DNS: nguyên tắc, lịch sử và bảo mật

Nhiều người dùng không hoàn toàn hiểu rõ về DNS, tại sao hệ thống này quan trọng và làm thế nào nó ảnh hưởng đến công việc hàng ngày của chúng ta trên mạng. Chúng tôi tin rằng việc hiểu biết về cơ bản hoạt động của DNS là một bước quan trọng đến sự hiểu biết không chỉ về nguyên tắc hoạt động của Internet mà còn về các vấn đề liên quan đến an ninh và quyền riêng tư trên Internet. Hiểu biết về những khía cạnh này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh sự tăng trưởng không ngừng về số lượng các mối đe dọa mạng và cuộc tấn công, nhắm vào làm gián đoạn hoạt động của các dịch vụ mạng.

DNS - Domain Name System viết tắt, có nghĩa là Hệ thống Tên miền. Về cơ bản, khá trừu tượng, nhưng gần như mọi người sử dụng Internet đều gặp phải nó hàng ngày. Nhờ DNS, chúng ta có thể nhập các từ quen thuộc như google.com hoặc yandex.ru vào thanh địa chỉ thay vì phải nhớ các dãy số phức tạp của địa chỉ IP.

Các Khái Niệm Chính

Để hiểu rõ hơn về chủ đề này, hãy bắt đầu từ các khái niệm cơ bản.

Tên miền - đó là một chuỗi dễ đọc, được sử dụng để xác định nguồn tài nguyên trên mạng. Ví dụ, tên miền example.com tương ứng với một địa chỉ IP cụ thể, đó là một định danh số của máy tính trên mạng.

IP-địa chỉ có thể thuộc hai loại:

IPv4 - hệ thống cổ điển với bốn octets (ví dụ, 192.168.0.1), và IPv6 - hệ thống hiện đại hơn, cho phép đặt nhiều địa chỉ hơn nhờ vào định dạng hexadécimal.

Cách DNS ra đời

Lịch sử của DNS chặt chẽ liên kết với sự phát triển của Internet chính nó. Trong những năm đầu tồn tại của mạng, hệ thống tập trung được sử dụng, trong đó danh sách tương ứng giữa tên miền và địa chỉ IP được lưu trữ trong một tập tin lớn. Tuy nhiên, khi số lượng thiết bị kết nối vào mạng tăng lên, trở nên rõ ràng rằng phương pháp này khá bất tiện và không thể mở rộng được.

Gần đến những năm 1980, khi Internet bắt đầu phát triển nhanh chóng và tăng tốc, lượng thông tin xuất hiện nhiều hơn nhiều lần, dẫn đến sự cần thiết phải tạo ra một hệ thống linh hoạt, phi tập trung hơn để chuyển đổi tên miền thành địa chỉ IP. Việc thiết kế một cấu trúc như vậy mà có thể hoạt động độc lập, cung cấp truy cập đáng tin cậy và nhanh chóng đến bất kỳ tài nguyên nào trên mạng là rất quan trọng.

Lần xuất hiện đầu tiên của DNS

Tiêu chuẩn đầu tiên đánh dấu sự ra đời của hệ thống DNS hiện đại được ghi nhận trong các tài liệu RFC 1034 và RFC 1035. Những tài liệu này xác định kiến trúc và giao thức đặt nền móng cho DNS hiện đại và trở thành "điểm xuất phát" cho sự phát triển tiếp theo của hệ thống.

Với sự phát triển của mạng internet, DNS đã trải qua nhiều thay đổi và cải tiến, xuất hiện các tính năng mới như caching phân tán, cân bằng tải và các cơ chế bảo vệ khỏi tấn công. Ngày nay, DNS là một trong những yếu tố quan trọng của cơ sở hạ tầng internet, đảm bảo định tuyến yêu cầu nhanh chóng và đáng tin cậy trên toàn thế giới.

