ProHoster > Блог > адміністрування > Піднімаємо свій DNS-over-HTTPS сервер

Піднімаємо свій DNS-over-HTTPS сервер

Різні аспекти експлуатації DNS вже неодноразово торкалися автора в ряді статей опублікованих у рамках блогу. При цьому, основний акцент завжди робився на підвищення безпеки цього ключового для Інтернет сервісу.

Піднімаємо свій DNS-over-HTTPS сервер

До останнього часу, незважаючи на очевидність уразливості DNS трафіку, який, досі, здебільшого, передається у відкритому вигляді, для зловмисних дій з боку провайдерів, які прагнуть підвищити свої доходи за рахунок вбудовування реклами в контент, державних силових органів та цензури, а також просто злочинців, процес посилення його захисту, незважаючи на наявність різних технологій, таких як DNSSEC/DANE, DNScrypt, DNS-over-TLS та DNS-over-HTTPS, буксував. І якщо серверні рішення, а деякі з них існують досить довгий час, широко відомі і доступні, то підтримка їх з боку клієнтського програмного забезпечення залишає бажати багато кращого.

На щастя, ситуація змінюється. Зокрема розробники популярного браузера Firefox заявили про плани включення за промовчанням режиму підтримки режиму DNS через HTTPS (DoH) найближчим часом. Це має допомогти захистити DNS трафік користувача WWW від вищезгаданих загроз, проте потенційно здатне викликати нові.

1. Проблеми DNS-over-HTTPS

На перший погляд, масове впровадження DNS-over-HTTPS, що починається, в програмне забезпечення, що працює в Інтернет, викликає тільки позитивну реакцію. Проте, біса, як кажуть, криється в деталях.

Першою проблемою, яка обмежує сферу масового застосування DoH є його орієнтація виключно на веб-трафік. Справді, протокол HTTP та його актуальна редакція HTTP/2, де базується DoH, є основою WWW. Але Інтернет це не лише Інтернет. Існує маса популярних сервісів, такі як електронна пошта, всілякі месенджери, системи передачі файлів, стрімінг мультимедіа та ін., які не використовують HTTP. Таким чином, незважаючи на сприйняття багатьма DoH як панацеї, він виявляється незастосовним без додаткових (та й не потрібних) зусиль, ні для чого іншого, крім браузерних технологій. До речі, на цю роль більш гідним кандидатом виглядає DNS-over-TLS, який реалізує інкапсуляцію стандартного DNS трафіку в захищений стандартний протокол TLS.

Другою проблемою, яка потенційно куди більш значуща, ніж перша, є фактична відмова від властивої DNS by design децентралізації для використання вказаного в налаштуваннях браузера єдиного DoH сервера. Зокрема Mozilla пропонує використовувати сервіс від Cloudflare. Подібний сервіс запустили також інші помітні фігури Інтернет, зокрема Google. Виходить, що використання DNS-over-HTTPS у тому вигляді, в якому це пропонується зараз, лише збільшує залежність кінцевих користувачів від найбільших сервісів. Не секрет, що інформація, яку може надати аналіз DNS запитів, здатний збирати ще більше даних про нього, а також підвищити їх точність і актуальність.

У зв'язку з цим автор був і залишається прихильником масового впровадження не DNS-over-HTTPS, а DNS-over-TLS спільно з DNSSEC/DANE як універсального, безпечного і не сприяє подальшій централізації Інтернету засобу для забезпечення безпеки DNS трафіку. На жаль, очікувати швидке впровадження масової підтримки альтернатив DoH в клієнтський софт через зрозумілі причини, не доводиться і її долею поки що залишаються ентузіасти безпечних технологій.

Але, якщо ми тепер отримуємо DoH, то чому б не використовувати його, попередньо уникнувши потенційного стеження з боку корпорацій за допомогою їх серверів на свій власний DNS-over-HTTPS сервер?

2. Протокол DNS-over-HTTPS

Якщо глянути в стандарт RFC8484 описує протокол DNS-over-HTTPS, то можна побачити, що він, по суті, являє собою веб API, що дозволяє інкапсулювати стандартний пакет DNS у протокол HTTP/2. Це реалізується за допомогою спеціальних HTTP-заголовків, а також конверсії бінарного формату даних, що передаються DNS (див. RFC1035 та наступні документи) у форму, що дозволяє передавати та отримувати їх, а також працювати з необхідними метаданими.

За стандартом підтримується лише HTTP/2 та захищене з'єднання TLS.

