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2023-07-26T21:45:02Z

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'''NSEC3''' ist ein Verfahren, um im [[Domain Name System]] (DNS) das Fehlen eines [[Domain (Internet)|Domainnamens]] oder [[Resource Record]]s mit kryptographischen [[Domain Name System Security Extensions|DNSSEC]]-Signaturen nachzuweisen. Durch den NSEC3 Resource Record können [[DNS-Spoofing|DNS-Spoofing-Angriffe]] abgewehrt werden, die vorgaukeln, dass ein bestimmter Domainname nicht existiert. NSEC3 wurde von der [[Internet Engineering Task Force|IETF]] im Jahr 2008 als [[Request for Comments]] veröffentlicht. Im Gegensatz zu dem alternativen [[NSEC Resource Record]] versteckt NSEC3 die existierenden Domainnamen durch eine [[kryptographische Hashfunktion]], um sie vor dem Auslesen per [[Zone Walking]] zu schützen.

== Funktionsweise ==
[[Datei:Illustration of NSEC and NSEC3 chains in DNSSEC.svg|mini|500px|Illustration einer NSEC- und NSEC3-Kette: Durch die pseudozufällige Hashfunktion ändert sich die Reihenfolge der Label in der NSEC3-Kette gegenüber einer NSEC-Kette, was jedoch für den Beweis des Nicht-Vorhandenseins kein Hindernis ist.]]

Mit dem Signieren von DNS-Einträgen mittels DNSSEC kann verifiziert werden, dass diese Einträge nicht verfälscht wurden und von den korrekten autoritativen Nameservern stammen. Zunächst nicht möglich ist es jedoch, das ''Nicht-Vorhandensein'' von DNS-Einträgen zu beweisen. Fragt etwa ein Client den Namen <span style="font-family:monospace;">test.example.org</span> an, so kann ein Angreifer die entsprechenden Daten aus dem Antwortpakets des Servers entfernen, ohne dass dies dem Client ersichtlich wäre.

Um derartige Attacken zu verhindern, werden alle Namen einer Zone über NSEC Resource Records alphabetisch geordnet ringförmig verkettet, wobei der letzte Eintrag auf den ersten zeigt (siehe [[NSEC Resource Record#Hintergrund|NSEC Resource Record]]). Diese NSEC-Records werden mit einem [[RRSIG Resource Record]] unterschrieben. In seinen Antwortpaketen liefert ein DNS-Server zu einem Namen jeweils den zugehörigen NSEC-Eintrag mit.

Semantisch stellt ein NSEC-Resource-Record für den Client also sicher, dass sich zwischen zwei Namen kein weiterer befindet. Dies kann ausgenutzt werden, um eine Liste aller Namen in einer DNS-Zone zu erschließen, indem sequentiell alle NSEC-Resource-Records einer Zone abgefragt werden (''[[Zone Walking]]''). Diese Eigenschaft von NSEC bzw. DNSSEC ist in bestimmten Einsatzszenarien unerwünscht.

Im Gegensatz zu NSEC verwendet NSEC3 Hashwerte der Namen statt Klartext-Label, wodurch die Ordnungsrelation auf der Menge der errechneten Hashwerte definiert wird. Ein NSEC3-Resource-Record bestätigt also, dass zwischen zwei Hashwerten zu Namen der Zone kein Hashwert eines weiteren Namens liegt. Der ''Resolver'' kann also den Hash-Wert seines angefragten Labels ermitteln und feststellen, dass der nächste Wert in der Kette ein anderer ist, ohne zu wissen, welchen Inhalt dieser konkret hat.

Die verwendete Hashfunktion und andere Parameter des Verfahrens wie zum Beispiel ein [[Salt (Kryptologie)|Salt]] sind im NSEC3 Resource Record hinterlegt und werden vom Resolver ausgewertet. Zusätzlich gibt es pro Zone einen [[#NSEC3PARAM Resource Record|NSEC3PARAM Resource Record]], der diese Parameter für den autoritativen Nameserver hinterlegt.

