加入收藏 | 设为首页
  1954年创刊
工业和信息化部主管
人民邮电出版社主办
  首页  关于期刊  编委会  投稿须知  广告咨询  期刊订阅  会议活动  通信图书  联系我们
·运营·       电信技术, 2016, 1(1): 64-67
doi: 10.3969/j.issn.1000-1247.2016.01.015
基于旁路抢答机制的异网DNS管控实践
巫俊峰,1, 沈瀚,2
1 中国移动通信集团江苏有限公司
2 中国移动通信集团江苏有限公司无锡分公司
 引用本文:
巫俊峰, 沈瀚. 基于旁路抢答机制的异网DNS管控实践. 电信技术[J], 2016, 1(1): 64-67 doi:10.3969/j.issn.1000-1247.2016.01.015
. . Telecommunications Technology[J], 2016, 1(1): 64-67 doi:10.3969/j.issn.1000-1247.2016.01.015

【摘要】 

ISP网络存在着一定比例的异网DNS流量,不仅会降低用户上网体验,带来安全风险,而且对中小ISP而言提高了流量结算成本。对异网DNS的产生来源、DNS管控技术进行分析后,最终选择基于旁路抢答机制的异网DNS重定向系统进行部署,该实践为ISP合理管控宽带用户终端发出的DNS请求流量提供参考。

【关键词】  重定向 ; DNS管控 ; DNS劫持 ; 外网DNS
【Abstract】
1 异网DNS现状分析
1 异网DNS现状分析

DNS是互联网的入口,DNS请求发生在用户访问互联网的第一环节,ICP内容资源、CDN等都依赖于DNS的正确调度才能将用户流量引导到最合适的资源节点。正常情况下用户终端应该使用ISP分配的官方DNS,然而用户终端设置的DNS由用户自身决定,不处于ISP可控范围。现网流量监测系统发现ISP网络存在着一定比例的异网DNS流量,配置不合适的异网DNS不仅会降低用户上网体验,带来安全风险,对中小ISP而言还提高了流量结算成本。如何选择一种最优的技术方案,对异网DNS流量进行有效管控,实现资源调度的优化,是文中重点论述的问题。

1.1 异网DNS来源和影响分析
1.1 异网DNS来源和影响分析

异网DNS流量的主要来源如下。

● 策反转网的用户未修改DNS配置:专线用户情况尤为突出,用户由于缺乏专业网管技术人员,转网时只调通网络,而不重视配置调优,转网后仍使用原运营商的DNS,常常在报障网速慢后才发现DNS配置错误。

● 用户自主修改DNS:第三方公众DNS借助网络广泛宣传,部分用户盲目迷信网上教程,手工修改路由器或本机的DNS配置为谷歌DNS 8.8.8.8、 114 DNS等公众DNS,造成内容资源访问时“舍近求远”,难以实现本网已引入资源的精准调度。

● 用户被动修改DNS:部分互联网公司借助终端软件积极推行自己的DNS,用户在不知情的情况下,DNS被一些声称能优化网络和修复网络的软件所修改,如360 DNS优选、腾讯DNS优选等。

● 用户DNS被黑客劫持:黑客利用路由器存在弱口令、安全漏洞、恶意代码等将用户路由器或终端电脑上的DNS篡改为黑客所控制的非法DNS。当不知情的用户使用非法DNS访问网上银行或购物网站等敏感网站时,可能被指向假冒的欺诈网页,造成信息泄露和重大损失。

● 某些互联网产品在出厂时内置了DNS:如各类电视盒子、免费Wi-Fi等设备可能内置了公共DNS。

以上原因导致了异网DNS的存在,而使用不合理的异网DNS进行域名解析,会造成解析时间长、解析成功率降低、调度准确性降低等诸多问题,甚至带来安全风险。

1.2 异网DNS的流量占比
1.2 异网DNS的流量占比

现网监测数据表明城域网中有10%~15%的DNS递归请求去往异网DNS,而异网DNS流量中谷歌DNS又占据着较大份额。

1.3 异网DNS管控目标
1.3 异网DNS管控目标

逐个通知客户变更DNS是一项棘手而低效的工作,迫切需要有一种技术手段,能将流向异网DNS的请求重新引导回ISP官方DNS,实现异网DNS请求的网内解析,达到如下的管控目标:

● 对异网DNS(不可信DNS)的解析请求返回ISP官方DNS的最佳解析结果,实现DNS请求100%可管控;