Надсилання DNS-запиту може здійснюватися стандартними методами GET та POST. У першому випадку запит трансформується base64URL-encoded рядок, а в другому - через тіло POST-запиту у двійковій формі. При цьому при запиті та відповіді DNS використовується спеціальний MIME-тип даних application/dns-message. 

root@eprove:~ # curl -H 'accept: application/dns-message' 'https://my.domaint/dns-query?dns=q80BAAABAAAAAAAAB2V4YW1wbGUDY29tAAABAAE' -v
*   Trying 2001:100:200:300::400:443...
* TCP_NODELAY set
* Connected to eprove.net (2001:100:200:300::400) port 443 (#0)
* ALPN, offering h2
* ALPN, offering http/1.1
* successfully set certificate verify locations:
*   CAfile: /usr/local/share/certs/ca-root-nss.crt
  CApath: none
* TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Client hello (1):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Server hello (2):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Encrypted Extensions (8):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Certificate (11):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, CERT verify (15):
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Finished (20):
* TLSv1.3 (OUT), TLS change cipher, Change cipher spec (1):
* TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Finished (20):
* SSL connection using TLSv1.3 / TLS_AES_256_GCM_SHA384
* ALPN, server accepted to use h2
* Server certificate:
*  subject: CN=my.domain
*  start date: Jul 22 00:07:13 2019 GMT
*  expire date: Oct 20 00:07:13 2019 GMT
*  subjectAltName: host "my.domain" matched cert's "my.domain"
*  issuer: C=US; O=Let's Encrypt; CN=Let's Encrypt Authority X3
*  SSL certificate verify ok.
* Using HTTP2, server supports multi-use
* Connection state changed (HTTP/2 confirmed)
* Copying HTTP/2 data in stream buffer to connection buffer after upgrade: len=0
* Using Stream ID: 1 (easy handle 0x801441000)
> GET /dns-query?dns=q80BAAABAAAAAAAAB2V4YW1wbGUDY29tAAABAAE HTTP/2
> Host: eprove.net
> User-Agent: curl/7.65.3
> accept: application/dns-message
>
* TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Newsession Ticket (4):
* Connection state changed (MAX_CONCURRENT_STREAMS == 100)!
< HTTP/2 200
< server: h2o/2.3.0-beta2
< content-type: application/dns-message
< cache-control: max-age=86274
< date: Thu, 12 Sep 2019 13:07:25 GMT
< strict-transport-security: max-age=15768000; includeSubDomains; preload
< content-length: 45
<
Warning: Binary output can mess up your terminal. Use "--output -" to tell
Warning: curl to output it to your terminal anyway, or consider "--output
Warning: <FILE>" to save to a file.
* Failed writing body (0 != 45)
* stopped the pause stream!
* Connection #0 to host eprove.net left intact

Зверніть увагу на заголовок cache-control: у відповіді з боку веб-сервера. У параметрі макс-вік міститься значення TTL для запису DNS, що повертається (або мінімальне значення якщо повертається їх набір).

Виходячи з вищевикладеного, функціонування сервера DoH складається з декількох етапів.

  • Отримати запит HTTP. Якщо це GET, то декодувати пакет з base64URL кодування.
  • Надіслати цей пакет серверу DNS.
  • Отримати відповідь від DNS сервера
  • Знайти мінімальне значення TTL у отриманих записах.
  • Повернути клієнту відповідь HTTP.

3. Свій DNS-over-HTTPS сервер

Найбільш простим, швидким та ефективним способом запустити свій власний DNS-over-HTTPS сервер є використання HTTP/2 веб-сервера H2O, Про який автор вже коротко писав (див.Високопродуктивний веб-сервер H2O«).

На користь цього вибору грає той факт, що весь код власного DoH сервра може бути повністю реалізований засобами інтегрованого в H2O інтерпретатором mruby. Крім стандартних бібліотек, для обміну даними з сервером DNS необхідна бібліотека (mrbgem) Socket, яка, на щастя, вже включена в поточну девелоперську версію H2O 2.3.0-beta2 присутній у портах FreeBSD. Втім, не важко додати її і в будь-яку попередню версію клонувавши репозиторій бібліотеки Socket у каталог /deps перед компіляцією.