== NSEC3 Resource Record ==

Ein NSEC3 Resource Record besteht aus den folgenden Feldern:

; Hashed Owner Name
: [[Base32]]-kodierter [[Hashwert]] eines Domainnamens (Anfang eines NSEC3-Bereichs)
; TTL
: [[Time to Live]]
; Klasse
: IN ([[Internet]])
; Typ
: NSEC3
; Hash-Algorithmus
: verwendete [[Hashfunktion]] (1: [[SHA-1]])
; Flags
: Verwendung der Opt-Out-Funktion (0: kein Opt-Out; 1: Opt-Out)
; Iterationen
: Anzahl zusätzlicher Hash-Iterationen
; Salt
: beim Hashing verwendeter [[Salt (Kryptologie)|Salt-Wert]]
; Next Hashed Owner Name
: Base32-kodierter Hashwert eines Domainnamens (Ende eines NSEC3-Bereichs)
; Liste der Typen
: Liste der vorhandenen [[Resource Record|Record-Typen]] unterhalb des ''Owner Names''

== NSEC3PARAM Resource Record ==

Der Zweck eines NSEC3PARAM Resource Records ist es, in der [[Zone (DNS)|DNS-Zone]] Parameter für die [[Domain Name System#Nameserver|autoritativen Nameserver]] zu hinterlegen, die für die NSEC3-Hashberechnung erforderlich sind. Die Informationen sind prinzipiell auch in den NSEC3-Records enthalten, der NSEC3PARAM-Record erleichtert aber die Auffindbarkeit, da er an der Spitze der Zone unter dem Zonennamen abgelegt wird. DNSSEC-Resolver und Validatoren verwenden den NSEC3PARAM-Record nicht.

Der NSEC3PARAM Resource Record besteht aus folgenden Feldern:<ref>{{RFC-Internet |RFC=5155 |Titel=DNS Security (DNSSEC) Hashed Authenticated Denial of Existence |Datum= |Abschnitt=4}}</ref>

; Owner Name
: Zonenname
; TTL
: [[Time to Live]]
; Klasse
: IN ([[Internet]])
; Typ
: NSEC3PARAM
; Hash-Algorithmus
: verwendete [[Hashfunktion]] (1: [[SHA-1]])
; Flags
: Verwendung der Opt-Out-Funktion (0: kein Opt-Out; 1: Opt-Out)
; Iterationen
: Anzahl zusätzlicher Hash-Iterationen
; Salt
: beim Hashing verwendeter [[Salt (Kryptologie)|Salt-Wert]]

== Beispiel ==

Bei Abfrage des nicht existierenden Domainnamens <code>DiesisteinNSEC3Beispiel.de</code> geben die Nameserver von [[.de]] folgende drei NSEC3 Resource Records zurück:

pffaak97rt0cs40je4c2iho30cebf3it.de. 7200 IN NSEC3 1 1 15 CA12B74ADB90591A PFFBLDU4RR5BISB2JIOS36ABAJLQNQMS NS DS RRSIG
Dieser Record weist die Nichtexistenz von <code>DiesisteinNSEC3Beispiel.de</code> nach, da dessen Hashwert <code>pffaollcec3ma3e5jl2b2gb7gc9dt3bd</code> zwischen den dargestellten Hashwerten liegt.

tjlb7qbojvmlf1s6gdriru7vsms1lg16.de. 7200 IN NSEC3 1 1 15 CA12B74ADB90591A TJLG9BE83U1BLVBVCTP8RIQP60D6ATDP NS SOA RRSIG DNSKEY NSEC3PARAM
Dieser Record weist nach, dass der umschließende Domainname <code>de</code> vorhanden ist (Hashwert <code>tjlb7qbojvmlf1s6gdriru7vsms1lg16</code>). Dieser Nachweis ist erforderlich, damit der Client weiß, unterhalb von welchem Domainnamen ein eventueller [[Wildcard (Informatik)|Wildcard]]-Record zu suchen ist.

nihitgish70cve28nu73a3segd6r1d4p.de. 7200 IN NSEC3 1 1 15 CA12B74ADB90591A NIHRI169E5SB3FJMDM1I3LTSNURVSITQ NS DS RRSIG
Dieser Record weist die Nichtexistenz eines Wildcard-Records <code>*.de</code> nach, da dessen Hashwert <code>nihkeqi54qck38bpfvggv7rq5jrrd2vp</code> zwischen den dargestellten Hashwerten liegt.

