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        一種基于無關(guān)DNS的通信隱私保護(hù)技術(shù)研究

        2018-04-15 16:14:25中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司濱州市分公司
        電子世界 2018年14期
        關(guān)鍵詞:解析器存根IP地址

        中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司濱州市分公司 薛 益

        1 引言

        如今,互聯(lián)網(wǎng)上幾乎所有的通信都是從域名系統(tǒng)(DNS)查找開始的。無論運(yùn)營商是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)還是第三方,能夠觀察和保留這些敏感信息都會令人擔(dān)憂隱私泄露,因此,本文研究了一種解決此問題的基于無關(guān)DNS的通信隱私保護(hù)技術(shù),即ODNS。

        通常,DNS遞歸解析過程中DNS查詢和響應(yīng)都是明文的,因此,它們可以揭示用戶或設(shè)備正在與之通信的Internet目的地的重要信息[1]。遞歸DNS解析器——可以方便地關(guān)聯(lián)和跟蹤客戶端標(biāo)識,以及關(guān)于他們的DNS查詢的信息,這實(shí)際上是一個(gè)的隱私風(fēng)險(xiǎn)隱患[2][3]。

        用戶的Internet服務(wù)提供商(ISP)通常操作用戶的默認(rèn)遞歸DNS解析器,使ISP能夠非常方便地訪問DNS查詢信息。為了降低這種風(fēng)險(xiǎn),包一些服務(wù)商都在“開放”遞歸DNS解析服務(wù),任何人都可以使用這些服務(wù)作為其ISP遞歸解析器的替代。然而,當(dāng)用戶切換到這樣一個(gè)備用的DNS遞歸解析器時(shí),并沒有解決隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)問題;相反,用戶必須信任“開放”遞歸查詢,而不是其ISP。

        2 ODNS簡介

        無關(guān)DNS(ODNS)為了避免用戶信息的泄露而在今年中提出的一個(gè)新的方法,該技術(shù)采取了不同的策略: (1)不只是將信任錨從ISP轉(zhuǎn)移到其他第三方,而是試圖防止遞歸DNS解析器與IP地址之間的查詢產(chǎn)生沖突。為此,它一方面模糊了遞歸解析器從發(fā)出DNS查詢的客戶端看到的查詢;(2)從DNS層次的上層模糊客戶端IP地址,最終解析查詢。ODNS在現(xiàn)有DNS協(xié)議的上下文中運(yùn)行,允許現(xiàn)有部署的基礎(chǔ)設(shè)施保持不變。通過利用全局DNS系統(tǒng),ODNS將客戶端標(biāo)識與查詢分離開來:客戶端向遞歸解析器發(fā)送加密查詢,遞歸解析器將查詢轉(zhuǎn)發(fā)到可以解析ODNS查詢的權(quán)威DNS服務(wù)器。遞歸解析器永遠(yuǎn)不會看到客戶端查詢的DNS域,而ODNS權(quán)威服務(wù)器永遠(yuǎn)不會看到客戶機(jī)的IP地址。

        ODNS可以立即部署到現(xiàn)有的DNS基礎(chǔ)設(shè)施。ODNS需要對客戶機(jī)的存根解析器以及權(quán)威的DNS服務(wù)器進(jìn)行小的更改。存根解析器接受一個(gè)現(xiàn)有的DNS查詢,對其進(jìn)行加密,并附加一個(gè)特定于ODNS的域,以確保被轉(zhuǎn)發(fā)到權(quán)威的DNS服務(wù)器。權(quán)威DNS服務(wù)器對查詢進(jìn)行解密,并且還必須充當(dāng)遞歸DNS解析器——及時(shí)檢索對應(yīng)于客戶端初始查詢的DNS記錄。ODNS的隱私增強(qiáng)是以性能為代價(jià)的。跟蹤驅(qū)動的評估顯示,任何單個(gè)的未緩存的DNS查找速度都較慢是由于以下兩個(gè)因素:1)加密操作將查找時(shí)間增加了大約2毫秒;2)為每個(gè)查找添加客戶端和權(quán)威服務(wù)器之間的往返時(shí)間。通過設(shè)計(jì)使用任意類型的ODNS來減輕往返時(shí)間延遲的影響。最后,評估表明web頁面加載時(shí)間上的性能開銷是可以忽略的。此外,通過在存根解析器上實(shí)現(xiàn)緩存來減少現(xiàn)有遞歸解析器上的交通負(fù)擔(dān)。