root@beta:~ # uname -v
FreeBSD 12.0-RELEASE-p10 GENERIC
root@beta:~ # cd /usr/ports/www/h2o
root@beta:/usr/ports/www/h2o # make extract
===>  License MIT BSD2CLAUSE accepted by the user
===>   h2o-2.2.6 depends on file: /usr/local/sbin/pkg - found
===> Fetching all distfiles required by h2o-2.2.6 for building
===>  Extracting for h2o-2.2.6.
=> SHA256 Checksum OK for h2o-h2o-v2.2.6_GH0.tar.gz.
===>   h2o-2.2.6 depends on file: /usr/local/bin/ruby26 - found
root@beta:/usr/ports/www/h2o # cd work/h2o-2.2.6/deps/
root@beta:/usr/ports/www/h2o/work/h2o-2.2.6/deps # git clone https://github.com/iij/mruby-socket.git
Клонирование в «mruby-socket»…
remote: Enumerating objects: 385, done.
remote: Total 385 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 385
Получение объектов: 100% (385/385), 98.02 KiB | 647.00 KiB/s, готово.
Определение изменений: 100% (208/208), готово.
root@beta:/usr/ports/www/h2o/work/h2o-2.2.6/deps # ll
total 181
drwxr-xr-x   9 root  wheel  18 12 авг.  16:09 brotli/
drwxr-xr-x   2 root  wheel   4 12 авг.  16:09 cloexec/
drwxr-xr-x   2 root  wheel   5 12 авг.  16:09 golombset/
drwxr-xr-x   4 root  wheel  35 12 авг.  16:09 klib/
drwxr-xr-x   2 root  wheel   5 12 авг.  16:09 libgkc/
drwxr-xr-x   4 root  wheel  26 12 авг.  16:09 libyrmcds/
drwxr-xr-x  13 root  wheel  32 12 авг.  16:09 mruby/
drwxr-xr-x   5 root  wheel  11 12 авг.  16:09 mruby-digest/
drwxr-xr-x   5 root  wheel  10 12 авг.  16:09 mruby-dir/
drwxr-xr-x   5 root  wheel  10 12 авг.  16:09 mruby-env/
drwxr-xr-x   4 root  wheel   9 12 авг.  16:09 mruby-errno/
drwxr-xr-x   5 root  wheel  14 12 авг.  16:09 mruby-file-stat/
drwxr-xr-x   5 root  wheel  10 12 авг.  16:09 mruby-iijson/
drwxr-xr-x   5 root  wheel  11 12 авг.  16:09 mruby-input-stream/
drwxr-xr-x   6 root  wheel  11 12 авг.  16:09 mruby-io/
drwxr-xr-x   5 root  wheel  10 12 авг.  16:09 mruby-onig-regexp/
drwxr-xr-x   4 root  wheel  10 12 авг.  16:09 mruby-pack/
drwxr-xr-x   5 root  wheel  10 12 авг.  16:09 mruby-require/
drwxr-xr-x   6 root  wheel  10 12 сент. 16:10 mruby-socket/
drwxr-xr-x   2 root  wheel   9 12 авг.  16:09 neverbleed/
drwxr-xr-x   2 root  wheel  13 12 авг.  16:09 picohttpparser/
drwxr-xr-x   2 root  wheel   4 12 авг.  16:09 picotest/
drwxr-xr-x   9 root  wheel  16 12 авг.  16:09 picotls/
drwxr-xr-x   4 root  wheel   8 12 авг.  16:09 ssl-conservatory/
drwxr-xr-x   8 root  wheel  18 12 авг.  16:09 yaml/
drwxr-xr-x   2 root  wheel   8 12 авг.  16:09 yoml/
root@beta:/usr/ports/www/h2o/work/h2o-2.2.6/deps # cd ../../..
root@beta:/usr/ports/www/h2o # make install clean
...

Конфігурація веб-сервера загалом стандартна.

root@beta:/usr/ports/www/h2o #  cd /usr/local/etc/h2o/
root@beta:/usr/local/etc/h2o # cat h2o.conf
# this sample config gives you a feel for how h2o can be used
# and a high-security configuration for TLS and HTTP headers
# see https://h2o.examp1e.net/ for detailed documentation
# and h2o --help for command-line options and settings

