域名服务器安全增强

为什么要写这篇文章？第一个原因当然就是前段时间出现的BIND 8.2.x TSIG
        安全漏洞（还有去年公布的BIND 8.1.x/8.2.x NXT安全漏洞），直到目前为止，国内也还没有关于DNS服务安全配置方面的较为完整的文章（即使是国外也不多见）。
        另一个原因是经过调查发现，几乎任何一种UNIX家族的操作系统，都使用BIND软件
        作为其DNS的唯一实现，比起其它诸如ftp/http/pop3等网络服务有各种各样的发行
        版本，所以一旦被发现有安全问题，则受影响的主机之多也是其它漏洞很难比拟的。
        所以觉得应该写一份针对BIND DNS服务软件的安全配置资料，充分利用BIND自身已
        经实现的保护功能，加强BIND安全性，从而能抵御目前已知的BIND安全漏洞，并使
        潜在的安全漏洞所可能对服务器造成的影响尽可能地减少。
        
        配置环境：
        FreeBSD 4.1-RELEASE
        BIND 8.2.3
        
        
        ---[[ 启动安全选项 ]]---------------------------------------------------
        
named进程启动选项：
        
        -r：关闭域名服务器的递归查询功能（缺省为打开）。该选项可在配置文件的
        options中使用"recursion"选项覆盖。
        
        -u <user_name>和-g <group_name>：定义域名服务器运行时所使用的UID和GID。
        这用于丢弃启动时所需要的root特权。
        
        -t <directory>：指定当服务器进程处理完命令行参数后所要chroot()的目录。
        
        
        ---[[ 配置文件中的安全选项 ]]-------------------------------------------
        
        1、假如希望记录安全事件到文件中，但同时还希望保持原有的日志模式，可以添
        加以下内容：
        
        logging {
        channel my_security_channel {
        file "my_security_file.log" versions 3 size 20m;
        severity info;
        };
        category security {
        my_security_channel;
        default_syslog; default_debug; };
        }
        
其中my_security_channel是用户自定义的channel名字，my_security_file.log
        是安全事件日志文件，可包含全路径（否则是以named进程工作目录为当前目录）。
        安全事件日志文件名为my_security_file.log，保存三个最近的备份
        （my_security_file.log0、my_security_file.log1、my_security_file.log2），
        日志文件的最大容量为20MB（如果达到或超这一数值，直到该文件被再次打开前，
        将不再记录任何日志消息。缺省（省略）时是没有大小限制。）
        
        
        2、在options节中增加自定义的BIND版本信息，可隐藏BIND服务器的真正版本号。
        
        version "Who knows?";
        // version 9.9.9;
        
此时如果通过DNS服务查询BIND版本号时，返回的信息就是"Who knows?"。^_^
        
        
        3、要禁止DNS域名递归查询，在options（或特定的zone区域）节中增加：
        
        recursion no;
        fetch-glue no;
        
        
        4、要增加出站查询请求的ID值的随机性，在options节中增加：
        
        use-id-pool yes;
        
则服务器将跟踪其出站查询ID值以避免出现重复，并增加随机性。注意这将会
        使服务器多占用超过128KB内存。（缺省值为no）
        
        
        5、要限制对DNS服务器进行域名查询的主机，在options（或特定的zone区域）节
        中增加：
        
        allow-query { <address_match_list> };
        
        address_match_list是允许进行域名查询的主机IP列表，如"1.2.3.4; 5.6.7/24;"。
        
        
        6、要限制对DNS服务器进行域名递归查询的主机，在options（或特定的zone区域）
        节中增加：
        
        allow-recursion { <address_match_list> };
        
        address_match_list是允许进行域名递归查询的主机IP列表，如
        "1.2.3.4; 5.6.7/24;"。
        
        
        7、要指定允许哪些主机向本DNS服务器提交动态DNS更新，在options（或特定的
        zone区域）节中增加：
        
        allow-update { <address_match_list> };
        
        address_match_list是允许向本DNS服务器提交动态DNS更新的主机IP列表，如
        "1.2.3.4; 5.6.7/24;"。
        缺省时为拒绝所有主机的提交。
        
