[論文レビュー] Security of the DNS Protocol - Implementation and Weaknesses Analyses of DNSSEC

Kaouthar Chetioui, Ghizlane Orhanou+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2012

IPv6, Mobility, Handover, Networks, Security被引用数 3

ひとこと要約

この論文はDNSプロトコルのセキュリティを分析し、データ整合性と送信元認証を保証するように設計された暗号拡張機能であるDNSSECの効果を評価している。公開鍵技術を用いた暗号基盤を持つが、キーマネージメントの複雑さやキャッシュポイズニングへの感受性といった、実装上の欠陥と根本的な弱みが指摘されている。

ABSTRACT

Today, Internet offers many critical applications. So, it becomes very crucial for Internet service providers to ensure traceability of operations and to secure data exchange. Since all these communications are based on the use of the Domain Name System (DNS) protocol, it becomes necessary to think to enhance and secure it by proposing a secure version of this protocol that can correct the whole or a part of the DNS protocol weaknesses and vulnerabilities. In this context, DNSsec was created by the IETF to ensure the integrity of DNS data and authentication of the source of such data. DNSsec is based on the key cryptography public to provide different security services. In the present paper, we will present first the DNS protocol and its weaknesses. After that, we will be interested in studying the DNSsec implementation and data exchange, and then give a deep analysis of its weaknesses.

研究の動機と目的

• インターネットセキュリティを損なうDNSプロトコルの深刻な脆弱性および弱みを特定すること。
• DNSデータの整合性と送信元認証を確保するためのDNSSECの有効性を評価すること。
• DNSSECの展開における実装上の課題と暗号的制限を分析すること。
• IETFの標準に準拠しているにもかかわらず、DNSSECの実世界におけるセキュリティ体制を包括的に評価すること。

提案手法

• キャッシュポイズニングやデータ改ざんを含む、DNSプロトコルの既知のセキュリティ欠陥を詳細にレビューすること。
• 公開鍵署名と信頼チェーン検証といった暗号メカニズムに焦点を当てたDNSSECアーキテクチャの検討。
• キーロールオーバー生成、署名作成、検証ワークフローを含むDNSSECの実装プロセスの分析。
• キーロールオーバーの複雑さや信頼アンカーへの依存といった、DNSSECの具体的な弱みを特定・議論すること。
• 攻撃表面や展開時の障害ポイントを明確にするために、図式化とプロトコルフロー解析を用いること。
• 脅威モデルと攻撃表面分析を通じて、DNSSECの設計選択の実用的セキュリティインパクトを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 従来のDNSプロトコルに存在する主なセキュリティ的弱みは何か。これらが安全な拡張を必要とする理由は何か。
• RQ2 DNSSECは公開鍵暗号技術を用いて、どのようにデータ整合性と送信元認証を実現しているか。
• RQ3 DNSSECを大規模に展開するにあたり、重大な実装上の欠陥と運用上の課題は何か。
• RQ4 DNSSECは、キャッシュポイズニングやスプーフィングといった既知のDNS脆弱性をどの程度軽減できるか。
• RQ5 暗号的保護があるにもかかわらず、DNSSECの設計に内在する制限が、全体的な効果を低下させる要因となるのはなぜか。

主な発見

• DNSSECは公開鍵暗号技術を用いてDNS応答を暗号的に署名することにより、キャッシュポイズニングやデータ改ざんを効果的に防止する。
• セキュリティ目標を有しているものの、特にキーロールオーバーや信頼アンカーの配布において、キーマネジメントの複雑さが深刻な問題を引き起こしている。
• 計算処理のオーバーヘッドとパケットサイズの増大により、DNSSECはサービス拒否攻撃に対して感受性が高い。
• DNSSECバリデーターやリゾルバにおける実装上の欠陥により、セキュリティチェックが回避され、信頼チェーンが損なわれるおそれがある。
• 外部の信頼アンカーに依存することで、単一障害点と信頼仮定が生じ、攻撃者に悪用される可能性がある。
• 本論文は、DNSSECがDNSセキュリティを向上させることを結論づけるが、実世界での展開は使いやすさ、パフォーマンス、設定の問題によって妨げられていると結論づけている。