# v.20180207 (c)2018 by Max Kostikov http://kostikov.co e-mail: [email protected]

user: www
pid-file: /var/run/h2o.pid
access-log:
    path: /var/log/h2o/h2o-access.log
    format: "%h %v %l %u %t "%r" %s %b "%{Referer}i" "%{User-agent}i""
error-log: /var/log/h2o/h2o-error.log

expires: off
compress: on
file.dirlisting: off
file.send-compressed: on

file.index: [ 'index.html', 'index.php' ]

listen:
    port: 80
listen:
    port: 443
    ssl:
        cipher-suite: ECDHE-ECDSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES128-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES128-SHA:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES128-SHA:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES128-SHA256:DHE-RSA-AES128-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA256:DHE-RSA-AES256-SHA:ECDHE-ECDSA-DES-CBC3-SHA:ECDHE-RSA-DES-CBC3-SHA:EDH-RSA-DES-CBC3-SHA:AES128-GCM-SHA256:AES256-GCM-SHA384:AES128-SHA256:AES256-SHA256:AES128-SHA:AES256-SHA:DES-CBC3-SHA:!DSS
        cipher-preference: server
        dh-file: /etc/ssl/dhparams.pem
        certificate-file: /usr/local/etc/letsencrypt/live/eprove.net/fullchain.pem
        key-file: /usr/local/etc/letsencrypt/live/my.domain/privkey.pem

hosts:
    "*.my.domain":
        paths: &go_tls
            "/":
                redirect:
                    status: 301
                    url: https://my.domain/
    "my.domain:80":
        paths: *go_tls
    "my.domain:443":
        header.add: "Strict-Transport-Security: max-age=15768000; includeSubDomains; preload"
        paths:
            "/dns-query":
               mruby.handler-file: /usr/local/etc/h2o/h2odoh.rb

Виняток становить лише обробник URL /dns-query за який відповідає, власне, наш DNS-over-HTTPS сервер, написаний на mruby і викликаний через опцію оброблювача mruby.handler-file.

root@beta:/usr/local/etc/h2o # cat h2odoh.rb
# H2O HTTP/2 web server as DNS-over-HTTP service
# v.20190908 (c)2018-2019 Max Kostikov https://kostikov.co e-mail: [email protected]

proc {|env|
    if env['HTTP_ACCEPT'] == "application/dns-message"
        case env['REQUEST_METHOD']
            when "GET"
                req = env['QUERY_STRING'].gsub(/^dns=/,'')
                # base64URL decode
                req = req.tr("-_", "+/")
                if !req.end_with?("=") && req.length % 4 != 0
                    req = req.ljust((req.length + 3) & ~3, "=")
                end
                req = req.unpack1("m")
            when "POST"
                req = env['rack.input'].read
            else
                req = ""
        end
        if req.empty?
            [400, { 'content-type' => 'text/plain' }, [ "Bad Request" ]]
        else
            # --- ask DNS server
            sock = UDPSocket.new
            sock.connect("localhost", 53)
            sock.send(req, 0)
            str = sock.recv(4096)
            sock.close
            # --- find lowest TTL in response
            nans = str[6, 2].unpack1('n') # number of answers
            if nans > 0 # no DNS failure
                shift = 12
                ttl = 0
                while nans > 0
                    # process domain name compression
                    if str[shift].unpack1("C") < 192
                        shift = str.index("x00", shift) + 5
                        if ttl == 0 # skip question section
                            next
                        end
                    end
                    shift += 6
                    curttl = str[shift, 4].unpack1('N')
                    shift += str[shift + 4, 2].unpack1('n') + 6 # responce data size
                    if ttl == 0 or ttl > curttl
                        ttl = curttl
                    end
                    nans -= 1
                 end
                 cc = 'max-age=' + ttl.to_s
            else
                 cc = 'no-cache'
            end
            [200, { 'content-type' => 'application/dns-message', 'content-length' => str.size, 'cache-control' => cc }, [ str ] ]
        end
    else
        [415, { 'content-type' => 'text/plain' }, [ "Unsupported Media Type" ]]
    end
}

Зверніть увагу, що за обробку пакетів DNS відповідає локальний сервер, що кешує, в даному випадку непов'язаний зі стандартного постачання FreeBSD. З погляду безпеки, це оптимальне рішення. Втім, ніщо не заважає замінити локальний на адресу іншого DNS, який ви маєте на увазі використовувати.