        
        8、要限制对DNS服务器进行区域记录传输的主机，在options（或特定的zone区域）
        节中增加：
        
        allow-transfer { <address_match_list> };
        
        address_match_list是允许进行区域记录传输的主机IP列表，如"1.2.3.4;
        5.6.7/24;"。
        
        
        9、要指定不接受哪些服务器的区域记录传输请求，在options（或特定的zone区域
        ）节中增加：
        
        blackhole { <address_match_list> };
        
        address_match_list是不接受区域记录传输请求的主机IP列表，如"1.2.3.4;
        5.6.7/24;"。
        
        
        10、在options节中还有一些资源限制选项，不同用户可根据实际情况灵活设置，
        但一定要注意不当的设置会损失DNS服务的性能。
        
        coresize <size_spec> ; // core dump的最大值。缺省为default。
        
        datasize <size_spec> ; // 服务器所使用的最大数据段内存。缺省为
        default。
        
        files <size_spec> ; // 服务器能同时打开的最大文件数。缺省为
        // unlimited（不限制）。
        // （注意，并非所有操作系统都支持这一选项。）
        
        max-ixfr-log-size <size_spec> ; // （目前版本暂不使用。）限制增量区域
        记
        录传输时会话日志的大小。
        
        stacksize <size_spec> ; // 服务器所使用的最大堆栈段内存。缺省为
        default。
        
        
        11、定义ACL地址名（即用于上面的<address_match_list>）。注意，如果要使用
        这里定义的列表名，必须先定义，后使用！
        例如：
        
        acl intranet {
        192.168/16;
        };
        acl partner {
        !172.16.0.1;
        172.16/12; // 除172.168.0.1外172.16.0.0/12网络中其它主机
        };
        
        BIND已内置以下四个ACL：
        
        all // 允许所有主机
        none // 禁止所有主机
        localhost // 本机的所有网络接口
        localnets // 本机所在网络
        
        
        12、BIND域名服务器的一个有用功能（慎用！！！）：
        
        控制管理接口controls节语法格式：
        
        controls {
        [ inet ip_addr
        port ip_port
        allow { <address_match_list>; }; ]
        [ unix path_name
        perm number
        owner number
        group number; ]
        };
        
        
        controls节提供管理接口。如果使用第一种(inet)，则在指定IP（接口）和端
        口上监听，但只允许在allow中限定允许与其连接的IP地址列表。如果使用第二种
        (unix)，则产生一个FIFO的控制管道，权限、属主和用户组都由其参数限定。
        
        
        ---[[ 通过TSIG对区域记录传输进行认证和校验 ]]---------------------------
        
        首先请确保你的BIND域名服务器软件已更新到最新版本！
        在BIND 8.2+中，能够使用事务签名（Transaction Signatures，即TSIG！）
        来对区域记录数据进行验证和校验。它要求在主域名服务器和辅助域名服务器上配
        置好加密密钥，并通知服务器使用该密钥与其它域名服务器通讯。（注意，TSIG的
        使用要求域名服务器必须进行时钟同步！）
        
        
        A、如果需要用TSIG签名来进行安全的DNS数据库手工更新，具体操作步骤很简单：
        
        1、使用BIND自带的dnskeygen工具生成TSIG密钥。
        
        # dnskeygen -H 128 -h -n tsig-key.
        
        则会生成两个文件。'Ktsig-key.+157+00000.key'内容如下：
        
        tsig-key. IN KEY 513 3 157 awwLOtRfpGE+rRKF2+DEiw==
        
        'Kvip-key.+157+00000.private'内容如下：
        
        Private-key-format: v1.2 Algorithm: 157 (HMAC) Key: awwLOtRfpGE+rRKF2+DEiw==
        
        注意这些密钥都已经过BASE64编码了。将它们放到本地域名服务器的配置文件中。例如
        ：
        
        key tsig-key. { algorithm hmac-md5; secret "awwLOtRfpGE+rRKF2+DEiw=="; };
        
        zone "dns.nsfocus.com" {
        ...
        ...
        allow-update { key tsig-key. ; };
        }
        
        记住要重启named守护进程。
        
        
然后将这两个密钥文件复制到客户端系统（或辅助域名服务器），例如为/var
        /named/tsig目录。最后运行如下命令即可：
        
        nsupdate -k /var/named/tsig:tsig-key.
        
