопросов, связанных с безопасностью в интернете и анонимностью в интернете. Понимание этих аспектов особенно актуально в условиях постоянного роста числа киберугроз и атак, нацеленных на нарушение работы сетевых сервисов.

DNS – это аббревиатура от Domain Name System, что в переводе означает систему доменных имён. На первый взгляд понятие может показаться достаточно абстрактным, но практически каждый пользователь Интернета сталкивается с ним ежедневно. Ведь благодаря DNS мы можем набирать в адресной строке привычные слова, такие как google.com или yandex.ru, вместо того чтобы запоминать сложные числовые последовательности IP-адресов.

Основные понятия

Чтобы лучше разобраться в данной теме, давай начнем с основных понятий.

Доменное имя – это удобно читаемая строка, которая служит для идентификации ресурса в сети. Например, доменное имя example.com соответствует определённому IP-адресу, который представляет собой числовой идентификатор компьютера в сети.

IP-адреса могут быть двух типов:

IPv4 – классическая система с четырьмя октетами (например, 192.168.0.1), и IPv6 – более современная система, позволяющая задавать гораздо больше адресов благодаря шестнадцатеричному формату.

Как возник DNS

История появления DNS неразрывно связана с развитием самого Интернета. В ранние годы существования сети использовалась централизованная система, где список соответствий между доменными именами и IP-адресами хранился в одном большом файле. Однако с ростом числа подключенных к сети устройств стало ясно, что такой подход достаточно неудобный и его невозможно масштабировать.

Ближе к 1980-х годов, когда Интернет начал стремительно развиваться и набирать обороты, информации стало появляться в разы больше, что привело к возникновению необходимости создания более гибкой, децентрализованной системы для преобразования доменных имён в IP-адреса. Было важно спроектировать такую структуру, которая могла бы работать независимо, обеспечивая надежный и быстрый доступ к любому ресурсу в сети.

Первое появление DNS

Первый стандарт, положивший начало современной системе DNS, был зафиксирован в документах RFC 1034 и RFC 1035. Эти документы определили архитектуру и протоколы, на которых базируется современный DNS, и стали “отправной точкой” для дальнейшего развития системы.

С развитием сети интернет DNS прошел через множество изменений и улучшений, появились новые возможности, такие как распределенное кэширование, балансировка нагрузки и механизмы защиты от атак. Сегодня DNS является одним из ключевых элементов инфраструктуры Интернета, обеспечивая быструю и надежную маршрутизацию запросов по всему миру.

Как функционирует система DNS

Чтобы понять, как работает DNS, важно разобраться в её архитектуре и процессах, лежащих в основе разрешения доменных имён.

Архитектура DNS

DNS представляет собой иерархическую систему, состоящую из нескольких уровней серверов:

Корневые серверы: Они являются высшим уровнем иерархии DNS и отвечают за направление запросов к серверам верхнего уровня.
TLD-серверы (серверы доменов верхнего уровня): Эти серверы управляют доменами первого уровня, такими как .com, .ru, .net, и перенаправляют запросы к соответствующим авторитетным серверам.
Авторитетные серверы: Они хранят актуальную информацию о доменных именах и отвечают за окончательное разрешение доменных имён в IP-адреса.

Кроме того, существует различие между локальными и удалёнными DNS-серверами. Локальные серверы, как правило, принадлежат интернет-провайдерам или организациям и служат для ускорения обработки запросов, используя кэширование. Удалённые серверы могут находиться в любой точке мира и предоставляют дополнительные уровни распределения нагрузки.

Процесс разрешения доменного имени

Разрешение доменного имени – это многоступенчатый процесс, который можно разделить на несколько этапов:

Запрос от клиента: Когда пользователь вводит в браузере доменное имя, его устройство отправляет запрос к локальному DNS-серверу.
Обратная связь от кэшированных записей: Если нужная информация уже сохранена в кэше, сервер мгновенно возвращает соответствующий IP-адрес, что значительно ускоряет процесс.
Запрос к корневым серверам: Если информация не найдена в кэше, запрос направляется к корневым серверам, которые перенаправляют его к серверам TLD.
Запрос к TLD и авторитетным DNS-серверам: На этом этапе запрос направляется к соответствующим TLD-серверам, а затем – к авторитетным серверам, где хранится окончательная информация о домене.

После того, как твой запрос преодолел такую длинную цепочку, у тебя на экране появляется запрашиваемая тобой страница.

