정보보안 - DNS(Domain Name System)

July 8, 2021

DNS (Domain Name System)

개요
- DNS 는 프로토콜이라기 보다는 인터넷 네임체계를 규정하는 거대한 시스템
  - www.google.com : 사람은 문자형태로 입력
  - 192.168.0.1 : 컴퓨터가 알아볼 수 있는 형태
  - DNS : 사람과 컴퓨터가 알아볼 수 있는 형태로 변환해주는 체계
과정
- User -> DNS Client PC WebServer
  - User : 네임 입력
- User DNS -> Client PC WebServer
  - DNS 역할
  - DNS : 네임 요청처리
  - DNS : 주소 변환
- User DNS Client PC -> WebServer
  - Client PC : 자원요청
  - WebServer : 요청처리
- User DNS Client PC <- WebServer
  - WebServer : 응답생성
  - Client PC : 응답처리
  - User : 자원접근

기능

네임 공간 정의 (네임구조)

계층구조 예시 : www.google.com (계층구조)
- com : 최상위 도메인 (TLDs) 공간
  - google : 2단계 도메인
루트서버 (전 세계 13개정도가 있음)
- 도메인에 대한 정보를 가지고 있지 않음
- 자신의 권한을 다른 서버들에게 위임, 서버만 참조
- .com : TLDs
  - .google : 2단계 도메인
  - .naver : 2단계 도메인
    - blog : 하위도메인
    - cafe : 하위도메인
    - mail : 하위도메인
- .edu : TLDs
  - .skku : 2단계 도메인
- .net : TLDs
  - .daum : 2단계 도메인
DNS 서버
- 도메인을 담당하는 호스트
- 저장되는 데이터
  - 자원 레코드 (Resource Record, RR)
    - www.google.com = 192.168.xx.xx
  - 마스터 파일 (Zone 파일)
    - 도메인에 대한 정보를 가지고 있음
    - RR(복수개) 들을 관리
    - RR의 추가, 변경, 삭제
      - music.google.com = 192.168.xx.xx
Zone : 도메인을 관리하는 단위 (영역)
- DNS 서버(네임서버) 하나가 책임이나 권한을 가지는 영역
- 도메인은 위임을 통해 관리가 가능한 단위로 분할 가능

자원 레코드 (Resource Record, RR)

DNS 서버는 모든 데이터를 RR로 정의해서 저장

네임 (0~32)
- 도메인 혹은 Zone Name

유형(Type) (0~16)

클래스 (16~32)

유형(Type)

유형값

문자코드

RR유형

주소 (IPv4)

AAAA

주소 (IPv6)

네임서버 (이름)

CNAME

정규네임 (Canonical)

SoA

권한개시정보 (DNS Zone 정보)

모든 Zone 은 하나의 SoA 레코드를 가지고 있음

PTR

포인터 (다른 위치를 가리킴, 역방향 변환 이용)

메일 교환 (도메인으로 들어오는 이메일 처리를 위한 장비 이름 명시)

TXT

문자열

클래스

1	IN (Internet, 가장많이 사용)

2	Unassigned (할당되지 않음)

3	CH (Chaos)

4	HS (Hesiod)

유지시간 (0~32)
- 레코드를 읽은 장비가 캐시에 얼마동안 정보를 유지해야 하는지 명시
데이터 길이 (0~32)
- 자원에 대한 데이터 크기

데이터 (0~32)

실제 데이터

  이름 : www.google.com
  유형 : 1
  TTL (Time To Live) :
  Size :
  호스트 : 192.168.170.10
  ...

DNS 서버
- Master
- Slave
DNS 메시지 구조
- 사용자가 DNS 서버에 질의했을 때 받는 메시지
  - Header (12 Bytes)
    - 메시지 유형 설명
  - Question (가변)
    - 질의 정보
  - Answer (가변)
    - 질문에 대한 답변 RR
  - Authority (가변)
    - 권한 네임서버를 가리키는 하나 이상의 RR 포함
  - Additional (가변)
    - 질의와 관련된 부가정보를 나타내는 하나 이상의 RR