        
        B、如果需要对区域记录传输（自动或手工）进行TSIG签名，则：
        
        1、用dnskeygen生成TSIG密钥，方法同上。
        
        2、主域名服务器配置文件的内容（节选）如下：
        
        // 定义认证的方法和共享密钥
        key master-slave {
        algorithm hmac-md5;
        secret "mZiMNOUYQPMNwsDzrX2ENw==";
        };
        // 定义辅助域名服务器的一些特性
        server 192.168.8.18 {
        transfer-format many-answers;
        keys { master-slave; };
        };
        // 区域记录定义
        zone "nsfocus.com" {
        type master;
        file db.nsfocus.com;
        allow-transfer { 192.168.8.18; };
        };
        
        3、辅助域名服务器配置文件的内容（节选）如下：
        
        // 定义认证的方法和共享密钥
        key master-slave {
        algorithm hmac-md5;
        secret "mZiMNOUYQPMNwsDzrX2ENw==";
        };
        // 定义与主域名服务器通讯时的一些特性
        server 192.168.8.19 {
        transfer-format many-answers;
        keys { master-slave; };
        };
        // 区域记录定义
        zone "nsfocus.com" {
        type slave;
        file "bak.db.nsfocus.com";
        masters { 192.168.8.19; };
        allow-transfer { none; };
        };
        
        
        ---[[ 实施DNSSec功能 ]]-------------------------------------------------
        
        说实在的，我一直在考虑需不需要在目前的版本中实施DNSSec功能。因为虽然ISC
        早已在BIND 8.1.x版本后增加了DNSSec的实现，但实际的应用却不常见，而且去年
        公布的NXT远程安全漏洞和DNSSec有关（实际上NXT就属于DNSSec实现的功能之一）。
        最后我决定在本文不讨论如何实施DNSSec安全功能。
        但不可否认，DNSSec确实是一项很好的安全技术，它通过加密DNS数据来提高了DNS
        服务的安全性。主加密密钥用于对第一级域名的加密密钥进行加密签字，第一级域
        名(.com, .cn等)密钥用于对自身数据及其子域名密钥进行加密签名，以此类推。
        例如，nsfocus.com的域名服务器由.com域密钥签名，nsfocus.com域密钥则用于对
        www.nsfocus.com域名进行加密签名。
        
        
        ---[[ 实现BIND的chroot ]]---------------
        
        （以FreeBSD系统平台为例）
        
        步骤一：BIND-8的最新源代码版本获取和安装
        
        请到ISC FTP站点下载BIND的最新版本。
        BIND 8：http://www.isc.org/products/BIND/bind8.html
        BIND 9：http://www.isc.org/products/BIND/bind9.html
        
        步骤二：构造静态(static)的named和named-xfer二进制文件
        
        在编译和安装后，你需要构造可执行文件的静态链接版本。只要对%BIND%/src
        /port/freebsd目录下的Makefile.set文件稍加修改后即可。
修改文件内容：
        
        'CDEBUG= -O2 -g'
        
        替换为：
        
        'CDEBUG= -O2 -static'
        
        切换到BIND的源代码路径，执行"make clean"和"make"命令。在下面的步骤中
        将会把这些文件复制到chroot()目录下。
        
        # cd /tmp/bind/src
        # make clean ; make
        
        本步骤构造的静态链接执行文件在运行时无需装载动态链接库。在chroot()环
        境中，这种“独立”可执行文件可避免出现缺少链接库文件问题。它在chroot()环
        境中无需任何静态链接库，可使服务配置简单化。其它所有的网络守护进程也可以
        编译和使用这种静态链接版本。
        
        
        步骤三：构造BIND目录
        
        为chroot()环境构造BIND目录。这个目录将在chroot()环境中被BIND当作系统
        根目录。在这里我使用/chroot/bind作为chroot后的根目录。
        
        # cd /chroot/bind
        # mkdir /chroot
        # mkdir /chroot/dev
        # mkdir /chroot/etc
        # mkdir /chroot/etc/namedb
        # mkdir /chroot/usr
        # mkdir /chroot/usr/sbin
        # mkdir /chroot/var
        # mkdir /chroot/var/run
        
需要复制以下文件到其下的相应子目录中，和进行一些必要的处理：
        
        # cp /etc/namedb/named.conf /chroot/bind/etc/
        # cp /etc/localtime /chroot/bind/etc/
        # grep bind /etc/group > /chroot/bind/etc/group
        # cp -R /etc/namedb/ /chroot/bind/etc/namedb/
        # mknod /chroot/bind/dev/null c 2 2
        # chmod 666 /chroot/bin/dev/null
        # cp /tmp/bind/src/bin/named/named /chroot/bind/usr/sbin/
        # cp /tmp/bind/src/bin/named-xfer/named-xfer /chroot/bind/
        
