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The Impact of DNSSEC on the Internet Landscape

Wander, Matthäus LSF

In this dissertation we investigate the security deficiencies of the Domain Name System (DNS) and assess the impact of the DNSSEC security extensions. DNS spoofing attacks divert an application to the wrong server, but are also used routinely for blocking access to websites. We provide evidence for systematic DNS spoofing in China and Iran with measurement-based analyses, which allow us to examine the DNS spoofing filters from vantage points outside of the affected networks. Third-parties in other countries can be affected inadvertently by spoofing-based domain filtering, which could be averted with DNSSEC. The security goals of DNSSEC are data integrity and authenticity. A point solution called NSEC3 adds a privacy assertion to DNSSEC, which is supposed to prevent disclosure of the domain namespace as a whole. We present GPU-based attacks on the NSEC3 privacy assertion, which allow efficient recovery of the namespace contents. We demonstrate with active measurements that DNSSEC has found wide adoption after initial hesitation. At server-side, there are more than five million domains signed with DNSSEC. A portion of them is insecure due to insufficient cryptographic key lengths or broken due to maintenance failures. At client-side, we have observed a worldwide increase of DNSSEC validation over the last three years, though not necessarily on the last mile. Deployment of DNSSEC validation on end hosts is impaired by intermediate caching components, which degrade the availability of DNSSEC. However, intermediate caches contribute to the performance and scalability of the Domain Name System, as we show with trace-driven simulations. We suggest that validating end hosts utilize intermediate caches by default but fall back to autonomous name resolution in case of DNSSEC failures.

In dieser Dissertation werden die Sicherheitsdefizite des Domain Name Systems (DNS) untersucht und die Auswirkungen der DNSSEC-Sicherheitserweiterungen bewertet. DNS-Spoofing hat den Zweck eine Anwendung zum falschen Server umzuleiten, wird aber auch regelmäßig eingesetzt, um den Zugang zu Websites zu sperren. Durch messbasierte Analysen wird in dieser Arbeit die systematische Durchführung von DNS-Spoofing-Angriffen in China und im Iran belegt, wobei sich die Messpunkte außerhalb der von den Sperrfiltern betroffenen Netzwerke befinden. Es wird gezeigt, dass Dritte in anderen Ländern durch die Spoofing-basierten Sperrfilter unbeabsichtigt beeinträchtigt werden können, was mit DNSSEC verhindert werden kann. Die Sicherheitsziele von DNSSEC sind Datenintegrität und Authentizität. Die NSEC3-Erweiterung sichert zudem die Privatheit des Domainnamensraums, damit die Inhalte eines DNSSEC-Servers nicht in Gänze ausgelesen werden können. In dieser Arbeit werden GPU-basierte Angriffsmethoden auf die von NSEC3 zugesicherte Privatheit vorgestellt, die eine effiziente Wiederherstellung des Domainnamensraums ermöglichen. Ferner wird mit aktiven Messmethoden die Verbreitung von DNSSEC untersucht, die nach anfänglicher Zurückhaltung deutlich zugenommen hat. Auf der Serverseite gibt es mehr als fünf Millionen mit DNSSEC signierte Domainnamen. Ein Teil davon ist aufgrund von unzureichenden kryptographischen Schlüssellängen unsicher, ein weiterer Teil zudem aufgrund von Wartungsfehlern nicht mit DNSSEC erreichbar. Auf der Clientseite ist der Anteil der DNSSEC-Validierung in den letzten drei Jahren weltweit gestiegen. Allerdings ist hierbei offen, ob die Validierung nahe bei den Endgeräten stattfindet, um unvertraute Kommunikationspfade vollständig abzusichern. Der Einsatz von DNSSEC-Validierung auf Endgeräten wird durch zwischengeschaltete DNS-Cache-Komponenten erschwert, da hierdurch die Verfügbarkeit von DNSSEC beeinträchtigt wird. Allerdings tragen zwischengeschaltete Caches zur Performance und Skalierbarkeit des Domain Name Systems bei, wie in dieser Arbeit mit messbasierten Simulationen gezeigt wird. Daher sollten Endgeräte standardmäßig die vorhandene DNS-Infrastruktur nutzen, bei Validierungsfehlern jedoch selbständig die DNSSEC-Zielserver anfragen, um im Cache gespeicherte, fehlerhafte DNS-Antworten zu umgehen.

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Zitierform:

Wander, Matthäus: The Impact of DNSSEC on the Internet Landscape. 2015.

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