關鍵信息基礎設施DNS攻擊威脅與防范

摘要：域名系統（Domain Name System，DNS） 是互聯網中用于將域名解析為IP地址的重要服務，DNS覆蓋了絕大多數網絡活動場景。關鍵信息基礎設施涉及國家安全和社會穩定，其網絡服務的正常運行依賴于DNS解析的完整性。DNS攻擊不僅會導致服務中斷，還可能竊取敏感信息，嚴重威脅關鍵信息基礎設施的安全。因此，研究關鍵信息基礎設施面臨的DNS攻擊威脅及其防范措施十分必要。文章梳理了DNS攻擊的類型及其危害，深入分析了DNS攻擊對關鍵信息基礎設施的威脅，并提出了技術與管理協同的縱深防御體系，以期為保障關鍵信息基礎設施的安全穩定運行提供參考。

關鍵詞：DNS攻擊；關鍵信息基礎設施；威脅分析；網絡安全

中圖分類號：TP393" " " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）08-0077-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

域名系統是互聯網功能的基本組成部分，其核心功能是通過遞歸或迭代查詢機制將域名轉換為IP地址。DNS的設計初衷并非用于傳輸復雜數據，部分入侵檢測系統或防火墻會默認放行DNS流量，這為攻擊者利用DNS進行網絡攻擊提供了可乘之機。近年來，網絡攻擊手段呈現多樣化趨勢，攻擊者利用DNS進行攻擊的方式日益增多，嚴重危害網絡安全。

《信息安全技術 關鍵信息基礎設施安全保護要求》國家標準中明確指出，關鍵信息基礎設施（Critical Information Infrastructure， CII） 是指公共通信和信息服務、能源、交通、水利、金融、公共服務、電子政務、國防科技工業等重要行業和領域，以及其他一旦遭到破壞、喪失功能或者數據泄露，可能嚴重危害國家安全、國計民生、公共利益的重要網絡設施、信息系統等[1]。

當前，國際局勢復雜多變，關鍵信息基礎設施（以下簡稱“關基”） 遭受安全攻擊的事件頻發。DNS服務在關基中具有普遍性，同時，由于DNS本身的脆弱性，導致借助DNS攻擊關基成為網絡攻擊者的主要手段[2]。本文梳理了DNS攻擊的主要類型與特點，深入分析DNS攻擊對關基的威脅，并提出多技術手段和多管理方式協同的防范措施，以期為關基的安全防護提供參考。

1 DNS攻擊簡介與危害

1.1 DNS攻擊簡介

DNS是互聯網中用于將域名轉換為IP地址的一項重要服務。DNS主要由根域名服務器、頂級域名服務器、權威域名服務器和本地域名服務器四個層級組成，每個層級的服務器存儲其管轄區域內的映射關系，通過遞歸和迭代的方式完成域名到IP地址的解析[3]。

DNS攻擊是指攻擊者利用DNS協議的設計缺陷、服務器漏洞或權限篡改等手段，破壞域名解析過程的完整性與可靠性。其核心目的是干擾正常域名與IP地址的映射關系，導致網絡服務中斷、用戶流量劫持或敏感信息泄露等。根據DNS攻擊目標和手段的不同，DNS攻擊可分為數據篡改型攻擊、資源耗盡型攻擊和隱蔽通信型攻擊。DNS部分攻擊示意圖如圖1所示。

數據篡改型攻擊的主要方法包括DNS劫持和DNS緩存投毒。DNS劫持是指攻擊者非法篡改域名解析過程，通過注入偽造響應報文、篡改本地DNS配置等手段，將用戶請求重定向至惡意IP地址。DNS緩存投毒是指攻擊者預測遞歸服務器的事務ID與源端口號，向遞歸服務器緩存注入偽造的DNS權威響應，從而污染遞歸服務器緩存。DNS緩存投毒污染了服務器緩存，導致后續同一域名的解析請求均被重定向至惡意IP地址。DNS緩存投毒的影響時間較長，若DNS緩存未清空或更新，將持續影響用戶的正常訪問。

資源耗盡型攻擊的主要方法包括DNS拒絕服務攻擊和DNS放大攻擊。DNS拒絕服務攻擊是指攻擊者向目標DNS服務器發送超量請求或占用關鍵資源，導致其無法正常響應合法請求。DNS放大攻擊是指攻擊者利用DNS響應報文體積顯著大于請求報文的特性，通過偽造受害者IP地址向開放解析器發送特定查詢，觸發響應報文規模擴大，從而侵占帶寬資源。該類型攻擊會導致服務器崩潰和網絡癱瘓，嚴重影響DNS的正常運行。