== Angriffe ==

NSEC3 erschwert zwar das Zone Walking, dennoch können durch [[Kryptoanalyse|kryptoanalytische Angriffe]] die Klartextnamen einer Zone teilweise oder ganz erlangt werden. Der Angriff besteht aus zwei Phasen:<ref name="nsec3breaker" />

# ''Hash Crawling'': Zunächst holt sich der Angreifer durch wiederholtes Anfragen bei den Nameservern die vollständige Kette der NSEC3-Records einer DNS-Zone. Die Anfragenamen wählt der Angreifer zufällig, wobei nur diejenigen Anfragen zum Server gesendet werden, bei denen der Angreifer erwartet einen bislang unbekannten NSEC3-Record zu erhalten. In der Regel ist eine DNS-Anfrage pro NSEC3-Record in der Zone erforderlich.
# ''Hash Breaking'': Anschließend führt der Angreifer einen [[Brute-Force-Angriff]], [[Wörterbuchangriff]] oder [[Markow-Kette|Markow-Ketten-Angriff]] durch, um die NSEC3-Hashwerte zu Klartextnamen zurückzurechnen. Dieses Verfahren ähnelt dem [[Passwort]]cracking und kann durch den Einsatz von [[Grafikprozessor]]en erheblich beschleunigt werden.

Durch den Einsatz des obigen Angriffsverfahrens auf alle Top-Level-Domains können innerhalb von zwei Wochen 79 % der Klartextnamen wiederhergestellt werden. Die Anzahl an Hash-Iterationen hat keinen signifikanten Einfluss auf die Wiederherstellungsrate, sondern die Qualität des für den Angriff verwendeten [[Wörterbuch]]s.<ref name="dnssec-adoption" />

== Normen und Standards ==

* {{RFC-Internet |RFC=5155 |Titel=DNS Security (DNSSEC) Hashed Authenticated Denial of Existence |Datum= |Kommentar=Spezifikation von NSEC3 und NSEC3PARAM}}

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="nsec3breaker">
Matthäus Wander, Lorenz Schwittmann, Christopher Boelmann, Torben Weis: [https://wander.science/paper/2014_Wander_NSEC3.pdf ''GPU-based NSEC3 Hash Breaking''.] (PDF; 0,7 MB) In: ''2014 IEEE 13th International Symposium on Network Computing and Applications (NCA)''. IEEE, 2014, ISBN 978-1-4799-5393-6, [[doi:10.1109/NCA.2014.27]]. Vortrag: [https://wander.science/talks/20140822_NSEC3_Hash_Breaking.pdf Folien.] (PDF; 1,9 MB)
</ref>
<ref name="dnssec-adoption">
Matthäus Wander: [https://wander.science/paper/2017_Wander_DNSSEC_Adoption.pdf ''Measurement Survey of Server-Side DNSSEC Adoption''.] (PDF; 0,4 MB) In: ''2017 Network Traffic Measurement and Analysis Conference (TMA)''. IEEE, 2017, ISBN 978-3-901882-95-1, [[doi:10.23919/TMA.2017.8002913]]. Vortrag: [https://wander.science/talks/20170623_DNSSEC_Adoption.pdf Folien.] (PDF; 0,5 MB) [https://www.youtube.com/watch?v=pa9-dEkIRMM Video.] youtube.
</ref>
</references>

[[Kategorie:Domain Name System]]
[[Kategorie:Internetstandard]]

NSEC3 - Versionsgeschichte

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