DNSSEC: autenticare le risposte DNS

Nel 2008, il ricercatore Dan Kaminsky ha divulgato un attacco critico contro i resolver DNS. L'attacco sfruttava il campo di soli 16 bit dell'ID di transazione nelle risposte DNS. Inondando un resolver con risposte contraffatte contenenti ID di transazione casuali, un attaccante poteva riuscire statisticamente a trovare una corrispondenza con l'ID di transazione legittimo prima dell'arrivo della risposta reale. Una cache avvelenata reindirizza tutti gli utenti che usano quel resolver verso server controllati dall'attaccante per settimane, fino alla scadenza della cache.

DNSSEC (DNS Security Extensions) aggiunge l'autenticazione crittografica alle risposte DNS. Ogni insieme di record DNS in una zona firmata con DNSSEC è accompagnato da una firma digitale. I resolver che eseguono la validazione verificano queste firme prima di accettare i record. Una risposta contraffatta o modificata avrà una firma non valida e verrà rifiutata. DNSSEC protegge dall'avvelenamento della cache e dalla contraffazione delle risposte, ma non cifra le query DNS.

DNSSEC usa una gerarchia a due chiavi per ogni zona. La chiave di firma della zona (ZSK) viene usata per la firma quotidiana dei singoli insiemi di record DNS. La chiave di firma delle chiavi (KSK) firma solo l'insieme di record DNSKEY, che contiene entrambe le chiavi pubbliche ZSK e KSK. La ZSK può essere sostituita frequentemente, ad esempio ogni mese, mentre la KSK cambia meno spesso, in genere ogni anno, perché l'hash della KSK deve essere registrato nella zona padre e la sostituzione è operativamente complessa.

Ogni insieme di record DNS firmato, chiamato RRset, ha un record RRSIG corrispondente che contiene la firma crittografica dell'RRset. Quando un resolver richiede un record DNS, la risposta include sia il record sia il relativo RRSIG. Il resolver verifica l'RRSIG usando la chiave pubblica della zona. La firma copre il contenuto, il tipo, la classe e il tempo di scadenza del record, impedendo sia le modifiche sia il replay di vecchie firme valide.

La catena di fiducia in DNSSEC viene costruita tramite record Delegation Signer (DS). Quando una zona delega a una zona figlia, la zona padre pubblica un record DS contenente un hash della KSK della zona figlia. Un resolver che si fida della zona padre può verificare che l'hash della KSK della zona figlia corrisponda al record DS, stabilendo così la fiducia nelle firme della zona figlia. Questa catena si estende dalla zona radice DNS, passando per i TLD, fino alle singole zone dei domini.

Ogni zona firmata con DNSSEC pubblica le proprie chiavi pubbliche di firma nei record DNSKEY. In genere sono presenti due record DNSKEY: uno per la ZSK e uno per la KSK. L'hash della chiave pubblica della KSK viene registrato come record DS nella zona padre, ancorando la fiducia nella zona a quella della zona padre. L'hash della KSK della zona radice è incorporato nei resolver che eseguono la validazione come ancora di fiducia definitiva, denominata Root Zone Trust Anchor.

La validazione DNSSEC inizia dalla zona radice, la cui ancora di fiducia KSK è incorporata nei resolver. La DNSKEY della zona radice viene usata per verificare il relativo RRSIG, che autentica i record DS dei TLD come .com. La DNSKEY della zona .com verifica il relativo RRSIG sui record DS dei singoli domini. Questa catena di verifica crittografica si estende dalla radice al dominio richiesto, garantendo l'autenticazione di ogni collegamento.

Quando un resolver che esegue la validazione DNSSEC riceve una risposta, verifica l'intera catena di fiducia. Recupera i record DNSKEY, verifica le firme RRSIG, segue i record DS fino all'ancora radice e controlla i tempi di scadenza delle firme. Se la validazione non riesce, il resolver restituisce un errore SERVFAIL invece dei record potenzialmente contraffatti. La maggior parte dei principali resolver pubblici, inclusi 1.1.1.1 di Cloudflare e 8.8.8.8 di Google, esegue la validazione DNSSEC.

L'adozione di DNSSEC è stata lenta nonostante i vantaggi in termini di sicurezza. La sostituzione delle chiavi richiede il coordinamento tra gli operatori delle zone e i registri delle zone padre. Un errore durante la sostituzione della KSK può rendere irraggiungibile l'intera zona. La sostituzione della KSK della zona radice di ICANN nel 2019 ha richiesto anni di preparazione. Le dimensioni delle zone aumentano significativamente a causa delle firme. Gli operatori devono implementare la sostituzione automatica delle chiavi e il monitoraggio. Queste complessità operative hanno portato molti operatori di domini più piccoli a evitare DNSSEC.

È comune ritenere erroneamente che DNSSEC garantisca la privacy delle query DNS. Non è così. DNSSEC autentica solo le risposte; query e risposte viaggiano comunque come pacchetti UDP in chiaro sulla porta 53. Chiunque monitori la rete può ancora vedere ogni nome di dominio richiesto. DNS-over-TLS (DoT) e DNS-over-HTTPS (DoH) garantiscono la privacy delle query cifrando il traffico DNS. DNSSEC e DoH/DoT sono complementari: il primo fornisce autenticità, mentre gli altri garantiscono la riservatezza.

Nel 2024, circa il 90 per cento della zona radice DNS e dei principali TLD è firmato con DNSSEC. Tuttavia, solo il 20-30 per cento circa dei singoli nomi di dominio è firmato. L'adozione della validazione DNSSEC da parte di browser e applicazioni è disomogenea. Il vantaggio in termini di sicurezza di DNSSEC è massimo quando viene combinato con DANE (DNS-Based Authentication of Named Entities), che usa DNSSEC per pubblicare le impronte digitali dei certificati TLS e consente ai client di verificare i certificati senza dipendere esclusivamente dalle CA.

DNSSEC aggiunge firme crittografiche alle risposte DNS per impedire l'avvelenamento della cache e la contraffazione delle risposte. Le ZSK firmano gli insiemi di record; le KSK firmano i record DNSKEY; i record DS collegano la fiducia tra le zone padre e figlie. La validazione parte dall'ancora di fiducia della zona radice incorporata nel resolver. DNSSEC non cifra il traffico DNS; DoH e DoT garantiscono la privacy, mentre DNSSEC fornisce l'autenticità. La complessità operativa, inclusa la sostituzione delle chiavi, ha rallentato l'adozione su larga scala.