네임 등록
- IP 주소 (예:192.168.0.10) 에 웹서버를 구축한 경우
  - 이름 www.abc.com 으로 접근시키기 위해서 네임 등록
  - abc.com 도메인 공간 안에서는 마음대로 등록 가능
    - cafe.abc.com
    - blog.abc.com
    - …
네임 변환
- 사용자가 www.abc.com 으로 접근했을 경우
  - IP 주소 192.168.0.10 으로 변환시켜줌
- DNS 네임 변환 과정
  - DNS => Client / Server 가 존재
    - 주소 => 이름
    - 이름 => 주소
    - Resolver (변환기) : 네임서버에 질의를 수행하는 SW / 모듈
  - 반복적 해석 (변환) : Iterative Query
    - Authoritative 서버에 질의할 경우
    - User -> 루트 NS .Com 담당 NS google 담당 NS
      - google.com 변환 요청
    - User <- 루트 NS .Com 담당 NS google 담당 NS
      - com 담당 네임서버 주소
    - User -> .Com 담당 NS google 담당 NS
      - google.com 변환 요청
    - User <- .Com 담당 NS google 담당 NS
      - google.com 담당 NS 주소
    - User -> google 담당 NS
      - google.com 변환 요청
    - User <- google 담당 NS
      - google.com IP 주소
  - 재귀적 해석 (변환) : Recursive Query
    - Recursive 서버에 질의할 경우
    - 중간 과정의 네임서버들이 모두 재귀적 변환을 허용해야 함
      - 실제로는 그렇지 않음.
    - User -> 루트 NS .Com 담당 NS google 담당 NS
      - google.com 변환 요청
    - User 루트 NS -> .Com 담당 NS google 담당 NS
      - google.com 변환 요청
    - User 루트 NS .Com 담당 NS -> google 담당 NS
      - google.com 변환 요청
    - User 루트 NS .Com 담당 NS <- google 담당 NS
      - google.com IP 주소
    - User 루트 NS <- .Com 담당 NS google 담당 NS
      - google.com IP 주소
    - User <- 루트 NS .Com 담당 NS google 담당 NS
      - google.com IP 주소
  - 일반적인 DNS 네임 변환 과정
    - 반복적(Iterative) 변환과 재귀적(Recursive) 변환을 함께 사용함
    - DNS 서버의 종류
      - Recursive DNS Server : 조건이 만족될 때까지 반복적으로 처리
      - Authoritative DNS Server (권한서버)
        
        Root Server, .Com NS, google NS 등 특정 도메인 영역 (Zone) 과 권한을 가지고 있는 서버
      - Cache : 캐시에 저장된 정보를 제공
      - ISP 업체 (KT, SKT … ) 가 제공하는 서버
    - Recursive Query 순서
      - DNS Cache 검색
        
        자신에게 도메인 정보가 없을 시 DB를 검색하거나 타 서버에 요청해야 하나 시간이 오래 걸림
        
        캐시로 저장
        
        속도는 빠르나 잘못된 정보를 매핑할 수 있음
        
        양성 캐싱(positive caching) : 한 번 질의 된 도메인 네임과 해당 IP 주소를 캐시에 유지하여 같은 질의가 올 때 캐시에서 응답해 주는 것
        
        음성 캐싱(negative caching) : 잘못된 도메인에 관한 요청을 캐싱하여 불필요한 트래픽과 지연을 줄이는 역할
      - hosts 파일 검색
        
        host 명 : IP 주소 정보를 담고 있는 파일
        
        /etc/hosts (리눅스) / hosts.ics (Internet Connection Sharing 기능 - 윈도우)
        
        파밍사이트 접속유도를 위해 공격자가 목표로 하는 파일
        
        변조 위험성이 큼
      - DNS 서버 질의
        
        Recursive DNS Server
        
        Authoritative DNS Server
    - 일반적인 과정
      - 재귀적 질의
        
        사용자가 브라우저에 URL 입력 : comps.googleex.edu
        
        Resolver : 사용자 DNS 클라이언트 소프트웨어
        
        PC 내 Resolver 가 PC 내 Cache 확인
        
        Resolver 가 로컬네임서버에 (Recursive DNS Server) 재귀적 질의
        
        로컬네임서버가 Cache 확인
      - 반복적 질의
        
        로컬네임서버가 루트서버에 질의
        
        루트서버가 .edu 네임서버 주소를 전달
        
        로컬네임서버가 .edu 네임서버에 질의
        
        .edu 네임서버가 .googleex 네임서버 주소를 전달
        
        로컬네임서버가 .googleex 네임서버에 질의
        
        .googleex 네임서버가 comps.googleex.edu 네임서버 주소를 전달
        
        로컬네임서버가 comps.googleex.edu 네임서버에 질의
        
        comps.googleex.edu IP 주소를 전달
      - 재귀적 질의
        
        로컬네임서버가 Cache 갱신
        
        로컬네임서버가 Resolver 에게 IP 전달
        
        Resolver 가 Cache 갱신
        
        Resolver 가 사용자에게 IP 주소를 전달
        
        사용자 브라우저가 IP 주소로 HTTP 요청

리눅스 네임서버 설정파일

/etc/resolv.conf : 기본 네임 서버 설정정보

resolver : 질의 변환기, 재귀적 질의

cat /etc/resolv.conf

      domain localdomain
      search localdomain
      nameserver 192.168.172.1 // 기본 네임서버 주소

/etc/hosts : 도메인/호스트명과 IP주소 매핑 정보
- hosts 파일은 대부분의 운영체제에 존재한다.
- cat /etc/hosts
```
      192.168.10.100 www.abc.com
      ...
```

/etc/host.conf : DNS 질의 순서를 지정

cat /etc/host.conf

      order hosts, bind // hosts 파일에 먼저 질의하고, bind(nameserver) 에 질의

DNS 패킷 분석

개요

DNS Message 는 Query 패킷, Response 패킷이 있다.

