Cloudflare тества големи квантовоустойчиви DNS подписи

Когато браузърът търси адреса на даден сайт, поредица от заявки го преобразува в цифров адрес, към който мрежата може да насочи трафика. Отговорите могат да бъдат подписани, за да знае устройството, че никой не ги е променил по пътя. На 10 септември Cloudflare добави към публичния си резолвер 1.1.1.1 възможност да проверява нов вид подписи, проектирани да устоят на бъдещи квантови компютри. Тестов домейн вече преминава успешно проверката. Между тази единична потвърдена заявка и квантово устойчив интернет обаче остава разстояние, което нито една компания не може да преодолее сама.

Восъчният печат става по-голям

При домейните, които използват DNSSEC, съответните DNS записи носят криптографски подписи. Резолверът може да проследи всеки подпис по верига от доверени ключове и така да потвърди, че записът идва от очаквания DNS орган и не е бил променен. Механизмът наподобява восъчен печат върху пощенска картичка: удостоверява подателя, но не скрива съдържанието. DNSSEC не криптира заявката и не защитава последващата сесия в браузъра.

Сегашните подписи използват класическа криптография, която достатъчно мощен квантов компютър теоретично би могъл да подправи. ML-DSA-44, стандартизиран от NIST през август 2024 г. като FIPS 204, се основава на математически структури, които според днешните очаквания са устойчиви на квантови атаки. IANA му е присвоила номер 18 в регистъра на алгоритмите за DNSSEC. Cloudflare е внедрила възможността резолверът да разпознава и проверява този алгоритъм, когато домейнът публикува необходимите записи (Cloudflare).

Потребителите на 1.1.1.1 не трябва да променят нищо. Домейните с конвенционални алгоритми продължават да се проверяват както досега. Резолверът просто вече разбира още един криптографски формат.

Твърде голям за един пакет

Основното инженерно препятствие е размерът. Един подпис ML-DSA-44 заема 2 420 байта, а публичният ключ добавя още 1 312 байта (NIST FIPS 204, проект на IETF). Класическият DNS е проектиран за малки отговори, които се побират в един мрежов пакет. Само един квантово устойчив подпис вече надхвърля този удобен размер.

Прекалено големият отговор налага повторен опит през TCP — същия протокол, който браузърът използва за уеб страници. Той пренася надеждно по-големи обеми данни, но добавя още един обмен по мрежата. Публикуваният от Cloudflare тест със заявка към valid.mldsa44.dnstest.dev показва, че цялата последователност приключва за 20,7 милисекунди (Cloudflare). Това доказва, че механизмът работи, но е само един пример от едно местоположение, а не оценка на производителността в глобалната мрежа на Cloudflare. Компанията не е публикувала разпределение на закъсненията, дял на неуспешните заявки или данни за използвания мрежов капацитет.

Класическата верига отгоре

Веригата на доверие при DNSSEC започва от коренов ключ, преминава през домейните от първо ниво (.com, .de, .fr) и едва след това достига до отделния сайт. В момента кореновата зона на DNS и нивата над отделните домейни все още използват класически алгоритми. Самата Cloudflare посочва подписването на собствените си авторитетни DNS зони и възможността нейният регистратор да подава записи с ML-DSA като следващи стъпки, а не като вече налични функции (Cloudflare).

Това е съществено, защото сигурността на DNSSEC зависи от най-слабото звено във веригата. Ако нападател с квантов компютър успее да подправи класически подпис на по-горно ниво, той би могъл да пренасочи трафика, преди изобщо да се стигне до постквантовата проверка по-надолу.

Cloudflare е въвела правило срещу връщане към по-слаба защита, което решава част от проблема. Ако родителска зона заяви, че ML-DSA е задължителен, 1.1.1.1 ще отхвърли отговор, потвърден само с по-стар алгоритъм. Така новата защита не може да бъде премахната незабелязано под тази точка от веригата (Cloudflare). Правилото естествено действа само за нивата под мястото, от което реално започва постквантовото подписване.

Спецификацията, която определя как ML-DSA да се използва във форматите на DNSSEC записите, все още е активен проект на работна група в IETF. Следователно окончателният технически формат продължава да се договаря.

За разлика от криптирания трафик, подписаните DNS записи са публични. Тук няма спешност от типа „събери сега, разшифровай по-късно“: никой не може да натрупа днешните DNS отговори и след време да ги подправи с квантова машина. Рискът е от бъдеща подмяна в момента на самата заявка. Преминаването на DNS към новите подписи обаче изисква координация между операторите на кореновата зона, регистрите, регистраторите, авторитетните сървъри, софтуера на резолверите и мрежовото оборудване, което може да не обработва правилно големите пакети или блокираните TCP връзки. Ранният старт дава време тези проблеми да бъдат открити, преди да се превърнат в реален риск.

Внедряването може да послужи като платформа за практически изпитания и да покаже къде резервното преминаване към TCP се проваля или кое оборудване отхвърля големи отговори. Cloudflare е доказала, че публичен резолвер в реална експлоатация може да потвърди DNS отговор, подписан с ML-DSA, след преминаване към TCP. Компанията още не е показала колко надеждно и бързо работи този механизъм при представително натоварване.