root@beta:/usr/local/etc/h2o # local-unbound verison
usage:  local-unbound [options]
        start unbound daemon DNS resolver.
-h      this help
-c file config file to read instead of /var/unbound/unbound.conf
        file format is described in unbound.conf(5).
-d      do not fork into the background.
-p      do not create a pidfile.
-v      verbose (more times to increase verbosity)
Version 1.8.1
linked libs: mini-event internal (it uses select), OpenSSL 1.1.1a-freebsd  20 Nov 2018
linked modules: dns64 respip validator iterator
BSD licensed, see LICENSE in source package for details.
Report bugs to [email protected]
root@eprove:/usr/local/etc/h2o # sockstat -46 | grep unbound
unbound  local-unbo 69749 3  udp6   ::1:53                *:*
unbound  local-unbo 69749 4  tcp6   ::1:53                *:*
unbound  local-unbo 69749 5  udp4   127.0.0.1:53          *:*
unbound  local-unbo 69749 6  tcp4   127.0.0.1:53          *:*

Відстається перезапустити H2O і подивитися що з цього вийшло.

root@beta:/usr/local/etc/h2o # service h2o restart
Stopping h2o.
Waiting for PIDS: 69871.
Starting h2o.
start_server (pid:70532) starting now...

4. Тестування

Отже, перевіримо результати, відправивши знову пробний запит і подивившись мережевий трафік за допомогою утиліти. TCPDOMP.

root@beta/usr/local/etc/h2o # curl -H 'accept: application/dns-message' 'https://my.domain/dns-query?dns=q80BAAABAAAAAAAAB2V4YW1wbGUDY29tAAABAAE'
Warning: Binary output can mess up your terminal. Use "--output -" to tell
Warning: curl to output it to your terminal anyway, or consider "--output
Warning: <FILE>" to save to a file.
...
root@beta:~ # tcpdump -n -i lo0 udp port 53 -xx -XX -vv
tcpdump: listening on lo0, link-type NULL (BSD loopback), capture size 262144 bytes
16:32:40.420831 IP (tos 0x0, ttl 64, id 37575, offset 0, flags [none], proto UDP (17), length 57, bad cksum 0 (->e9ea)!)
    127.0.0.1.21070 > 127.0.0.1.53: [bad udp cksum 0xfe38 -> 0x33e3!] 43981+ A? example.com. (29)
        0x0000:  0200 0000 4500 0039 92c7 0000 4011 0000  ....E..9....@...
        0x0010:  7f00 0001 7f00 0001 524e 0035 0025 fe38  ........RN.5.%.8
        0x0020:  abcd 0100 0001 0000 0000 0000 0765 7861  .............exa
        0x0030:  6d70 6c65 0363 6f6d 0000 0100 01         mple.com.....
16:32:40.796507 IP (tos 0x0, ttl 64, id 37590, offset 0, flags [none], proto UDP (17), length 73, bad cksum 0 (->e9cb)!)
    127.0.0.1.53 > 127.0.0.1.21070: [bad udp cksum 0xfe48 -> 0x43fa!] 43981 q: A? example.com. 1/0/0 example.com. A 93.184.216.34 (45)
        0x0000:  0200 0000 4500 0049 92d6 0000 4011 0000  ....E..I....@...
        0x0010:  7f00 0001 7f00 0001 0035 524e 0035 fe48  .........5RN.5.H
        0x0020:  abcd 8180 0001 0001 0000 0000 0765 7861  .............exa
        0x0030:  6d70 6c65 0363 6f6d 0000 0100 01c0 0c00  mple.com........
        0x0040:  0100 0100 0151 8000 045d b8d8 22         .....Q...].."
^C
2 packets captured
23 packets received by filter
0 packets dropped by kernel

У висновку видно, як запит на дозвіл адреси example.com був отриманий та успішно оброблений DNS сервером.

Тепер залишилося активувати наш сервер у браузері Firefox. Для цього на сторінці конфігурації слід змінити декілька налаштувань про: конфігурації.

Піднімаємо свій DNS-over-HTTPS сервер

По-перше, це адреса нашого API, за яким браузер буде запитувати в DNS інформацію в network.trr.uri. Рекомендується також вказати IP домену з цієї URL для безпечного дозволу в IP засобами самого браузера без звернення до DNS network.trr.bootstrapAddress. І, нарешті, що сам параметр network.trr.mode що включає використання DoH. Встановлення значення в «3» змусить браузер використовувати виключно DNS-over-HTTPS для дозволу імен, а надійніше та безпечніше «2» віддасть пріоритет DoH відставивши стандартне звернення до DNS як резервний варіант.

5. PROFIT!

Стаття була корисною? Тоді прошу не соромитися та підтримувати грошима через форму донату (нижче).

Джерело: habr.com

Додати коментар або відгук