DNS Message 구조는 아래와 같다.

Header

ID : 패킷 식별자 (요청-응답 쌍)

OPcode

RCODE : Flag

QR (Query/Response)
- DNS 메세지가 DNS 질의(0),DNS 응답(1) 인지를 구분
Op code (Operation code) : 4 비트
- 0 : 표준 질의 또는 표준 질의에 대한 응답
- 1 : 역 질의 (Inverse Query)
- 2 : 서버의 상태 요구
- 4 : 통지
- 5 : 갱신
AA (Authoritative Answer, 책임 플래그)
- DNS 응답 메세지에 만 사용됨
- 1 : 네임서버 권한이 인정된 서버일 때
TC (Truncated)
- 512 바이트 초과 여부
- 1 : 응답메세지가 512 바이트 이상이라서 512로 짤리어짐
  - 이 경우에 클라이언트는 TCP 포트를 통해 질의를 재전송하게 됨
RD (Recursion Desired, 재귀 요구 플래그)
- 1 : 클라이언트가 재귀 질의를 원함
  - 질의메세지에서 지정되며, 응답메세지에서 이를 반복함
  - 재귀질의가 요청되지 않으면, 반복질의로 간주하게됨
RA (Recursion Available, 재귀 유효 플래그)
- 네임서버가 재귀 질의가 이용 가능한지를 나타냄
예약 (Reserved) : 통상 000 으로 셋팅
rCode (response code, 응답/오류 코드)
- 0 => No Error, 1 => Format Error(질의를 이해할 수 없음), 2 => ServFail(Server Failure), 3 => 도메인네임 존재 않음 등

QDCOUNT (질의 카운트)
- 질의의 수
ANCOUNT (응답 카운트)
- 응답 RR(Resource Record)의 수
NSCOUNT (네임서버 카운트)
- 책임 RR(Resource Record)의 수
ARCOUNT (추가정보 카운트)
- 추가 RR(Resource Reocrd)의 수

Question
Answer
Authority
Additional

DNS 는 일반적으로 UDP 53번 포트를 사용 (512 Bytes 미만 패킷)
DNS 는 TCP 53번 포트로도 사용 가능 (512 Bytes 이상 패킷)
- Zone Transfer (Zone 전달)
  - Master 서버에서 Slave 서버에 Zonefile(Masterfile) 전달
    - 주기적 전달
  - 신뢰할 수 있는 연결 필요
- 큰 DNS 쿼리를 보낼 때 이용
- UDP 패킷으로 질의 (query) 했으나 응답패킷 (Response) 이 512Bytes 를 초과할 경우 Response 가 Truncated 되고 TCP 로 요청하라는 메시지 전송

DNS 관련 명령어

DNS Cache 조회
- 윈도우
  - ipconfig /displaydns : DNS 캐시 정보 조회
    - DNS 스푸핑 등 확인
  - ipconfig /flushdns : DNS 캐시 정보 초기화
    - 결과메시지 : successfully flushed the DNS Resolver Cache
DNS 조회
- 윈도우
  - nslookup : DNS 진단 유틸리티, 네임서버 검색, 대화형모드
    - nslookup [호스트(도메인 이름/IP주소)] ([네임서버]) : 질의형
      - 정방향조회 (Forward DNS Lookup) : 도메인 -> IP
      - 역방향조회 (Reverse DNS Lookup) : IP -> 도메인
- 리눅스 / 유닉스
  - dig : Domain Information Groper : nslookup 과 기능 유사하나 더 다양한 정보를 획득
    - dig ([@네임서버]) [도메인] ([쿼리유형]) ([쿼리옵션])
      - 쿼리유형
        
        A : 도메인 IP 주소 질의
      - 쿼리옵션
        
        +norecurse : Authoritative NS 에 반복적 질의 수행, 정상 응답이 되는지 여부를 체크
        
        dig @ns.test.com www.daum.net +norecurse
        
        +tcp : 53/tcp 포트를 허용하는지 체크
        
        +trace : 계층 구조의 쿼리 (Root -> .com -> …) 위임의 상태를 추적
        
        dig @ns.test.com www.daum.net +trace
  - whois : whois 서버를 활용, 도메인 등록정보(소유정보) 확인
    - whois www.test.com
      - 등록인, 주소, 변경일, IP 주소 (ISP 주소), 네트워크 할당정보 등…
  - host 호스트 [서버] : nslookup 과 유사

