DNS 安全传输

传统的 DNS 查询和回复通过 UDP 或 TCP 未经加密，因此受到监控、欺骗和基于 DNS 的互联网过滤。公共解析器（例如 Google 公共 DNS）对客户端的响应尤其易受攻击，因为消息可能通过多个网络传递，而递归解析器和权威域名服务器之间的消息通常包含额外的保护。

为了解决这些问题，我们在 2016 年推出了采用 HTTPS 的 DNS（现称为 DoH），通过 HTTPS 和 QUIC 提供经过 DNSSEC 验证的加密 DNS 解析解决方案。2019 年，我们添加了对 Android 专用 DNS 使用的 DNS over TLS (DoT) 标准的支持。

DoH 和 DoT 可增强客户端和解析器之间的隐私性和安全性，是对 DNSSEC 的 Google 公共 DNS 验证的补充，可为带有 DNSSEC 签名的网域提供经过端到端身份验证的 DNS。Google 致力于为 DoH 和 DoT 客户端提供快速、私密且安全的 DNS 解析。

支持的 TLS 版本和加密套件

Google 公共 DNS 支持 DoH 和 DoT 的 TLS 1.2 和 TLS 1.3；不支持早期版本的 TLS 或 SSL。仅支持采用正向安全加密算法和基于额外数据的身份验证加密 (AEAD) 的加密套件。Qualys SSL Labs 显示了当前受支持的一组加密套件。

Endpoints

Google 公共 DNS 为 DoH 和 DoT 使用以下端点：

DoT（端口 853）dns.google

DoH（端口 443）URI 模板

  • RFC 8484 - https://dns.google/dns-query{?dns}

    • 对于 POST，网址只是 https://dns.google/dns-query，HTTP 请求的正文是二进制 UDP DNS 载荷，其内容类型为 application/dns-message。
    • GET 的网址为 https://dns.google/dns-query?dns=BASE64网址_OF_QUERY。

  • JSON API - https://dns.google/resolve{?name}{&type,cd,do,…}

    • 如需了解更多 GET 参数，请参阅 JSON API 页面。 只有 name 参数是必需的。

客户端

许多客户端应用使用 DoT 或 DoH

  • Android 9 (Pie) 的“无痕浏览”功能 – DoT
  • Intra（Android 应用）- DoH

dnsprivacy.org 网站列出了另外几个 DoT 和 DoH 客户端，但这些客户端通常需要中等的技术配置。

命令行示例

以下命令行示例并非用于实际客户端，仅仅是使用常用的诊断工具提供的图示。

点

以下命令需要使用 Knot DNS kdig 2.3.0 或更高版本；对于 2.7.4 或更高版本，请取消注释 +tls‑sni 以按照 TLS 1.3 的要求发送 SNI。

kdig -d +noall +answer @dns.google example.com \
  +tls-ca +tls-hostname=dns.google # +tls-sni=dns.google

;; DEBUG: Querying for owner(example.com.), class(1), type(1), server(dns.google), port(853), protocol(TCP)
;; DEBUG: TLS, imported 312 system certificates
;; DEBUG: TLS, received certificate hierarchy:
;; DEBUG:  #1, C=US,ST=California,L=Mountain View,O=Google LLC,CN=dns.google
;; DEBUG:      SHA-256 PIN: lQXSLnWzUdueQ4+YCezIcLa8L6RPr8Wgeqtxmw1ti+M=
;; DEBUG:  #2, C=US,O=Google Trust Services,CN=Google Internet Authority G3
;; DEBUG:      SHA-256 PIN: f8NnEFZxQ4ExFOhSN7EiFWtiudZQVD2oY60uauV/n78=
;; DEBUG: TLS, skipping certificate PIN check
;; DEBUG: TLS, The certificate is trusted.

;; ANSWER SECTION:
example.com.            2046    IN      A       93.184.216.34

kdig -d +noall +answer @dns.google example.com \
  +tls-pin=f8NnEFZxQ4ExFOhSN7EiFWtiudZQVD2oY60uauV/n78= \
  # +tls-sni=dns.google

;; DEBUG: Querying for owner(example.com.), class(1), type(1), server(dns.google), port(853), protocol(TCP)
;; DEBUG: TLS, received certificate hierarchy:
;; DEBUG:  #1, C=US,ST=California,L=Mountain View,O=Google LLC,CN=dns.google
;; DEBUG:      SHA-256 PIN: lQXSLnWzUdueQ4+YCezIcLa8L6RPr8Wgeqtxmw1ti+M=
;; DEBUG:  #2, C=US,O=Google Trust Services,CN=Google Internet Authority G3
;; DEBUG:      SHA-256 PIN: f8NnEFZxQ4ExFOhSN7EiFWtiudZQVD2oY60uauV/n78=, MATCH
;; DEBUG: TLS, skipping certificate verification

;; ANSWER SECTION:
example.com.            5494    IN      A       93.184.216.34

DoH

RFC 8484 POST

根据 RFC 8484 第 4.1 节的建议，此命令中的 Base64Url 编码字符串是 dig +noedns example.test A 发送的 DNS 消息，DNS 字段设置为零。shell 命令使用 Content-Type application/dns-message 将该 DNS 查询作为二进制数据正文内容发送。

echo AAABAAABAAAAAAAAB2V4YW1wbGUEdGVzdAAAAQAB | base64 --decode |
 curl -is --data-binary @- -H 'content-type: application/dns-message' \
   https://dns.google/dns-query