● 所有操作和处理过程均在用户无感知和不影响使用的情况下完成;

● 可实现调度策略的灵活配置,能针对具体用户IP和DNS进行定向调度;

● 优化用户体验,降低安全风险的同时,缩减网间流量结算成本。

2 异网DNS管控技术探讨
2 异网DNS管控技术探讨
2.1 路由牵引方式
2.1 路由牵引方式

路由牵引方式首先需要获知异网DNS的IP地址,再通过路由发布的方式将这些IP指定ISP官方DNS,用户访问这些特定IP的DNS请求将被牵引至运营商DNS, 从而实现对异网DNS流量的拦截。

优势:部署快,现网无需新增设备投资和调整网络。

劣势:仅能覆盖已知的异网DNS,未知DNS不能覆盖,存在路由广播合法性风险。

2.2 旁路抢答方式(分光镜像+抢先应答)
2.2 旁路抢答方式(分光镜像+抢先应答)

通过分光镜像方式采集53端口的DNS请求给重定向系统,针对流向异网DNS的递归请求,由DNS重定向系统伪装异网DNS,以抢先应答方式返回本地DNS的网内解析结果。

图1所示,在ISP出口通过镜像或分光方式采集DNS请求,送给“DNS重定向安全装置”,由“DNS重定向安全装置”从DNS报文中提取DNS服务器地址,针对用户终端发出的DNS请求报文,根据事先定义的DNS服务器白名单进行逻辑决策,如果DNS服务器地址不是白名单之内的异网DNS,去往该异网DNS的所有域名请求通过Forward机制重新引导回ISP 官方DNS,“DNS重定向安全装置”获得解析结果后,立刻构造一个新的DNS响应报文,改用用户请求的异网DNS服务器地址作为源IP,以抢先应答方式回复用户;而去往白名单的本网及可信DNS请求不做任何处理,直接放行。“DNS重定向安全装置”有类似缓存的功能,可以存储本网DNS的解析结果。所以在系统稳定运行后可以进行微秒级响应,在用户配置的异网DNS之前优先返回给用户解析结果,用户会自动抛弃后收到的DNS响应。

优势:可以覆盖所有异网DNS流量,无单点故障隐患。

缺点:需要新增设备投资,隐蔽性稍差,用户收到两份DNS应答。

2.3 PBR策略路由方式
2.3 PBR策略路由方式

在ISP出口设备配置策略路由,将53端口流量策略路由至网内,指向专门部署的DNS重定向系统,DNS重定向系统向ISP官方DNS发起解析请求并获取到解析结果,最后由DNS重定向系统把结果返回给用户。DNS重定向系统在返回给用户的应答报文中,使用用户请求报文的目的地址作为源地址,实现异网DNS无感知优化,处理流程如图2所示。

优势:可以覆盖所有异网DNS流量,隐蔽性强,DNS调度优化成功率高。

缺点:省网网络设备要配置策略路由,策略复杂,需要新增设备投资,DNS重定向系统串接在网络中,存在单点故障。

2.4 三种异网DNS管控技术比较
2.4 三种异网DNS管控技术比较

三种异网DNS管控技术比较见表1

综合以上方案,推荐采用旁路抢答方式作为首选部署方案。

3 旁路抢答DNS重定向系统的部署实施
3 旁路抢答DNS重定向系统的部署实施

2014年4月起联合南京信风公司在江苏无锡城域网进行了试点测试,借助无锡城域网两台核心设备上行链路中已经部署过的DPI系统,提取出53端口的DNS流量,复制给DNS重定向系统。


DNS流量复制+抢先应答方式


PBR策略路由方式

表1
三种异网DNS管控技术比较
表2
DNS重定向系统配置
3.1 DNS重定向系统配置
3.1 DNS重定向系统配置

DNS重定向系统配置见表2

以上信风公司服务器配置可支持50万QPS处理能力。

3.2 DNS重定向安全装置功能模块及处理流程
3.2 DNS重定向安全装置功能模块及处理流程

经过不断测试改良,完善的“DNS重定向安全装置”应包括如下功能模块。

(1)接收解析模块

接收通过镜像或分光方式复制过来的DNS流量,从DNS报文中解析出DNS 服务器地址、用户请求源IP、用户请求域名、是用户终端发出的递归请求还是DNS服务器发出的迭代请求。