隱蔽通信型攻擊的典型攻擊方法為DNS隧道攻擊。攻擊者將非授權數據封裝于DNS報文中，繞過安全設備的檢測，與攻擊者控制的服務器建立隱蔽的通信信道。DNS的設計初衷并非用于復雜數據傳輸，入侵檢測系統或防火墻出于便利性考慮，通常會默認放行DNS流量，因此DNS隧道攻擊難以檢測[4]。DNS隧道攻擊可以實現攻擊者與被攻擊主機之間的持續通信，為持續的控制提供便利，成為高級持續性威脅組織常用的攻擊手段。

1.2 DNS攻擊的危害

DNS是用于域名解析的基礎設施，其服務覆蓋了多數網絡活動場景。因此，DNS攻擊會對網絡系統構成嚴重破壞，導致網絡癱瘓、服務器崩潰、用戶隱私數據泄露等[5]。DNS攻擊的主要危害包括服務中斷、用戶隱私數據泄露、經濟損失、高級持續性威脅等。

服務中斷是DNS攻擊最直接的危害。攻擊者通過向DNS服務器發送大量偽造的查詢請求，迫使服務器資源耗盡，無法響應用戶的合法查詢請求。這種攻擊不僅影響單個DNS服務器的正常運行，還可通過域名系統的層級結構引發連鎖反應，導致依賴網絡的行業大面積服務癱瘓。

隱私數據泄露是網絡安全的重災區。DNS攻擊不僅導致服務中斷，還會引起隱私數據泄露。攻擊者通過DNS欺騙、劫持等手段將用戶訪問導向惡意IP地址，進而截獲或篡改用戶數據流中的隱私數據。隱私數據泄露會給用戶造成人身威脅和財產損失。

DNS攻擊直接引起的服務中斷會產生經濟損失。在關基領域，尤其是通信、電力、金融等領域，DNS攻擊會使運營商產生巨額的經濟損失。除直接損失外，還會產生維護成本增加、客戶流失、危機公關及法律訴訟等間接損失。

DNS隧道攻擊為高級持續性威脅組織提供了長期潛伏在網絡內部的機會。攻擊者采用DNS隧道攻擊的隱蔽手段，持續傳輸惡意數據或指令，對目標系統進行滲透和破壞。DNS隧道攻擊難以檢測和防范，對網絡安全構成了長期持續的威脅。

2 DNS攻擊對關鍵信息基礎設施的威脅分析

世界格局的復雜多變使關基成為網絡攻擊的主戰場。DNS攻擊作為網絡攻擊的主要手段，嚴重威脅關基的安全。DNS攻擊對關基的威脅主要體現在關基業務服務、關基數據、關基系統控制權和社會信任體系等方面。

2.1 中斷服務連續性

DNS攻擊通過阻斷或干擾域名解析，中斷關基服務的連續性。例如，DNS拒絕服務攻擊會耗盡服務器資源，導致網絡崩潰。關基的業務邏輯依賴毫秒級解析響應，服務中斷會引發控制指令丟失或協同邏輯失步。此外，DNS攻擊不僅影響單一業務，還會引發跨系統的連鎖反應，造成多區域、多行業的服務級聯崩潰。

2.2 破壞數據完整性

關基的數據流包含高度敏感信息，數據完整性是關基安全運行的基石。DNS攻擊通過數據包劫持或建立隱蔽通信信道，篡改或竊取敏感數據，對關基的數據完整性造成威脅。此外，DNS攻擊還會將非法數據封裝至合法流量中，繞過防護邊界進行數據篡改。此類攻擊不僅威脅數據完整性，還會為高級持續性威脅提供支持。

2.3 瓦解系統控制權

關基業務的運轉離不開指令，關基多業務之間通過指令實現高度自動化，操作指令的分發與執行依賴安全穩定的網絡環境。DNS攻擊利用DNS協議漏洞將控制指令封裝至查詢報文，突破網絡防護邊界，對關基進行滲透，逐步獲取核心系統的控制權。此類威脅會直接動搖基礎設施的技術根基，可能引發物理設備失控等嚴重后果。

2.4 社會信任體系崩塌

公眾對政府的信任是社會信任體系的基礎。關基主要由政府機構主導，其公信力依賴用戶對服務真實性的認可。DNS攻擊造成的服務中斷、數據泄露等安全問題，會降低公眾對數字服務的信任，進而引發對政府和社會的信任危機，最終導致信任體系崩塌。社會信任體系的崩塌修復成本遠高于技術服務中斷，可能引發公眾對政府公信力的長期質疑。

3 關鍵信息基礎設施防范DNS攻擊的措施

關基具有不可替代性、復雜互聯性和深度耦合性，這些特性導致DNS攻擊對關基構成了嚴重威脅?；贒NS攻擊對關基的威脅分析，構建基于技術和管理協同的縱深防御體系至關重要。