        另外还可根据需要指定日志记录目录（如/var/log），请参考下面的章节或
        named.conf的手册页。
        
        
        步骤四：添加bind用户和组（如果没有的话。如果已经有bind或named之类的用户
        和组，请跳过本步骤。）
        
        在/etc/passwd和/etc/group文件中添加bind用户和组。它们是DNS服务器运行
        时的UID/GID。
        
        此时，你可以到chroot环境中执行"chown -R bind.bind /chroot/bind/etc/
        namedb"命令。这样当你向系统发送中断信号(kill -INT )时，named进程能够保存
        服务器缓存和统计信息。如果该目录为root所有则named进程无法将输出写到目录
        中，但不会影响named服务器功能。另一个选择是仅改变目录权限（使named用户具
        有写权限），而属主仍然是root。这种方法也是可行的，但必须小心设置，确保其
        它用户不会修改named记录！
        
        *** 重要警告***
        不要用一个已存在的UID/GID（如"nobody"）运行named。记住，以chroot环境
        中使用任何已存在的UID/GID都可能会影响到服务的安全性。必须养成在chroot环
        境中为每一个守护进程提供独立的UID/GID的习惯。
        
        
        步骤五：其它必要调整
        
如果在named.conf中还指定了另外的目录和文件，也要相应地在chroot()环境
        中（在本例中即/chroot/bind/目录）进行设置。
        
        
        步骤六：调试
        
        1、终止系统中原有的syslogd和named守护进程。
        
        # killall syslogd named
        
        2、用适当的参数重新启动syslogd守护进程。
        
        # syslogd -s -p /chroot/bind/var/run/log
        
        3、用适当参数重新启动named守护进程。
        
        # /chroot/bind/named -u bind -g bind -t /chroot/bind
        
        4、检查syslogd/named守护进程、监听端口是否正常，和/var/log/messages文件
        中named进程启动时是否正常。
        
        # ps auwx|grep syslogd
        root 5896 0.0 1.7 896 508 ?? Ss 9:44PM 0:00.10 syslogd -s -p
        /chroot/bind/var/run/log
        # ps auwx|grep named
        bind 5941 0.0 4.9 1652 1444 ?? Is 9:52PM 0:00.01
        /chroot/bind/usr/sbin/named -u bind -g bind -t /chroot/bind
        # netstat -an|grep 53
        tcp4 0 0 127.0.0.1.53 *.* LISTEN
        tcp4 0 0 192.168.8.19.53 *.* LISTEN
        udp4 0 0 127.0.0.1.53 *.*
        udp4 0 0 192.168.8.19.53 *.*
        
        步骤七：修改系统启动脚本
        
对于FreeBSD系统，在/etc/rc.conf文件中增加如下内容即可：
        
        syslogd_enable="YES"
        # 如果希望禁止向外发送日志，将-s换成-ss。
        syslogd_flags="-s -p /chroot/bind/var/run/log"
        
        named_enable="YES"
        named_program="/chroot/bind/usr/sbin/named"
        named_flags="-u bind -g bind -t /chroot/bind"
        
注：如果在其它系统平台，如OpenBSD、Linux、Solaris，则可能会稍有不同。
        主要是不同平台上的syslog实现不尽相同。例如对于OpenBSD和Linux系统，打开日
        志别名socket的命令是"syslogd -a /chroot/bind/var/run/log"，而Solaris的
        syslogd守护进程则不支持别名。因此Solaris系统平台上的chroot需要通过另外的
        方法实现，关于具体的实现过程我会在另外的文章中说明。
        
        
        ---[[ 结束语 ]]---------------------------------------------------------
        
安全增强配置的文章写完了，但并不是说只要你按本文提到的方法和技术实施
        就能万无一失，高枕无忧了。其实以上设置对NXT和TSIG远程漏洞攻击并不没太多
        的防御作用，充其量只不过是要编写更多的shellcode代码来突破chroot环境的限
        制。即使用allow-query等极其严格地限制查询客户端（实际上在互联网上并不现
        实），基于UDP协议的TSIG攻击技术也只需构造伪造IP地址的数据包即可绕过其限
        制。
所以，在对BIND（还有其它应用服务）进行安全增强配置的基础上，安全管理
        员仍然需要密切关注最新的安全公告、安全补丁和安全技术，经常与专业的计算机
        安全专家交流知识和经验，再辅以必要的安全产品和安全服务，才能更充分地保护
        好自己的网络和计算机用户，抵御各种恶意攻击。