Hệ thống DNS hoạt động như thế nào

Để hiểu cách hoạt động của DNS, quan trọng là phải hiểu về kiến trúc và quy trình cơ bản dưới cơ sở của việc giải quyết tên miền.

Kiến trúc DNS

DNS là một hệ thống phân cấp, bao gồm nhiều cấp độ máy chủ:

Các máy chủ gốc: Chúng là cấp độ cao nhất trong cấu trúc DNS và chịu trách nhiệm chuyển hướng các yêu cầu đến các máy chủ cấp cao hơn.
Các máy chủ TLD (máy chủ tên miền cấp cao): Những máy chủ này quản lý các tên miền cấp đầu tiên như .com, .ru, .net và chuyển hướng yêu cầu đến các máy chủ có thẩm quyền tương ứng.
Các máy chủ có thẩm quyền: Chúng lưu trữ thông tin cập nhật về tên miền và chịu trách nhiệm cuối cùng trong việc giải quyết tên miền thành địa chỉ IP.

Ngoài ra, có sự khác biệt giữa máy chủ DNS cục bộ và từ xa. Các máy chủ cục bộ thường thuộc sở hữu của nhà cung cấp dịch vụ internet hoặc các tổ chức và được sử dụng để tăng tốc xử lý các yêu cầu bằng cách sử dụng bộ nhớ cache. Các máy chủ từ xa có thể ở bất kỳ nơi nào trên thế giới và cung cấp các cấp độ phân phối tải bổ sung.

Quá trình giải quyết tên miền

Проверка доступности доменного имени
Заполнение заявки на регистрацию доменного имени
Оплата услуг регистратора
Подтверждение регистрации доменного имени
Настройка доменных серверов
Завершение процесса регистрации
Yêu cầu từ khách hàng: Khi người dùng nhập tên miền vào trình duyệt, thiết bị của họ gửi yêu cầu đến máy chủ DNS cục bộ.
Phản hồi từ bản ghi được lưu trong bộ nhớ cache: Nếu thông tin cần thiết đã được lưu trong bộ nhớ cache, máy chủ ngay lập tức trả về địa chỉ IP tương ứng, giúp tăng tốc quá trình đáng kể.
Yêu cầu tới máy chủ gốc: Nếu thông tin không được tìm thấy trong cache, yêu cầu được gửi đến máy chủ gốc, được chuyển tiếp đến các máy chủ TLD.
Yêu cầu tới các máy chủ TLD và DNS có quyền: Ở giai đoạn này, yêu cầu được gửi đến các máy chủ TLD tương ứng, sau đó - đến các máy chủ có quyền, nơi lưu trữ thông tin cuối cùng về tên miền.

Sau khi yêu cầu của bạn đã vượt qua chuỗi dài như vậy, trang bạn yêu cầu sẽ hiển thị trên màn hình của bạn.

Vai trò của bộ đệm

Bộ nhớ cache đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tốc độ làm việc của DNS. Bằng cách lưu trữ kết quả của các yêu cầu trước đó, cache giúp giảm đáng kể thời gian phản hồi (và tốc độ tải tương ứng) và giảm tải cho máy chủ. Tuy nhiên, việc cache có thể gây ra vấn đề nếu dữ liệu trở nên lỗi thời, điều này đặc biệt quan trọng trong điều kiện các tài nguyên thay đổi động.

Các loại bản ghi DNS

Trong hệ thống DNS, có nhiều loại bản ghi, mỗi loại thực hiện một vai trò riêng:

A-запис: Liên kết tên miền với địa chỉ IPv4.
AAAA-запis: Liên kết tên miền với địa chỉ IPv6.
CNAME-запис: Cho phép chỉ định bí danh cho tên miền.
MX-зap is: Xác định máy chủ email cho tên miền.
TXT-запис: Lưu trữ thông tin văn bản, thường được sử dụng để xác thực và đảm bảo an ninh.