3.1 強化DNS服務保障

針對服務連續性中斷威脅，技術層面應強化DNS架構的彈性與抗壓能力。采用分布式解析架構分散流量，部署Anycast技術，構建多地冗余節點，結合邊界網關協議分流流量，降低單點失效風險。針對可能出現的泛洪攻擊，結合TCP回退機制與動態負載均衡，確保高并發場景下的可用性。管理層面應制定業務連續性計劃，明確故障切換閾值與人工介入流程，基于復雜網絡理論構建級聯失效模型，量化攻擊傳播路徑以優化資源調度優先級。定期組織壓力測試與紅藍對抗演練，提升應急響應的敏捷性。

3.2 防護數據完整性

針對數據完整性破壞威脅，技術層面應聚焦增強協議安全與異常行為檢測。權威服務器、遞歸解析器及關基終端應強制實施DNS安全擴展（Domain Name System Security Extensions， DNSSEC） ，結合數字簽名與信任鏈驗證，確保解析結果的完整性與真實性。采用DNS over HTTPS（DoH） 、DNS over TLS（DoT） 或DNS-over-QUIC（DoQ） 方式加密傳輸協議，防止流量篡改。遞歸服務器應實施緩存動態凈化策略，自動清理污染緩存。管理層面應將DNSSEC部署與加密傳輸協議納入關基安全基線，通過第三方機構定期審驗協議實施的有效性。DNS查詢日志與DNSSEC驗證結果應采用分布式存儲，確保日志的不可篡改性和可追溯性。此外，應嚴格評估第三方DNS服務商的安全性，限制非授權遞歸解析器的接入權限，并建立供應商黑名單機制以降低外部風險。

3.3 提升基礎設施抗毀能力

針對系統控制權瓦解威脅，技術層面應部署覆蓋行為監控和流量分析的防護系統。實時監測異常DNS請求并阻斷惡意進程。結合信息熵與機器學習等方法實現DNS隧道檢測。部署零信任架構，限制關基設備僅能訪問業務必需的DNS服務與端口。管理層面應建立白名單機制，僅允許授權應用發起DNS解析請求。模擬DNS隧道攻擊場景，驗證端點檢測與防護系統的有效性，優化響應流程。此外，應建立設備指紋庫與安全狀態評估模型，通過網絡準入控制動態調整終端的DNS訪問權限，實時阻斷非法終端的接入。

3.4 構建動態信任模型

社會信任體系是長期逐步形成的，包括用戶對關基運營商的信任和關基運營商與DNS服務商之間的信任。技術層面應在關基內部部署私有根區，減少對公共根服務器的依賴。將HTTPS證書鏈與DNSSEC信任錨綁定，實現數字身份驗證的雙重一致性，確保服務身份的真實性。基于圖神經網絡構建信任傳播模型，動態評估DNS解析路徑的可信度，實時檢測異常。管理層面應建立關基態勢感知平臺，不同關基業務之間聯合共享情報，實現DNS攻擊的早期預警與聯合響應。積極推動DNS治理體系改革，參與資源公鑰基礎設施的全球部署，通過多邊合作機制提升根區管理的透明度。同時，應推進關基運營商定期發布DNS安全態勢報告，公開解析服務的可用性指標與安全事件處置進展，加強透明度建設以增強公眾對服務的信任。

4 結束語

關基是指關乎國家安全、國計民生的網絡設施和信息系統，DNS是關基業務運行的基礎。關基業務在技術和管理上高度復雜耦合。因此，亟須研究防范DNS攻擊的多方協同防御體系。本文針對關基領域的DNS攻擊威脅和防范措施展開研究，提出多技術手段和多管理方式協同的縱深防御體系。DNS攻擊方式多樣、隱蔽性強，對關基構成長期嚴峻的安全挑戰，后續仍需對高性能網絡環境下的DNS攻擊檢測方法進行深入研究。

參考文獻：

[1] 國家市場監督管理總局，國家標準化管理委員會.信息安全技術 關鍵信息基礎設施安全保護要求：GB/T 39204—2022[S].北京：中國標準出版社， 2022.

[2] 李建華，唐俊華.關鍵信息基礎設施安全威脅與防護[J].中國網信，2024（3）：79-83.

[3] 王青，韓冬旭，盧志剛，等.惡意域名檢測方法研究進展[J].信息安全學報，2024，9（5）：229-249.

[4] 鄭智強，王銳棋，范子靜，等.DNS隧道檢測技術研究綜述[J/OL].計算機應用，2024：1-16.（2024-10-28）[2024-11-10].https：//kns.cnki.net/kcms/detail/51.1307.TP.20241028.1045.004.html.

[5] 章堅武，安彥軍，鄧黃燕.DNS攻擊檢測與安全防護研究綜述[J].電信科學，2022，38（9）：1-17.

【通聯編輯：代影】