什么是DNS缓存中毒？它如何影响网络安全？

DNS缓存中毒详解

一、

定义

DNS缓存中毒，也称为DNS欺骗，是一种网络攻击手段，通过篡改DNS服务器的缓存数据，将用户请求的合法域名解析为错误的IP地址，从而将用户重定向到恶意网站或服务器，这种攻击不仅能够窃取用户的敏感信息，还能传播恶意软件，造成严重的安全威胁。

背景介绍

DNS（Domain Name System）是互联网的基础设施之一，负责将人类可读的域名转换为机器可读的IP地址，为了提高查询效率和减少响应时间，DNS服务器通常会对查询结果进行缓存，这一机制被攻击者利用，通过伪造DNS响应，将虚假的IP地址注入DNS服务器的缓存中，从而实现攻击目的。

重要性

了解DNS缓存中毒的重要性在于它直接关系到网络安全和用户隐私保护，随着互联网的普及和电子商务的发展，越来越多的用户依赖网络进行日常活动和金融交易，一旦DNS缓存中毒攻击得逞，攻击者可以轻易获取用户的登录凭证、银行账户信息等敏感数据，给用户和企业带来巨大的损失，防范DNS缓存中毒攻击对于保障网络安全具有重要意义。

二、工作原理

DNS查询流程

当用户尝试访问一个网站时，其设备会首先向本地DNS服务器发送一个查询请求来解析该网站的IP地址，如果本地DNS服务器没有缓存该网站的IP地址，它会代表客户端向其他DNS服务器进行递归查询，直到获得最终结果，然后将结果返回给客户端并缓存起来以便后续使用。

DNS缓存的作用

DNS缓存的主要作用是减少重复查询带来的延迟和带宽消耗，当第一个用户查询某个域名后，后续的用户在一段时间内可以直接从缓存中获得结果而不需要再次进行全网查询，然而这也为攻击者提供了可乘之机——通过伪造响应来污染缓存内容。

DNS缓存中毒的攻击原理

3.1 伪造响应

攻击者监听DNS请求并伪造一个包含错误信息的响应包发送给目标DNS服务器，这个伪造的响应包中的事务ID与合法的响应包相匹配但包含了错误的IP地址和其他虚假信息，由于DNS协议本身不验证响应的真实性只要事务ID正确就会接受响应并将其存储到缓存中供后续使用。

3.2 流量劫持

一旦伪造的响应被DNS服务器接受并缓存起来之后所有对该域名的后续查询都会被重定向到攻击者控制的恶意服务器上去而不是真正的目标网站，这样攻击者就可以窃取用户的敏感信息或者进一步实施钓鱼攻击等恶意行为。

3.3 常见技术手段

Birthday攻击：利用数学概率论和统计学来进行猜测伪造的响应会在真正响应之前到达存储缓存从而将伪造的DNS条目偷偷溜进缓存，虽然不一定总能成功但最终攻击者会看到来自伪造的DNS条目的流量直到生存时间(TTL)到期为止。

Kaminsky漏洞利用：这是Black Hat 2008年上提出的一种针对DNS缓存投毒攻击的变种，攻击者首先向目标解析器发送不存在域的DNS查询然后程序将解析查询转发到权威名称服务器以获取错误子域的IP地址，此时攻击者向解析器注入大量伪造的响应希望其中一个伪造的响应与原始查询的事务ID相匹配，如果成功则攻击者已使用伪造的http://dingxinsec.cn/的IP地址毒害了目标解析器的DNS缓存。

窃听：如果攻击者有足够的网络访问权限他们还可以监视本地DNS流量并使用多种技术手段破坏缓存。

三、检测方法

监控异常流量

通过实时监控网络流量可以发现异常的DNS查询模式例如单个来源关于单个域的活动突然增加或者单一查询服务器以DNS服务器为目标进行多个递归DNS活动而不进行递归的DNS活动增加等这些都可能是正在发生Birthday攻击的迹象，此外还需要监视Active Directory事件文件和系统行为是否存在关联的所有三个媒介之间的异常活动以确保环境的安全性。