        3 ODNS分析

        ODNS防止對方將每個(gè)DNS查詢與發(fā)出查詢的IP地址相關(guān)聯(lián)。我們假設(shè)一個(gè)對手服務(wù)器可以:(1)竊聽客戶端和遞歸解析器之間的通信,以及遞歸解析器和非優(yōu)化名稱服務(wù)器之間的通信;(2)向任何數(shù)量的DNS運(yùn)營商請求數(shù)據(jù)(使用傳票或搜查令);(3)訪問任何DNS服務(wù)器上的數(shù)據(jù)和日志(如查詢?nèi)罩?。

        ODNS的操作與傳統(tǒng)的DNS類似,但改變了兩個(gè)組件:(1)每個(gè)客戶端運(yùn)行一個(gè)修改后的存根解析器;(2) ODNS運(yùn)行一個(gè)權(quán)威的名稱服務(wù)器,它還充當(dāng)原始DNS查詢的遞歸DNS解析器:客戶端請求的存根解析器混淆域(通過對稱加密),結(jié)果在遞歸解析器中不知道重新查詢域。

        遞歸解析器將客戶端標(biāo)識與被轉(zhuǎn)發(fā)到ODNS權(quán)威服務(wù)器的混淆請求分離開來。ODNS的權(quán)威名稱服務(wù)器對查詢進(jìn)行解密,無法了解誰在請求特定的域。遞歸DNS解析器的操作人員可以看到單個(gè)IP廣播和域名查詢。如果遞歸使用DNS的擴(kuò)展(如EDNS0客戶端子網(wǎng)),權(quán)威解析器的操作人員也可以了解客戶端信息。EDNS0可以向更高的DNS層次(不僅僅是遞歸的DNS解析器)的權(quán)威DNS服務(wù)器顯示用戶的IP地址或子網(wǎng)信息。ODNS向DNS層次結(jié)構(gòu)的不同級別的授權(quán)名稱服務(wù)器隱藏客戶端的IP地址。遞歸DNS解析器可以學(xué)習(xí)客戶端IP地址,但它永遠(yuǎn)看不到查詢的域。ODNS要求客戶端使用自定義本地存根解析器,它從遞歸解析器中隱藏所請求的域。在客戶端運(yùn)行的ODNS存根解析器,在將特定于ODNS的域(例如. ODNS)附加到查詢之前對原始DNS查詢和用于加密的密鑰進(jìn)行加密,這會導(dǎo)致遞歸解析器將加密的do- main名稱轉(zhuǎn)發(fā)到ODNS權(quán)威服務(wù)器上。

        當(dāng)ODNS權(quán)威DNS服務(wù)器接收到DNS查詢時(shí),它將進(jìn)行以下兩各操作步驟:1)解密用于加密域的對稱密鑰;2)用對稱密鑰解密;3)作為傳統(tǒng)的去隱域遞歸解析器。一旦獲得結(jié)果,ODNS權(quán)威服務(wù)器將對響應(yīng)進(jìn)行加密,并將其放置到響應(yīng)的另一個(gè)資源記錄(也稱為OPT)中。權(quán)威服務(wù)器返回解析器的響應(yīng),并將響應(yīng)發(fā)送到客戶機(jī)。正如使用會話密鑰所解釋的,解析器盡管能夠了解客戶端是誰,但仍不能了解客戶端請求的域。

        4 結(jié)語

        DNS查詢可以顯示個(gè)人信息,如IP地址和設(shè)備類型等信息,并允許DNS解析器將這些信息與客戶端IP廣播關(guān)聯(lián)起來,而且需要用戶信任他們的遞歸DNS解析器。在這篇文章中,我們介紹了ODNS,一種將客戶端IP地址與DNS查詢分離的系統(tǒng),ODNS被設(shè)計(jì)成與現(xiàn)有的DNS基礎(chǔ)設(shè)施完全兼容,只需要很少的更改,因此,基于成本方面的考慮,ODNS非常容易為現(xiàn)有DNS服務(wù)提供商所接受。

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