DNSSEC a DNS zpráva pod drobnohledem

Ondřej Surý 15. 12. 2008

V předchozí části seriálu o technologii DNSSEC jsme začali s představením samotného protokolu DNS. Dnešní díl bude opět věnovaný DNS, a řekneme si něco o struktuře DNS zprávy, nejčastějších příznacích v DNS dotazech a odpovědích, a na závěr něco o omezeních DNS protokolu a rozšířeních, která je odstraňují.

DNS servery mezi sebou komunikují pomocí DNS zpráv, které mají vždy standardní formát. Tento formát je v nejvyšší úrovni rozdělený na pět základních sekcí:

Pět sekcí DNS zprávy
Název sekce Popis
Hlavička (Header) Hlavička DNS zprávy
Dotaz (Question) Dotaz pro DNS server
Odpověď (Answer) Odpověď DNS serveru
Autorita (Autority) Sekce ukazující na autoritativní servery
Další (Additional) Sekce obsahující další záznamy

Hlavička je v DNS zprávě vždy přítomna a obsahuje informace o příznacích zprávy, návratovou hodnoty odpovědi zprávy, a informaci o přítomnosti dalších částí. Pokud si vzpomenete na článek o útoku na DNS, se kterým tento rok přišel Dan Kaminsky, tak ono zmiňované transakční ID se také nalézá v hlavičce zprávy. Bohužel hlavička DNS zprávy má fixní formát a velikost, z čehož vyplývá první omezení DNS protokolu, tak jak byl definovaný v RFC1035 – hlavička DNS zprávy může obsahovat pouze omezené množství příznaků. Jak lze toto omezení obejít, se dozvíte ke konci tohoto článku.

V tuto chvíli udělám malou odbočku k příznakům, které jsou definovány v hlavičce DNS zprávy. Jsou to QR, AA, TC, RD a RA. QR (QueRy) je příznak, který určuje, zda je zpráva dotaz nebo odpověď. AA (Authoritative Answer) je příznak, který vrací autoritativní servery u odpovědí na dotazy, které vedly do zón, které obsluhují. Dotaz, který položíte rekurzivnímu serveru, by nikdy neměl obsahovat tento příznak. TC (TrunCation) je příznak, který označuje, že DNS zpráva byla zkrácena, a dotazující se má zeptat znovu přes TCP protokol. RD a RA jsou dva příznaky, které spolu souvisí. Příznak RD (Recursion Desired) posílá klient (například stub resolver), který se ptá rekurzivního serveru a vyžaduje od něj, aby provedl rekurzivní doptávání na jeho dotaz. RA (Recursion Available) je pak příznak, který posílá zpátky dotazovaný server, aby dal najevo, že je ochotný toto rekurzivní doptávání provést. Pokud se zeptáte serveru, který je pouze autoritativní, příznak RA nebude nastaven.

Před přechodem k další sekci bych rád představil termín oktet. Nejedná se o skladbu pro osm nástrojů, v počítačové terminologii je oktet označení pro 8 bitů. Zde je důležité si uvědomit, že standardy RFC 1034 a 1035 vznikaly v době, kdy nebylo tak přirozené, že bajt má 8 bitů. Proto je místo slova bajt použit termín oktet.

Další sekcí DNS zprávy je dotaz. Dotaz zprávy obsahuje tři části – QNAME, QTYPE a QCLASS. QNAME (z Query Name) obsahuje doménové jméno, na které se dotazujeme. QNAME se skládá s jednotlivých labelů (label je vždy část mezi dvěma tečkami), resp. samotný label předchází jeho délka reprezentovaná jedním oktetem. Pro samotnou délku je využíváno pouze nižších 6 bitů, a z toho vyplývá, že maximální délka jednoho labelu je 63 oktetů (tj. samé jedničky na nižších 6 bitech). Celý QNAME je ukončen speciálním označením pro kořenovou zónu – labelem o délce 0. Maximální délka sekce je 255 oktetů včetně jejich oktetů s délkami labelů a včetně labelu pro kořenovou zónu. QTYPE a QCLASS odpovídají Typu a Třídě RR záznamu, nicméně jsou lehce rozšířeny o některé další hodnoty, např. 255 znamená: vrať mi libovolný DNS záznam (tzv. dotaz ANY).

