作者已在多篇文章中多次谈到 DNS 操作的各个方面。用品作为博客的一部分发布。同时，重点始终放在提高这一关键互联网服务的安全性上。

直到最近，尽管 DNS 流量存在明显的脆弱性（大部分仍以明文形式传输），但仍容易受到提供商通过在内容中嵌入广告来增加收入、政府安全机构和审查制度的恶意行为的影响，以及简单的犯罪分子，这个过程加强其保护尽管存在 DNSSEC/DANE、DNScrypt、DNS-over-TLS 和 DNS-over-HTTPS 等各种技术，但仍停滞不前。如果服务器解决方案（其中一些已经存在了相当长的时间）广为人知且可用，那么它们对客户端软件的支持还有很多不足之处。

幸运的是，情况正在发生变化。特别是流行的 Firefox 浏览器的开发者声明关于默认启用支持模式的计划通过HTTPS的DNS （卫生部）很快。这应该有助于保护 WWW 用户的 DNS 流量免受上述威胁，但也可能会引入新的威胁。

1. DNS-over-HTTPS 问题

乍一看，将 DNS-over-HTTPS 大规模引入互联网软件仅引起了积极的反应。然而，正如人们所说，细节决定成败。

限制 DoH 广泛使用范围的第一个问题是它仅关注网络流量。事实上，HTTP 协议及其当前版本 HTTP/2（DoH 所基于的）是 WWW 的基础。但互联网不仅仅是网络。有很多流行的服务，例如电子邮件、各种即时消息、文件传输系统、多媒体流等，都不使用HTTP。因此，尽管许多卫生部将其视为万能药，但事实证明，如果没有对浏览器技术以外的任何其他方面进行额外（且不必要的）努力，它是不适用的。顺便说一句，DNS-over-TLS 看起来更适合这个角色，它在安全标准 TLS 协议中实现了标准 DNS 流量的封装。

第二个问题可能比第一个问题更重要，它实际上放弃了 DNS 固有的去中心化设计，转而使用浏览器设置中指定的单个 DoH 服务器。 Mozilla 特别建议使用 Cloudflare 的服务。其他知名互联网公司也推出了类似的服务，特别是谷歌。事实证明，以当前提议的形式实施 DNS-over-HTTPS 只会增加最终用户对最大服务的依赖。众所周知，DNS 查询分析可以提供的信息可以收集更多有关它的数据，并提高其准确性和相关性。

在这方面，作者过去和现在仍然支持大规模实施 DNS-over-TLS，而不是 DNS-over-HTTPS，而是 DNS-over-TLS 与 DNSSEC/DANE 一起作为通用、安全且不利于互联网进一步集中化的手段以确保 DNS 流量的安全。不幸的是，由于显而易见的原因，人们不能期望客户端软件能够快速引入对 DoH 替代方案的大规模支持，而且它仍然是安全技术爱好者的领域。

但既然我们现在有了 DoH，为什么不在逃避公司通过他们的服务器对我们自己的 DNS-over-HTTPS 服务器进行潜在监视之后使用它呢？

2. DNS-over-HTTPS 协议

如果你看一下标准 RFC8484 描述 DNS-over-HTTPS 协议，您可以看到它实际上是一个 Web API，允许您在 HTTP/2 协议中封装标准 DNS 包。这是通过特殊的 HTTP 标头以及传输的 DNS 数据的二进制格式的转换来实现的（请参阅. RFC1035 和后续文档）转换为允许您传输和接收它们以及使用必要的元数据的形式。

根据标准，仅支持 HTTP/2 和安全 TLS 连接。

可以使用标准 GET 和 POST 方法发送 DNS 请求。在第一种情况下，请求被转换为 base64URL 编码的字符串，在第二种情况下，通过二进制形式的 POST 请求正文。在这种情况下，在 DNS 请求和响应期间使用特殊的 MIME 数据类型 应用程序/dns 消息.

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

还要注意标题 缓存控制： 在网络服务器的响应中。在参数中 最大年龄 包含所返回的 DNS 记录的 TTL 值（如果返回一组记录，则为最小值）。

基于上述，DoH 服务器的功能由几个阶段组成。

接收 HTTP 请求。如果这是 GET，则从 base64URL 编码解码数据包。
将此数据包发送到 DNS 服务器。
从 DNS 服务器获取响应
查找收到的记录中的最小 TTL 值。
通过 HTTP 返回响应给客户端。

3.您自己的 DNS-over-HTTPS 服务器

运行您自己的 DNS-over-HTTPS 服务器的最简单、最快且最有效的方法是使用 HTTP/2 Web 服务器 H2O，作者已经对此进行了简要介绍（参见“高性能 H2O Web 服务器«）。

这一选择得到了以下事实的支持：您自己的 DoH 服务器的所有代码都可以使用集成到 H2O 本身的解释器来完全实现穆鲁比。除了标准库之外，要与 DNS 服务器交换数据，还需要 (mrbgem) Socket 库，幸运的是，该库已经包含在当前开发版本的 H2O 2.3.0-beta2 中展示在 FreeBSD 端口中。但是，通过克隆存储库将其添加到任何以前的版本并不困难套接字库编目 /deps 编译之前。

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
...

Web 服务器配置通常是标准的。

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

唯一的例外是 URL 处理程序 /dns 查询 我们的 DNS-over-HTTPS 服务器（用 mruby 编写并通过处理程序选项调用）实际上负责 mruby.handler-文件.

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
}

请注意，本地缓存服务器负责处理 DNS 数据包，在本例中不作承诺来自标准 FreeBSD 发行版。从安全的角度来看，这是最优的解决方案。但是，没有什么可以阻止您更换本地到您想要使用的不同 DNS 地址。

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          *:*

剩下的就是重新启动 H2O 并看看会发生什么。

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

4。测试

因此，让我们再次发送测试请求并使用该实用程序查看网络流量来检查结果转储.

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

输出显示请求如何解析地址 example.com DNS 服务器已接收并成功处理。

现在剩下的就是在 Firefox 浏览器中激活我们的服务器。为此，您需要更改配置页面上的多项设置 about：config中.

首先，这是我们 API 的地址，浏览器将在该地址请求 DNS 信息 network.trr.uri。还建议从此 URL 指定域 IP，以便使用浏览器本身进行安全 IP 解析，而无需访问 DNS 网络.trr.bootstrapAddress。最后是参数本身 网络.trr.模式 包括使用卫生部。将值设置为“3”将强制浏览器仅使用 DNS-over-HTTPS 进行名称解析，而更可靠和安全的“2”将优先考虑 DoH，将标准 DNS 查找作为后备选项。

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来源： habr.com

我们提升了 DNS-over-HTTPS 服务器

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