HTTP/2 200
strict-transport-security: max-age=31536000; includeSubDomains; preload
access-control-allow-origin: *
date: Wed, 29 May 2019 19:37:16 GMT
expires: Wed, 29 May 2019 19:37:16 GMT
cache-control: private, max-age=19174
content-type: application/dns-message
server: HTTP server (unknown)
content-length: 45
x-xss-protection: 0
x-frame-options: SAMEORIGIN
alt-svc: quic=":443"; ma=2592000; v="46,44,43,39"

RFC 8484 GET

此命令中的 Base64Url 编码字符串是 dig +noedns example.com A 发送的 DNS 消息，“DNS ID”字段设置为零。在这种情况下，该网址会在网址中明确传递。

curl -i https://dns.google/dns-query?dns=AAABAAABAAAAAAAAB2V4YW1wbGUDY29tAAABAAE

HTTP/2 200
strict-transport-security: max-age=31536000; includeSubDomains; preload
access-control-allow-origin: *
date: Wed, 29 May 2019 19:37:16 GMT
expires: Wed, 29 May 2019 19:37:16 GMT
cache-control: private, max-age=19174
content-type: application/dns-message
server: HTTP server (unknown)
content-length: 45
x-xss-protection: 0
x-frame-options: SAMEORIGIN
alt-svc: quic=":443"; ma=2592000; v="46,44,43,39"

获取 JSON

这使用适用于 DoH 的 JSON API。

curl -i 'https://dns.google/resolve?name=example.com&type=a&do=1'

HTTP/2 200
strict-transport-security: max-age=31536000; includeSubDomains; preload
access-control-allow-origin: *
date: Thu, 30 May 2019 02:46:46 GMT
expires: Thu, 30 May 2019 02:46:46 GMT
cache-control: private, max-age=10443
content-type: application/x-javascript; charset=UTF-8
server: HTTP server (unknown)
x-xss-protection: 0
x-frame-options: SAMEORIGIN
alt-svc: quic=":443"; ma=2592000; v="46,44,43,39"
accept-ranges: none
vary: Accept-Encoding

{"Status": 0,"TC": false,"RD": true,"RA": true,"AD": true,"CD": false,"Question":[ {"name": "example.com.","type": 1}],"Answer":[ {"name": "example.com.","type": 1,"TTL": 10443,"data": "93.184.216.34"},{"name": "example.com.","type": 46,"TTL": 10443,"data": "a 8 2 86400 1559899303 1558087103 23689 example.com. IfelQcO5NqQIX7ZNKI245KLfdRCKBaj2gKhZkJawtJbo/do+A0aUvoDM5A7EZKcF/j8SdtyfYWj/8g91B2/m/WOo7KyZxIC918R1/jvBRYQGreDL+yutb1ReGc6eUHX+NKJIYqzfal+PY7tGotS1Srn9WhBspXq8/0rNsEnsSoA="}],"Additional":[]}

适用于 IP 地址网址的 TLS 1.3 和 SNI

TLS 1.3 要求客户端提供服务器名称识别 (SNI)。

SNI 扩展程序指定 SNI 信息为 DNS 网域（而非 IP 地址）：

"HostName”包含服务器完全限定的 DNS 主机名，可供客户端理解。主机名使用 ASCII 编码表示，而不使用尾随点。这样一来，您就可以使用 RFC5890 中定义的 A 标签来支持国际化域名。DNS 主机名不区分大小写。RFC5890 第 2.3.2.4 节中介绍了用于比较主机名的算法。

“主机名”中不允许使用文字形式的 IPv4 和 IPv6 地址。

对于想要利用 TLS 1.3 中的安全改进功能的 DoH 或 DoT 应用，可能很难满足这些要求。Google 公共 DNS 目前接受不提供 SNI 的 TLS 1.3 连接，但出于将来操作或安全考虑，我们可能需要更改此设置。

我们关于 SNI 的 DoT 或 DoH 应用的建议如下：

  1. 对于与 Google 公共 DNS DoT 或 DoH 服务的任何连接，将 dns.google 主机名作为 SNI 发送。
  2. 如果没有主机名可用（例如，在进行机会性 DoT 的应用中），最好在 SNI 中发送 IP 地址，而不要将其留空。
  3. IPv6 地址应以 [2001:db8:1234::5678] 包围形式显示在 Host 标头中，但 SNI 中不得包含方括号。

DNS 响应截断

虽然 Google 公共 DNS 通常不会截断对 DoT 和 DoH 查询的响应，但存在以下两种情况：

  1. 如果 Google 公共 DNS 无法从权威域名服务器处获取完整响应和未截断响应，它会在响应中设置 TC 标志。

  2. 如果 DNS 响应（二进制 DNS 消息形式）超过 TCP DNS 消息的 64 KiB 限制，则 Google 公共 DNS 可能会设置 TC（截断）标志（如果 RFC 标准要求这样做）。

但在这些情况下，客户端无需使用普通 TCP 或任何其他传输来重试，因为结果会一样。