Další tři sekce obsahují vždy pouze RR záznamy. Formát RR záznamu jsme si již představili v minulém článku. RR záznam obsahuje:

Obsah RR záznamu
Název Popis
Vlastník (Owner Name) Doménové jméno vlastníka RR záznamu
Typ (Type) Typ RR záznamu (2 oktety)
Třída (Class) Třída RR záznamu (2 oktety)
TTL Délka platnosti záznamu (4 oktety)
Délka sekce RDATA (RDLENGTH) Délka sekce RDATA (2 oktety)
RDATA Data RR záznamu

Rozdíl je tedy jen v zápisu – doménové jméno vlastníka záznamu je rozloženo na jednotlivé labely, tak, jak to bylo rozebráno v sekci Dotaz pro QNAME, a samotná data záznamu v DNS zprávě předchází jejich délka vyjádřená 16bitovým číslem.

Pro úsporu místa v DNS zprávě byl vymyšlen mechanismus komprese doménových jmen. Pokud délka labelu na horních dvou bitech obsahuje jedničky, pak dolních šest bitů neobsahuje délku, ale ukazatel na předchozí výskyt doménového jména. Protože je doménové jméno rozkouskováno na jednotlivé oktety, může jeho zápis v DNS zprávě začínat jedním nebo několika labely (např. „www“) a končit ukazatelem na předchozí výskyt (např. „dnssec.cz“).

DNS odpověď bude vždy obsahovat alespoň jeden RR záznam, nebo v hlavičce DNS zprávy v sekci návratového kódu bude obsahovat důvod, proč nemohl být dotaz vyřízen. Mezi nejčastější důvody je neexistence doménového jména (NXDOMAIN), odmítnutí dotazu (REFUSED) nebo chyba na straně serveru (SERVFAIL). Jednotlivé sekce budou naplněny podle toho, zda server posílá přímo odpověď (sekce Odpověď), posílá-li informaci o delegaci na jiné servery (sekce Autorita) nebo posílá-li např. IP adresy DNS serverů, tzv. GLUE záznamy (sekce Další). DNSSEC následně tyto sekce využívá také pro informace o vlastních RR záznamech, ale k tomu se dostaneme v další sekci našeho seriálu.

Na závěr jsem vám slíbil něco o omezeních DNS protokolu. RFC 1035 jich definuje hned několik a některá jsme zmínili už v průběhu článku. Jsou to:

  • maximální délka labelu je 63 oktetů
  • maximální délka doménového jména je 255 oktetů
  • TTL je 32bitové číslo
  • pro zachování interoperability byl label striktně omezen na alfanumerické znaky a pomlčku
  • maximální velikost UDP paketu je 512 oktetů
  • počet použitelných příznaků v hlavičce DNS zprávy je omezený

Maximální velikosti labelu, doménového jména a TTL zůstaly zachovány do dnešních dní. TTL změnit asi už nepůjde a ani se nezdá, že by existovala potřeba toto pole zvětšit. Maximální délka labelu již také nejspíš zvětšit nepůjde. Nejméně problematická je maximální délka doménového jména. Toto omezení nevychází ze struktury DNS zprávy, ale bylo definováno, aby lidé, kteří implementují DNS protokol, měli jednodušší práci (pořád se pohybujeme v roce 1987). Dnes je toto omezení spíše historické. Velká část systémů má v sobě toto omezení „zadrátováno“ a změnit toto omezení by byl úkol téměř nadlidský.

Omezení znaků v labelu již dávno neplatí. Plně osmibitové znaky do něj sice stále vkládat nelze, ale např. SRV záznamy používané pro směrování různých služeb obsahují podtržítko na začátku záznamu a nikdo se nad tím nepozastavuje. Čistě teoreticky lze do DNS stromu ukládat libovolná binární data, protože návrh byl hodně obecný, nicméně prakticky to moc nebude fungovat.

