DNS系统原理及漏洞利用分析

原文描述了基于IP协议的两台计算机之间通信的前提是需要IP地址，而为了方便记忆，我们更习惯于使用域名而非IP地址进行访问，这就需要DNS系统来完成域名的解析。接下来，文章详细解释了DNS的工作原理及其组成部分。

在互联网的世界里，计算机之间的通信依赖于IP协议，这就像我们的社交活动需要遵循一定的规则一样。但每台计算机都有自己的“网络地址”，也就是IP地址，记忆起来相对复杂。为了解决这个问题，我们更倾向于记住像

DNS系统是一个分布式数据库，存储着域名与IP地址之间的映射关系。在互联网上，要实现两台计算机的通信，首先需要通过DNS系统完成域名的解析和IP地址的转换。由于互联网上的计算机数量庞大，所有的DNS记录无法由一台服务器处理。全球的DNS被划分为多个小记录集，称为“域”。每个域包含的记录数量仍然可能很大，所以域又被划分为更小的子集——“区”。这样，所有的域名和IP映射条目就由许多DNS服务器共同存储和管理。

当我们想要访问某个网站时，我们的计算机首先会向本地DNS服务器发起查询请求。如果本地DNS服务器无法解析该域名，它会向其他DNS服务器发起查询，直到找到对应的IP地址。这个过程就像是在电话黄页中查找某个公司的电话号码一样。在这个过程中，涉及到几种不同类型的DNS服务器，包括域名解析服务器、根域名服务器、顶级域名服务器和权限域名服务器等。它们各自承担着不同的职责，共同完成了域名的解析过程。

DNS服务还有两种类型：递归DNS服务和权限DNS服务。递归DNS服务会响应DNS查询并向权限域名服务发起域名条目查询，而权限DNS服务则存储着特定的DNS条目，无需再向其他服务器查询。还有公共DNS和私有DNS之分。公共DNS用于公众在互联网问的服务器，而私有DNS则用于存储不希望公开到互联网上的企业内部服务器的域名和IP。值得注意的是，无论是公共DNS还是私有DNS，对其的访问通常都不需要进行身份验证。

当我们尝试访问某个网站时，例如输入

一、引言

当我们访问网络上的不同域名时，例如

二、DNS解析过程

当我们访问

1. 首先检查本地DNS缓存中是否已存储该域名的IP地址。如果有，则直接使用该IP地址访问网站。

2. 如果本地DNS缓存中没有该域名的IP地址，则向递归DNS服务器发起查询请求。ISP服务商通常负责建设和运维这些递归DNS服务器。

3. 递归DNS服务器自身具备缓存功能。如果其缓存中有用户查询的IP地址，则直接返回给用户；否则，将向其他DNS服务器发起查询。

4. 下一站是TLD域名服务器，即存储.cn地址的服务器。它会响应查询请求，并可能向正确的权限域名服务器转发查询。

5. 权限域名服务器返回

6. 用户计算机的本地DNS服务获取该IP地址并实施访问，同时在本地缓存中记录该域名的IP地址及其生存时间（TTL）。若用户在TTL时间内再次访问该域名，则无需再次查询。

三、DNS查询的分类

DNS查询包括三种类型：递归查询、迭代查询和非递归查询。计算机向DNS服务器请求返回IP地址时，会根据查询类型选择不同的查询方式。理解这些查询类型有助于我们更好地理解DNS的工作机制。

四、DNS缓存的重要性与类型

为了加快DNS请求响应速度并减少在互联网上占用的带宽，计算机通常会存储域名-IP映射库，即DNS缓存。DNS缓存也存在一些问题，如信息更新延迟和可能受到攻击。浏览器和操作系统通常都内置了DNS缓存功能，而递归DNS服务器中也存在DNS缓存。了解不同类型的DNS缓存对于网络管理和安全防护至关重要。

五、DNS的常见漏洞与攻击方式

用户内部DNS服务器存储了内部域名与IP信息，攻击者可能利用这些信息在内部网络中进行探测。DNS缓存可能不一致或被篡改，导致用户被诱导到错误的服务器。攻击者还可能利用DNS服务器的递归转发功能创建内外网之间的隐通道来泄露数据。了解这些漏洞和攻击方式对于网络安全至关重要。例如，攻击者控制某台计算机后，可以利用内网DNS服务查找重要服务器信息，甚至发起DNS区传输攻击。

在Windows操作系统环境下，实施某些攻击的操作流程如下：

打开命令提示符（通过按下Ctrl+Esc组合键，然后输入“cmd”并回车）。输入“ipconfig”命令后，你将看到当前计算机所在的域名、IP地址以及其他诸多信息。这些信息在后续的命令操作中将会用到。

接下来，键入“nslookup [IP]”命令，你将看到正在响应请求的DNS服务器名称。如果已知名称，将会显示列出名称和IP地址的DNS记录。再输入“nslookup -type=soa [当前计算机所在域名]”，这个命令将返回当前计算机的权限DNS服务器信息。如果你试图渗透网络，这些信息可能会给你带来便利。通过执行“nslookup -type=MX [当前计算机所在域名]”命令，攻击者可以准确获知网内邮件服务器的IP信息。

当用户尝试访问某个网站时，他们的计算机将在DNS服务器中查询该网站的IP地址。如果DNS服务器缓存中有该网站的记录，就会直接返回IP地址。如果没有，则会向上游DNS服务器查询并将结果中继给最终用户，同时缓存该信息以供未来使用。目前已知的攻击中，攻击者已经能够伪造DNS响应信息，使其看起来像是来自合法的DNS服务器。这是通过利用DNS的三个弱点实现的：

一是DNS对上游服务器的响应认证非常弱，响应信息中仅包含事务ID即可。实际上，猜测正确的事务ID的技术难度并不大。二是DNS服务器可以同时响应多个查询请求，这使得攻击者可以同时对多个事务ID进行猜测，类似于暴力破解密码的思路。三是DNS使用的IP连接很容易被伪造。这意味着攻击者可以从一台计算机向DNS服务器发送流量，使其看起来像来自另一台计算机。不幸是，DNS正是容易被伪造的IP连接类型之一。一旦攻击者成功伪造了DNS响应消息，他们就可以篡改接收端DNS服务器的缓存记录。例如，通过更改用户单位DNS服务器的相关记录，攻击者可以将用户诱导至假冒的服务器，骗取用户在假冒的登录页面上输入账号和密码信息。更有耐心的攻击者甚至可能将真实流量转发到真实服务器，从而使用户无法察觉攻击正在进行。获取用户身份信息后，攻击者可以尝试在其他系统上使用这些信息或直接出售这些信息。

虽然DNS技术已经存在很长时间且每台互联网计算机都依赖它，但利用DNS进行内网探测、流量劫持以及创建隐蔽通道窃取数据等仍是可能存在的安全问题。幸运的是，目前已有大量技术可以通过监控DNS服务器并应用安全数据分析来检测并阻止这些攻击。