(2)判断模块

仅处理用户终端发出的递归请求,不处理DNS服务器发出的迭代请求。

再根据内置的规则先判断DNS 服务器地址是否是可信地址,再判读用户请求源IP是否属于直接放行地址。

系统将DNS服务器分为可信DNS(或称合法DNS)和非可信DNS两类。DNS服务器白名单中的都是可信DNS,包括ISP自建的本地DNS、ISP认可组织内部DNS等,白名单的描述形式可以是多个IP地址段的集合。发往DNS白名单的解析请求直接放行。

非可信DNS是不在DNS白名单中的所有其他DNS,默认为异网所有的DNS。发往非可信DNS的解析请求原则上都将被转发处理模块处理,除非源IP属于请求源IP白名单。

为满足用户实际需要,还应设定DNS请求源IP白名单,这些源IP发起的请求不管DNS 服务器地址可信或非可信,都将采取直接放行策略。


DNS重定向安全装置业务流程

(3)查询模块

针对没有命中DNS白名单或没有命中DNS请求源IP白名单的解析请求,将通过自身迭代查询以获取域名数据对应的IP地址(也可以通过Forward机制转发给ISP自建的可信本地DNS以加快查询速度)。

(4)DNS缓存模块

可以存储热点域名的解析结果,进行微秒级响应。

(5)发送模块

从ISP自建的本地DNS获得解析结果后,立刻构造一个新的DNS响应报文,改用非可信DNS服务器地址作为源IP,以抢先应答方式回复用户。

相应的业务流程如图3所示。

4 DNS重定向系统的应用效果
4 DNS重定向系统的应用效果

无锡移动部署异网DNS重定向系统后,成功地将流向异网DNS的请求重定向回本省官方DNS。监控数据显示,城域网中原有13%到异网DNS的请求,全部被DNS重定向系统Forward给省内官方DNS,DNS流量得到百分之百管控。


未使用DNS重定向前


使用DNS重定向后

4.1 质量角度评估
4.1 质量角度评估

基于DNS旁路抢答的DNS重定向系统提升了现有流量调度系统的有效性,不管用户使用什么DNS,都能将解析结果自动修正指向到网内资源,并且DNS解析响应时间大大降低,试点地市再未接到集团用户因配置异网DNS而引发的网络慢类投诉。

www.youku.com资源已经引入移动网内,没有使用DNS重定向系统前,如图4所示,谷歌DNS 8.8.8.8将www. youku.com错误调度至网外的青岛联通IP 119.167.145.19, DNS解析时延高达40ms。

使用DNS重定向系统后,如图5所示,谷歌DNS 8.8.8.8的解析结果被纠正为无锡移动网内地址221.181.195.121,DNS解析时延由40ms下降到1ms。

据拨测系统统计,DNS重定向优化后,热点网页打开时间比优化前缩短了39%。

4.2 成本角度评估
4.2 成本角度评估

异网流量下降明显,监控数据显示,对原来那些设置为异网D N S的用户而言,其流量本网率从92.81%上升到98.83%,其异网流量下降约6个百分点,达到了正确引导用户访问本网资源的预期效果。

4.3 安全角度评估

重定向系统屏蔽了黑客DNS,用户信息安全风险降低。

5 结束语
5 结束语

基于DNS旁路抢答的异网DNS重定向系统,可让ISP合理管控域域网宽带用户终端发出的DNS请求流量,使用合法DNS以抢先应答的方式代替非可信DNS来回复用户解析请求,规避黑客DNS给用户带来的安全风险,有效提升了流量调度系统的准确性,降低了运营商的流量结算成本。

本技术方案能覆盖所有终端用户,不局限操作系统和设备类型,也不需要用户手工干涉,在用户无感知的情况下保护了域名数据安全,已经被申请为专利,对宽带电信运营商具有普遍适用性和推广价值。

The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。
参考文献

[1]
孔政姜秀柱 . DNS欺骗原理及其防御方案[J]. 计算机工程, 20102
资源
PDF下载数    
RichHTML 浏览数    
摘要点击数    

分享
导出

相关文章:
关键词(key words)
重定向
DNS管控
DNS劫持
外网DNS


作者
巫俊峰
沈瀚

诚聘英才 | 联系我们 | 广告咨询 | 关于我们
您是本站第位访问者
版权所有 © 2015 《电信技术》编辑部
地址:北京市丰台区成寿寺路11号邮电出版大厦8楼 邮编:100078
电话:010-81055469;传真:010-81055594;E-mail:ttm@bjxintong.com.cn