Poslední dvě omezení – maximální velikost DNS zprávy posílané přes UDP a počet příznaků v hlavičce – byly vyřešeny ve standardu pojmenovaném Extension Mechanisms for DNS, zkráceně také EDNS0, který je popsán v RFC2671. Toto RFC definuje speciální typ RR záznamu pojmenovaný OPT, který se „schovává“ v sekci Další a přetěžuje jednotlivé pole RR záznamu takto:

OPT záznam
Název pole Popis
Vlastník Vždy kořenová zóna
Typ OPT
Třída Maximální akceptovaná velikost UDP paketu
TTL Rozšířený návratový kód a verze EDNS
RDATA Rozšířené příznaky

Standard EDNS0 vznikl v roce 1999 a příští rok oslaví deset let. I proto je vcelku pozoruhodné, že více než 30 % DNS serverů, které se ptají autoritativních serverů pro doménu .cz, nepoužívá EDNS0. Z hlediska technologie DNSSEC je podpora EDNS0 nutná pro samotné fungování DNSSEC, protože jsou využívány rozšířené příznaky i větší velikost DNS zpráv.

EDNS

Dnešní část seriálu věnovaná DNS zprávě končí a příště si už konečně povíme něco technologii DNSSEC.


Autor je technickým ředitelem sdružení CZ.NIC.

Ohodnoťte jako ve škole:

Průměrná známka 3,11

Našli jste v článku chybu?
Zasílat nově přidané názory e-mailem
120na80.cz: Jak si udržet zdravou vaginu

Jak si udržet zdravou vaginu

Vitalia.cz: Pražská porodnice ruší poplatek za otce u porodu

Pražská porodnice ruší poplatek za otce u porodu

Vitalia.cz: Utrhli jste kusadla? Nevadí

Utrhli jste kusadla? Nevadí

120na80.cz: Odřenina. Jakou použít dezinfekci?

Odřenina. Jakou použít dezinfekci?

Vitalia.cz: Kupujete český česnek? Je to trik

Kupujete český česnek? Je to trik

Podnikatel.cz: Různé podoby lahve Coca–Coly. Úchvatné

Různé podoby lahve Coca–Coly. Úchvatné

DigiZone.cz: Konec geoblokace? Ani náhodou…

Konec geoblokace? Ani náhodou…

120na80.cz: Jak správně vytrhnout mléčný zub?

Jak správně vytrhnout mléčný zub?

DigiZone.cz: V srpnu odstartuje nový kanál O2 TV Fotbal

V srpnu odstartuje nový kanál O2 TV Fotbal

DigiZone.cz: Podzim přinese sport Viasat Ultra HD

Podzim přinese sport Viasat Ultra HD

120na80.cz: Objevila se první pylová zrna trav

Objevila se první pylová zrna trav

Podnikatel.cz: Myšlenky Henryho Forda. Berte je za své

Myšlenky Henryho Forda. Berte je za své

120na80.cz: Co jí dělá? Sklerotizaci

Co jí dělá? Sklerotizaci

Vitalia.cz: Grilujte v parku i na loďce

Grilujte v parku i na loďce

Podnikatel.cz: Alza radí e-shopům, jak opustit Heureku

Alza radí e-shopům, jak opustit Heureku

Lupa.cz: Válka e-shopů. Alza končí s Heurekou

Válka e-shopů. Alza končí s Heurekou

Vitalia.cz: Tetanus v USA – i po odřeninách

Tetanus v USA – i po odřeninách

120na80.cz: Poznáte, který z léků je pravý?

Poznáte, který z léků je pravý?

Lupa.cz: Je IoT bezpečnostní noční můra?

Je IoT bezpečnostní noční můra?

Podnikatel.cz: Etický kodex firmy nezachrání

Etický kodex firmy nezachrání