Mỗi loại bản ghi quan trọng cho việc hoạt động đúng của mạng và giúp đảm bảo việc chuyển đổi tên miền thành địa chỉ IP chính xác và nhanh chóng.

An toàn trong hệ thống DNS

Giống như bất kỳ công nghệ nào khác, DNS cũng không được đảm bảo an toàn khỏi các mối đe dọa và lỗ hổng. Sự cố trong hoạt động của DNS có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng đối với cả người dùng cá nhân và các công ty lớn.

Trong số các lỗ hổng DNS phổ biến nhất có thể kể đến:

DNS Spoofing (giả mạo DNS): Cuộc tấn công trong đó kẻ xấu can thiệp một cách cố ý vào quá trình giải quyết tên miền bằng cách thay thế các câu trả lời DNS thật bằng các câu trả lời giả mạo. Thông thường, điều này được thực hiện bằng cách Inject các gói tin DNS giả mạo vào mạng trước khi máy chủ thật có thể trả lời yêu cầu. Kết quả là, khi người dùng yêu cầu truy cập vào một tài nguyên cụ thể, thiết bị của họ nhận được địa chỉ IP sai, dẫn đến việc điều hướng họ đến một trang web lừa đảo. Trang web này có thể trông gần như giống hệt trang gốc, cho phép kẻ xấu thu thập thông tin nhạy cảm như tên đăng nhập, mật khẩu hoặc thông tin thẻ tín dụng. Để chống lại loại tấn công này, cơ chế xác thực và chữ ký số của các câu trả lời DNS được sử dụng, tuy nhiên nếu không có biện pháp bảo vệ đúng đắn, kẻ xấu có thể dễ dàng né qua các biện pháp an ninh tiêu chuẩn.

DNS Cache Poisoning (ô nhiễm bộ nhớ cache): Một cơ chế khi kẻ xấu tiêm các bản ghi độc hại trực tiếp vào bộ nhớ cache của máy chủ DNS. Khi máy chủ lưu trữ bản ghi giả mạo này, nó trở nên có sẵn cho tất cả người dùng được phục vụ bởi máy chủ đó. Ngay cả khi yêu cầu ban đầu là đúng, các yêu cầu sau tự động nhận thông tin giả mạo, dẫn đến chuyển hướng đến các trang web giả mạo. Hậu quả của cuộc tấn công này có thể rất lớn, vì nó ngay lập tức ảnh hưởng đến hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn người dùng cho đến khi cache được xóa hoặc ghi đè. Việc ô nhiễm cache thường được sử dụng kết hợp với các cuộc tấn công khác, tăng cường tác động chung và tạo ra các giai đoạn kéo dài, trong đó người dùng vẫn đang bị đe dọa.

BGP Hijacking: Mặc dù phương pháp này không trực tiếp là một cuộc tấn công vào DNS, nhưng nó ảnh hưởng đáng kể đến việc hoạt động chính xác của các máy chủ DNS. Giao thức BGP (Border Gateway Protocol) chịu trách nhiệm trao đổi thông tin về các tuyến đường giữa các hệ thống tự trị trên Internet. Trong BGP Hijacking, kẻ xấu thay đổi các tuyến đường bằng cách chuyển hướng lưu lượng thông tin qua các nút của họ. Kết quả là các yêu cầu DNS, ban đầu dành cho các máy chủ hợp lệ, có thể rơi vào tay kẻ xấu, cho phép họ giành, phân tích hoặc thay đổi dữ liệu. Cuộc tấn công như vậy có thể gây ra những gián đoạn quy mô lớn trong việc hoạt động của các dịch vụ và làm suy yếu tính ổn định của các phân đoạn mạng, đặc biệt là nếu máy chủ DNS quan trọng vô cùng bị ảnh hưởng.