Роль кэширования

Кэширование играет ключевую роль в ускорении работы DNS. Сохраняя результаты предыдущих запросов, кэш позволяет существенно уменьшить время отклика (и скорость загрузки соответственно) и снизить нагрузку на серверы. Однако кэширование может вызывать проблемы, если данные устаревают, это особенно критично в условиях динамически изменяющихся ресурсов.

Типы записей DNS

В системе DNS используется множество типов записей, каждая из которых выполняет свою роль:

A-запись: Связывает доменное имя с IPv4-адресом.
AAAA-запись: Связывает доменное имя с IPv6-адресом.
CNAME-запись: Позволяет указать псевдоним для домена.
MX-запись: Определяет почтовые серверы для домена.
TXT-запись: Хранит текстовую информацию, часто используемую для верификации и обеспечения безопасности.

Каждый тип записи важен для корректного функционирования сети и позволяет обеспечить точное и быстрое преобразование доменных имён в IP-адреса.

Безопасность в системе DNS

Как и любая другая технология, DNS не застрахована от угроз и уязвимостей. Нарушения в работе DNS могут привести к серьезным последствиям как для отдельных пользователей, так и для крупных компаний.

Среди наиболее известных уязвимостей DNS можно выделить:

DNS Spoofing (подделка DNS): Атака, при во время которой злоумышленник целенаправленно вмешивается в процесс разрешения доменных имен, подменяя реальные DNS-ответы на поддельные. Как правило, это достигается посредством ввода поддельных DNS-пакетов в сеть до того, как настоящий сервер успевает ответить на запрос. В результате, когда пользователь запрашивает доступ к определённому ресурсу, его устройство получает неверный IP-адрес, что приводит к перенаправлению на мошеннический сайт. Такой сайт может выглядеть почти идентично оригинальному, что позволяет злоумышленнику собирать конфиденциальную информацию, например, логины, пароли или данные кредитных карт. Для борьбы с этим видом атак применяются механизмы аутентификации и цифровой подписи DNS-ответов, однако без надлежащей защиты злоумышленник может легко обойти стандартные меры безопасности.

DNS Cache Poisoning (отравление кэша): Механизм, когда злоумышленники внедряют вредоносные записи непосредственно в кэш DNS-сервера. Когда сервер сохраняет такую поддельную запись, она становится доступной для всех пользователей, обслуживаемых этим сервером. Даже если первоначальный запрос был корректным, последующие обращения автоматически получают ложную информацию, что ведёт к перенаправлению на фальшивые сайты. Последствия такой атаки могут быть крайне масштабными, поскольку сразу затрагиваются сотни или даже тысячи пользователей, пока кэш не будет очищен или перезаписан. Отравление кэша зачастую используется в комбинации с другими атаками, усиливая общий эффект и создавая длительные периоды, в течение которых пользователи остаются под угрозой.

BGP Hijacking: Хотя данный метод напрямую не является атакой на DNS, он существенно влияет на корректную работу DNS-серверов. Протокол BGP (Border Gateway Protocol) отвечает за обмен информацией о маршрутах между автономными системами в Интернете. При BGP Hijacking злоумышленники изменяют маршруты, перенаправляя трафик через свои узлы. В результате DNS-запросы, предназначенные для легитимных серверов, могут попасть в руки злоумышленников, что позволяет им перехватывать, анализировать или изменять данные. Такая атака может вызвать широкомасштабные перебои в работе сервисов и нарушить стабильность работы целых сегментов сети, особенно если затронуты критически важные DNS-серверы.

DDoS-атаки: DDoS-атаки (Distributed Denial of Service) представляют собой метод распределенного воздействия, при котором большое количество устройств, зачастую это просто боты, одновременно отправляют запросы на один или несколько серверов. Цель такой атаки – перегрузить сервер, до такой степени, что он перестает отвечать на легитимные запросы пользователей. Последствия DDoS-атаки могут быть катастрофическими: целевые сервисы становятся недоступными, что приводит к потерям для бизнеса и срыву работы критически важных систем. Очень часто атаки подобного рода могут комбинироваться с другими методами, например, с подделкой DNS, что делает их особенно опасными и трудными для оперативного реагирования.

Последствия подобных атак могут быть весьма разрушительными: пользователи могут потерять доступ к нужным ресурсам, их данные оказываются под угрозой, а репутация компаний страдает. Особенно уязвимыми могут оказаться финансовые учреждения, интернет-магазины и сервисы, обеспечивающие безопасность в интернете так как все они хранят чувствительную информацию (информацию о личности человека, его документах, банковских счетах и тд), попав в руки злоумышленников, эта информация может нанести финансовый, юридический а иногда даже и физический вред.