DNS 스푸핑

개요
- 공격대상자에게 전달되는 DNS 응답을 위조
- DNS서버에 위조된 IP 주소를 지정
- 피해자가 의도하지 않은 주소로 접속하게 하는 공격 기법
- DNS 프로토콜은 Query/Response 를 UDP 프로토콜을 사용하여 주고받음
  - UDP : 비연결성에서 생기는 취약점 이용
    - Transaction ID 값이 일치하면 응답을 신뢰하게 됨
    - 나중에 도착한 값은 폐기됨
방식
- 스니핑을 이용한 스푸핑 공격
  - 희생자에게 전달되는 DNS 응답 위조
- DNS 캐시 포이즈닝
  - DNS 서버의 캐시정보 조작
DNS 스푸핑 과정
- Client -> (Attacker) -> Name Server : Attacker 는 중간에서 Snipping
  - Transaction ID : 1000
  - Src Port : 4500
  - Q : www.test.com
  - A :
- Client <- Attacker Name Server : Attacker 가 Spoofing 응답값 전달
  - 먼저 수신된 DNS 응답을 신뢰
  - Transaction ID : 1000
  - Dst Port : 4500
  - Q : www.test.com
  - A : 위조된 IP
- Client <- (Attacker) <- Name Server : 정상응답은 폐기됨
  - Transaction ID : 1000
  - Dst Port : 4500
  - Q : www.test.com
  - A : xxx.xxx.xxx.xxx
DNS 스푸핑 대응책
- 스니핑을 탐지, 차단
- DNS 서버 질의 전 우선순위가 높은 hosts 에 중요한 IP 주소를 등록관리
DNS 캐시 포이즈닝 과정
- Attacker -> Recursive Server
  - 여러 개의 질의를 한꺼번에 보냄
    - www.test.com 질의
    - Recursive Server 는 Authoritative 서버에 여러 번 질의 (반복적 질의에 시간 소요됨)
- Attacker -> Recursive Server
  - 여러 개의 응답을 한꺼번에 보냄
    - www.test.com 응답
      - Transaction ID 무작위 입력
      - Dst Port 무작위 입력
      - IP 주소 조작
    - Recursive Server 가 Authoritative 서버에 응답을 받기 전에 Transaction ID 와 Dst Port 가 일치하는 응답값을 전송
      - 뒤에 도착하는 실제 응답은 폐기됨
    - TTL 지속 시간동안 조작된 IP 로 응답하게 됨

Primary(Master) / Secondary(Slave) 네임 서버의 이해

주서버(Master) : 1차 네임서버
- 원본 존 데이터를 관리하는 서버
보조서버(Slave) : 2차 네임서버
- 마스터서버에 있는 존 데이터를 복사하여 가지고 있음
- Master 와 동일한 기능을 함
  - 부하 분산을 통해 안정성을 높임
  - 마스터 장애시 대신 역할을 수행
구조
- Master NS <-> Slave NS
  - Zone transfer : TCP 53
    - Master 서버와 Slave 서버 간 ZoneData 동기화
      - Zone File(MasterFile)
      - Reverse Zone File

Recursive Query의 제한 방법

필요성
- 대량의 재귀적 질의 요청이 발생하면 DoS 형태의 공격으로 악용될 수 있음
- DNS Cache Poisoning 공격
- 사내 DNS 서버의 경우 재귀적 질의 접근제어 설정이 필요
  - 설정파일 : /etc/named.conf

/etc/named.conf

      acl "mynetwork" { 192.168.0.0/24;};
      options {
          listen-on port 53 {127.0.0.1; 192.168.0.254;};
          directory "/var/named";
          allow-query {mynetwork;};
          allow-recursion {none;}; // 재귀적 질의 제한 설정
          allow-recursion {127.0.0.1; 192.168.170.10/30;}; // 재귀적 질의 제한 설정
          recursion no; // // 재귀적 질의 제한 설정
          // allow-transfer {any;}; // 존전송 제한 설정
          allow-transfer {none;}; // 존전송 제한 설정
          //forwarders {0.0.0.0;};
      };

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정보보안 - DNS(Domain Name System)

DNS (Domain Name System)

리눅스 네임서버 설정파일

DNS 패킷 분석

DNS 관련 명령어

DNS 스푸핑

Primary(Master) / Secondary(Slave) 네임 서버의 이해

Recursive Query의 제한 방법

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참고

Prediction and Control with Function Approximation - 02. Week 2. Constructing Features for Prediction

Prediction and Control with Function Approximation - 01. Week 1. On-policy Prediction with Approximation

Sample-based Learning Methods - 04. Week 4. Planning, Learning & Acting

Sample-based Learning Methods - 03. Week 3. Temporal Difference Learning Methods for Control