DDoS-attacks: DDoS-attacks (Distributed Denial of Service) đại diện cho một phương pháp tác động phân tán, trong đó một lượng lớn thiết bị, thường chỉ là các bot, cùng một lúc gửi các yêu cầu đến một hoặc nhiều máy chủ. Mục tiêu của cuộc tấn công như vậy là làm quá tải máy chủ đến mức nó ngừng phản hồi các yêu cầu hợp lệ từ người dùng. Các hậu quả của cuộc tấn công DDoS có thể là tàn khốc: các dịch vụ mục tiêu trở nên không khả dụng, dẫn đến mất mát cho doanh nghiệp và sự phá vỡ hoạt động của các hệ thống cực kỳ quan trọng. Rất thường xuyên các cuộc tấn công loại này có thể kết hợp với các phương pháp khác, chẳng hạn như làm giả DNS, làm cho chúng trở nên đặc biệt nguy hiểm và khó khăn cho việc phản ứng một cách nhanh chóng.

Hậu quả của các cuộc tấn công như vậy có thể rất tàn phá: người dùng có thể mất quyền truy cập vào tài nguyên cần thiết, dữ liệu của họ đang đứng trước nguy cơ, và uy tín của các công ty bị tổn thương. Các cơ sở tài chính, cửa hàng trực tuyến và dịch vụ bảo mật trên internet có thể trở nên đặc biệt yếu đuối, vì tất cả đều lưu trữ thông tin nhạy cảm (thông tin cá nhân của cá nhân, tài liệu của họ, tài khoản ngân hàng, v.v.), một khi rơi vào tay kẻ xấu, thông tin này có thể gây tổn thất tài chính, pháp lý và đôi khi là về mặt thể chất.

Lịch sử

Một trong những cuộc tấn công lớn nhất vào máy chủ DNS là cuộc tấn công xảy ra vào ngày 18 tháng 8 năm 2023. Lúc đó, Google Cloud CDN đã trở thành mục tiêu của các hacker. Vào ngày đó, đã ghi nhận một kỷ lục 398 triệu yêu cầu mỗi giây. Cuộc tấn công này không chỉ thiết lập một "kỷ lục tiêu cực" mới, vượt qua con số trước đó 7,5 lần, mà còn thể hiện sự tiến hóa của các phương pháp của những kẻ xâm nhập, đặc biệt là việc sử dụng kỹ thuật Rapid Reset.

Phương pháp Reset Nhanh bao gồm việc đặt lại và khôi phục kết nối TCP một cách nhanh chóng, giúp cho kẻ tấn công tạo ra một lượng lớn các yêu cầu trong một khoảng thời gian ngắn cực kỳ. Nhờ vào phương pháp này, trong 2 phút, các phần tử xấu đã có thể tạo ra lưu lượng truy cập bằng với lượng xem bài viết trên Wikipedia trong cả tháng tháng 9 cùng năm. Sự hiệu quả như vậy cho thấy rằng các cuộc tấn công DDoS hiện đại đang trở nên ngày càng tinh vi và có khả năng né qua các hệ thống bảo vệ tiêu chuẩn của các công ty lớn như Google.

Sự cố đã làm nổi bật rằng ngay cả các hệ thống CDN phân phối, được thiết kế để hấp thụ và giảm thiểu hậu quả của các cuộc tấn công hàng loạt, có thể gặp vấn đề khi lưu lượng được tạo ra với tốc độ và quy mô như vậy. Vụ việc này đã trở thành tín hiệu quan trọng đối với cộng đồng công nghệ thông tin, nhấn mạnh về sự cần thiết của việc liên tục hoàn thiện cơ chế bảo vệ, điều chỉnh hạ tầng và triển khai các công nghệ mới để chống lại các mối đe dọa tương tự.

Làm thế nào để bảo vệ bản thân?