分析日志文件

定期检查DNS服务器的日志文件可以帮助识别潜在的攻击行为，例如突然出现的关于单个域的单源活动增加可能表示正在进行Birthday攻击；从单一查询服务器查询DNS服务器以获取错误子域的IP地址的活动增加也可能是Kaminsky漏洞利用的迹象，通过对这些日志进行分析可以及时发现并应对潜在的威胁。

使用入侵检测系统

部署入侵检测系统(IDS)可以进一步增强对DNS缓存中毒攻击的防御能力，IDS能够实时监测网络流量并在检测到可疑活动时发出警报，结合流量分析和日志分析IDS可以提供更为全面的安全监控解决方案帮助组织及时发现并应对各种网络攻击威胁。

四、防范措施

加密传输

使用HTTPS协议加密网站传输的数据可以确保即使DNS缓存被篡改用户仍然可以通过证书问题检测到网站的真实性，此外HTTPS还可以防止中间人攻击窃取用户的敏感信息，因此建议企业和个人用户尽量使用支持HTTPS的网站和服务以提高数据传输的安全性。

安全DNS服务

选择支持DNSSEC的安全DNS服务可以有效防止DNS缓存中毒攻击，DNSSEC通过数字签名验证DNS响应的真实性确保只有经过认证的服务器才能修改DNS记录，这大大降低了攻击者伪造DNS响应的成功几率提高了DNS系统的安全性。

限制递归查询

配置DNS服务器仅接受来自可信来源的递归查询可以防止攻击者利用递归查询发起DNS缓存中毒攻击，通过设置适当的访问控制列表(ACL)和防火墙规则可以限制不必要的网络流量进入DNS服务器区域从而提高整体的安全性。

定期刷新缓存

定期清理DNS缓存可以减少缓存中毒的影响时间窗口，由于DNS缓存中的记录有一定的生存时间(TTL)因此在TTL到期后缓存会自动失效并被新的记录替换，然而为了加快这一过程并确保缓存中的数据始终是最新的管理员可以手动刷新DNS缓存或者配置DNS服务器在特定时间间隔后自动刷新缓存，这样可以确保即使发生缓存中毒攻击其影响也会被及时消除。

教育用户

教育用户如何识别钓鱼网站的特征并提醒他们在发现可疑情况时不要输入敏感信息是防范DNS缓存中毒攻击的重要一环，用户应该学会检查网站的URL、查看证书信息以及留意浏览器的安全提示等信息以判断网站的真实性，同时他们还应该保持警惕不随意点击不明链接或下载未知来源的文件以避免成为网络攻击的受害者，通过提高用户的安全意识和技能可以有效降低DNS缓存中毒攻击的成功率并减少潜在的损失。

五、相关问题与解答

如何检测DNS缓存是否受到污染？

要检测DNS缓存是否受到污染可以尝试使用nslookup或dig命令查询特定的域名并检查返回的IP地址是否与预期相符，另外还可以使用在线工具如OpenDNS的CacheCheck服务来验证DNS缓存的状态，如果发现缓存中的记录与实际不符或者存在异常活动那么可能是DNS缓存受到了污染需要立即采取措施进行处理。

能否完全防止DNS缓存中毒？

虽然无法完全防止DNS缓存中毒但可以通过上述提到的多种措施来降低其发生的可能性和影响程度，例如使用加密传输、选择安全的DNS服务、限制递归查询以及定期刷新缓存等都可以提高DNS系统的安全性并减少缓存中毒的风险，此外加强用户的安全意识和技能也是防范此类攻击的重要手段之一。

3. 如果怀疑受到DNS缓存中毒攻击应该怎么办？

如果怀疑受到DNS缓存中毒攻击首先应该立即断开受影响的网络连接以防止攻击者进一步窃取信息或控制设备，然后可以使用杀毒软件扫描系统以清除可能存在的恶意软件或病毒，并更改所有受影响帐户的密码以确保安全，同时应该通知相关的IT部门或安全团队以便他们采取进一步的措施来调查和应对攻击，并恢复受影响的系统和服务，最后还应该审查和更新安全策略和措施以防止类似的攻击再次发生。

通过以上措施的综合应用，可以大大降低DNS缓存中毒攻击的风险，并保护企业和个人的网络安全。