Иторическая справка

Одной из крупнейших атак на днс серверы была атака, которая произошла 18 августа 2023 года. Тогда Google Cloud CDN стал мишенью хакеров. В тот день был зафиксировав рекорд в 398 млн запросов в секунду. Эта атака не только установила новый «антирекорд», превысив предыдущий показатель в 7,5 раз, но и продемонстрировала эволюцию методов злоумышленников, в частности использование техники Rapid Reset.

Метод Rapid Reset заключается в быстром сбросе и восстановлении TCP-соединений, что позволяет атакующим генерировать огромное количество запросов за крайне короткий промежуток времени. Благодаря этому подходу за 2 минуты злоумышленники смогли создать трафик, равный объему просмотров публикаций на Wikipedia за весь сентябрь того же года. Такая эффективность говорит о том, что современные DDoS-атаки становятся все более изощренными и способны обходить стандартные системы защиты даже у гигантов, как Google.

Инцидент подчеркнул, что даже распределенные CDN-системы, разработанные для поглощения и минимизации последствий массовых атак, могут столкнуться с проблемами, когда трафик генерируется с такой скоростью и масштабом. Этот случай стал важным сигналом для всего IT-сообщества, напоминая о необходимости постоянного совершенствования механизмов защиты, адаптации инфраструктуры и внедрения новых технологий для борьбы с подобными угрозами.

Как защитить себя?

Для повышения безопасности в интернете специалисты рекомендуют использовать такие технологии, как DNSSEC – механизм цифровой подписи DNS-записей, который помогает предотвратить атаки типа подделки и отравления кэша. Кроме того, использование VPN обеспечивает дополнительный уровень защиты, позволяя скрыть реальные IP-адреса и повысить анонимность в интернете. Мы также отмечаем важность применения специализированных инструментов, таких как антидетект браузер – решение, которое позволяет скрыть информацию о браузере и обеспечить дополнительный уровень защиты при работе через публичные сети.

Будущее DNS

Будущее DNS связано с внедрением новых технологий и совершенствованием существующих протоколов, в условиях возрастающих угроз и растущей нагрузки на интернет-инфраструктуру.

Одними из самых обсуждаемых новинок последних лет являются DoH (DNS over HTTPS) и DoT (DNS over TLS).

Эти технологии обеспечивают шифрование DNS-запросов, что значительно повышает уровень конфиденциальности и защищенности данных:

DoH (DNS over HTTPS)- Шифрует DNS-запросы с использованием протокола HTTPS, что позволяет защитить данные от перехвата и анализа. Преимуществом данного подхода является интеграция с уже существующими механизмами защиты HTTPS.

DoT (DNS over TLS)- Аналогично DoH, DoT использует шифрование через TLS (Transport Layer Security), обеспечивая защиту запросов и предотвращая вмешательство злоумышленников.

В целом, вектор развития DNS в будущем будет связан с

Усилением мер безопасности: Разработка новых протоколов и методов защиты, позволяющих минимизировать уязвимости и быстро реагировать на атаки.

Поиском новейших решений для масштабирования инфраструктуры: С учетом растущего количества устройств и объемов данных, нам будут необходимы инновации, способные обеспечить высокую производительность и отказоустойчивость DNS-серверов.

Эти инновации направлены не только на повышение безопасности, но и на обеспечение анонимности в интернете для пользователей, что особенно важно в условиях постоянного роста числа киберугроз. Применение технологий шифрования и распределенных систем позволяет создать более устойчивую и защищенную инфраструктуру, в которой каждый dns сервер становится важным звеном в цепи защиты данных.

Заключение

Подводя итоги нашего обзора, можно с уверенностью сказать, что DNS – это фундаментальная технология, лежащая в основе функционирования современного Интернета.

Важно помнить, что, несмотря на усилия, предпринимаемые как крупными компаниями, так и некоммерческими организациями для повышения безопасности в интернете, каждый пользователь должен принимать дополнительные меры для защиты своих данных. Применение современных технологий шифрования, таких как DoH и DoT, помогут не только обеспечить стабильную работу сети, но и сохранить анонимность в интернете.

Мы надеемся, что наш обзор помог вам лучше понять, что такое DNS, как он функционирует и почему его безопасность столь важна в современном мире. Призываем вас уделять больше внимания вопросам защиты личных данных, не забывая, что скачивание антидетект браузера и использование прокси-соединений – это важные шаги для обеспечения надежной работы и защиты информации.