Cloudflare ověřuje kvantově odolné DNS podpisy

Když prohlížeč hledá webovou adresu, série dotazů ji převede na číselnou adresu, podle níž počítače směrují provoz. Odpovědi lze opatřit podpisem, aby zařízení poznalo, zda je někdo cestou nezměnil. Cloudflare 10. září rozšířil svůj veřejný resolver 1.1.1.1 o ověřování nového typu podpisu, který má odolat budoucím kvantovým počítačům. Kontrolou už úspěšně prochází testovací doména. Od jediného ověřeného dotazu ke kvantově odolnému internetu však vede cesta, kterou žádná firma sama dokončit nemůže.

Pečeť narostla

U domén využívajících DNSSEC nesou příslušné záznamy kryptografické podpisy. Resolver může každý z nich sledovat po řetězci důvěryhodných klíčů a ověřit, že záznam pochází od očekávané autority DNS a cestou se nezměnil. Funguje to podobně jako pečeť na pohlednici: potvrzuje původ, ale obsah si stále může kdokoli přečíst. DNSSEC dotaz nešifruje ani nechrání následné spojení s webem.

Dnešní podpisy stojí na klasické kryptografii, kterou by teoreticky mohl prolomit dostatečně výkonný kvantový počítač. Podpisové schéma ML-DSA-44, jež americký institut NIST standardizoval v srpnu 2024 jako FIPS 204, využívá matematické struktury považované za odolné vůči kvantovým strojům. Organizace IANA mu v registru DNSSEC přidělila číslo algoritmu 18. Cloudflare nyní nasadil schopnost tento algoritmus rozpoznat a ověřit, pokud doména zveřejní potřebné záznamy (Cloudflare).

Uživatelé služby 1.1.1.1 nemuseli nic měnit. Domény s dosavadními algoritmy se ověřují stejně jako dříve. Resolver se pouze naučil další kryptografický jazyk.

Na jeden paket se nevejde

Hlavní technickou překážkou je velikost. Podpis ML-DSA-44 zabírá 2 420 bajtů a veřejný klíč dalších 1 312 bajtů (NIST FIPS 204, návrh IETF). Klasické DNS vzniklo pro krátké odpovědi, které se vejdou do jediného síťového paketu. Už samotný kvantově odolný podpis tuto běžnou velikost překračuje.

Příliš velká odpověď proto vyvolá nový pokus přes TCP, tedy protokol, který prohlížeče používají také k načítání webových stránek. Větší objem dat přenese spolehlivě, vyžaduje však další výměnu mezi klientem a serverem. Ve zveřejněném testu Cloudflare trval dotaz na valid.mldsa44.dnstest.dev včetně tohoto postupu 20,7 milisekundy (Cloudflare). Test potvrzuje funkčnost řešení, nikoli jeho výkon v celé globální síti Cloudflare: jde o jediný příklad z jednoho místa. Firma nezveřejnila rozložení odezvy, podíl neúspěšných dotazů ani údaje o objemu přenesených dat.

Nad novým podpisem zůstává klasický řetězec

Řetězec důvěry DNSSEC začíná kořenovým klíčem a přes domény nejvyšší úrovně, jako jsou .com, .de či .fr, vede ke konkrétním webům. Kořen DNS i vrstvy nad jednotlivými doménami dnes nadále používají klasické algoritmy. Také Cloudflare uvádí podepisování vlastních autoritativních zón DNS a možnost odesílat záznamy ML-DSA prostřednictvím svého registrátora teprve mezi budoucími kroky, nikoli mezi současnými funkcemi (Cloudflare).

Síla DNSSEC přitom odpovídá jeho nejslabšímu článku. Útočník schopný zfalšovat klasický podpis ve vyšší části řetězce by mohl provoz přesměrovat dříve, než se vůbec spustí postkvantová kontrola níže.

Část tohoto problému řeší Cloudflare pravidlem proti návratu ke starší ochraně. Pokud nadřazená zóna stanoví povinné použití ML-DSA, resolver 1.1.1.1 odmítne odpověď ověřenou pouze starší kryptografií. Novou ochranu tak nelze pod touto úrovní nepozorovaně odstranit (Cloudflare). Pravidlo ovšem chrání jen tu část řetězce, v níž už postkvantové podepisování skutečně začalo.

Specifikace, která začleňuje ML-DSA do formátů záznamů DNSSEC, zatím zůstává projednávaným návrhem pracovní skupiny IETF. Konečná podoba nasazení se tedy ještě vyjednává.

Podepsané záznamy DNS jsou na rozdíl od šifrovaného provozu veřejné, takže zde nehrozí scénář „získat nyní, dešifrovat později“. Dnešní odpovědi DNS nelze uložit a později pomocí kvantového počítače zpětně zfalšovat; rizikem bude až padělání odpovědi v okamžiku budoucího útoku. Přechod DNS však vyžaduje součinnost provozovatelů kořenových serverů, registrů, registrátorů, autoritativních serverů, vývojářů resolverů i výrobců síťových zařízení, která mohou mít potíže s nadměrnými pakety nebo blokovaným spojením TCP. Včasný začátek dává celému systému prostor tyto závady odhalit dříve, než budou mít bezpečnostní důsledky.

Nasazení může sloužit jako praktické testovací prostředí právě pro tyto potíže: ukáže, kde selhává přechod na TCP nebo která zařízení zahazují velké odpovědi. Cloudflare prokázal, že veřejný resolver v ostrém provozu dokáže po přechodu na TCP ověřit odpověď DNS podepsanou pomocí ML-DSA. Zatím však nedoložil, jak rychle a spolehlivě tento postup funguje při běžném zatížení.