Để tăng cường an ninh trên internet, các chuyên gia khuyến nghị sử dụng các công nghệ như DNSSEC - công cụ chữ ký số cho các bản ghi DNS, giúp ngăn chặn các cuộc tấn công giả mạo và lọc cache. Ngoài ra, việc sử dụng VPN cung cấp một cấp độ bảo vệ bổ sung, cho phép che giấu địa chỉ IP thực và tăng cường độ ẩn danh trên internet. Chúng tôi cũng nhấn mạnh sự quan trọng của việc áp dụng các công cụ chuyên dụng như trình duyệt không phát hiện - giải pháp giúp che giấu thông tin trình duyệt và cung cấp một cấp độ bảo vệ bổ sung khi làm việc qua các mạng công cộng.

Tương lai của DNS

Tương lai của DNS liên quan đến việc triển khai công nghệ mới và hoàn thiện các giao thức hiện có, trong bối cảnh nguy cơ ngày càng tăng và tải trọng ngày càng lớn đối với cơ sở hạ tầng internet.

Hai trong những công nghệ mới được thảo luận nhiều nhất trong những năm gần đây là DoH (DNS over HTTPS) và DoT (DNS over TLS).

Những công nghệ này cung cấp mã hóa cho các yêu cầu DNS, điều này đáng kể nâng cao mức độ bảo mật và riêng tư của dữ liệu:

DNS qua HTTPS (DoH)- Mã hóa các yêu cầu DNS bằng giao thức HTTPS, bảo vệ dữ liệu khỏi việc bị chặn và phân tích. Một ưu điểm của phương pháp này là tích hợp với các cơ chế bảo vệ HTTPS hiện có.

DoT (DNS qua TLS)- Tương tự như DoH, DoT sử dụng mã hóa thông qua TLS (Bảo mật Tầng Giao thông), bảo vệ các yêu cầu và ngăn chặn sự can thiệp từ kẻ xâm phạm.

Tổng thể, hướng phát triển của DNS trong tương lai sẽ liên quan đến

Tăng cường biện pháp an ninh: Phát triển các giao thức và phương pháp bảo vệ mới, giúp giảm thiểu các lỗ hổng và phản ứng nhanh chóng trước các cuộc tấn công.

Tìm kiếm các giải pháp mới nhất cho việc mở rộng cơ sở hạ tầng: Với sự gia tăng của số lượng thiết bị và dữ liệu, chúng ta sẽ cần các đổi mới có khả năng cung cấp hiệu suất cao và tính khả năng chịu lỗi cho các máy chủ DNS.

Cac sang kien nay khong chi huong den tang cuong an toan, ma con dam bao su giau ten tren internet cho nguoi dung, dieu nay rat quan trong trong dieu kien tang truong khong ngung cua cac moi de doa ve an ninh mang. Viec su dung cong nghe ma hoa va he thong phan tan giup tao ra mot co so ha tang manh me va an toan hon, trong do moi dns server tro thanh mot khoi giam quan trong trong chuoi bao ve du lieu.

Kết luận

Kết luận của cuộc đánh giá của chúng tôi, có thể khẳng định rằng DNS - là một công nghệ cơ bản, đặt nền tảng cho việc hoạt động của Internet hiện đại.

Quan trọng nhớ rằng, mặc dù có nỗ lực được thực hiện bởi các công ty lớn cũng như các tổ chức phi lợi nhuận để tăng cường bảo mật trên internet, mỗi người dùng cần thực hiện các biện pháp bảo vệ dữ liệu cá nhân đặc biệt. Việc sử dụng công nghệ mã hóa hiện đại như DoH và DoT sẽ không chỉ giúp đảm bảo hoạt động ổn định của mạng mà còn bảo toàn sự ẩn danh trên internet.

Chúng tôi hy vọng rằng bài đánh giá của chúng tôi đã giúp bạn hiểu rõ hơn về DNS, cách hoạt động của nó và tại sao tính bảo mật của nó lại quan trọng đến vậy trong thế giới hiện đại. Chúng tôi kêu gọi bạn chú ý nhiều hơn đến vấn đề bảo vệ dữ liệu cá nhân, đừng quên rằng tải trình duyệt chống phát hiện và sử dụng kết nối proxy là những bước quan trọng để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy và bảo vệ thông tin.