Cloudflare provjerava goleme kvantno sigurne DNS potpise

Kada preglednik traži adresu mrežne stranice, niz DNS upita pretvara naziv domene u brojčanu adresu prema kojoj računalo može usmjeriti promet. Odgovori se mogu digitalno potpisati kako bi uređaj provjerio jesu li izmijenjeni tijekom prijenosa. Cloudflare je 10. rujna svojem javnom DNS razrješivaču 1.1.1.1 omogućio provjeru nove vrste potpisa, otporne na buduća kvantna računala. Provjera već uspijeva na pokusnoj domeni, ali između jednog potvrđenog upita i kvantno sigurnog interneta ostaje jaz koji nijedna tvrtka ne može sama premostiti.

Veći voštani pečat

Kod domena koje upotrebljavaju DNSSEC, skup sigurnosnih proširenja DNS-a, relevantni DNS zapisi nose kriptografske potpise. Razrješivač može svaki potpis pratiti kroz lanac pouzdanih ključeva te tako potvrditi da zapis potječe od očekivanog DNS tijela i da putem nije izmijenjen. Sustav nalikuje voštanom pečatu na razglednici: potvrđuje pošiljatelja, ali ne skriva sadržaj. DNSSEC stoga ne šifrira upit niti štiti samu vezu tijekom pregledavanja.

Današnji se potpisi oslanjaju na klasičnu kriptografiju, koju bi dovoljno snažno kvantno računalo teoretski moglo krivotvoriti. ML-DSA-44, koji je američki NIST u kolovozu 2024. standardizirao kao FIPS 204, temelji se na matematičkim strukturama za koje se ne očekuje da će ih kvantna računala moći probiti. IANA mu je u registru DNSSEC-a dodijelila broj algoritma 18. Cloudflare je uveo mogućnost prepoznavanja i provjere tog algoritma kada domena objavi odgovarajuće zapise (Cloudflare).

Korisnici usluge 1.1.1.1 nisu morali ništa mijenjati, a domene koje se koriste uobičajenim algoritmima provjeravaju se kao i dosad. Razrješivač je samo dobio mogućnost razumijevanja još jednog kriptografskog formata.

Preveliko za jedan paket

Glavni je tehnički problem veličina. Potpis ML-DSA-44 zauzima 2.420 bajtova, a javni ključ još 1.312 bajtova (NIST FIPS 204, IETF draft). Klasični DNS projektiran je za male odgovore koji stanu u jedan mrežni paket, dok već jedan kvantno otporan potpis prelazi tu praktičnu granicu.

Prevelik odgovor zato pokreće novi pokušaj preko TCP-a, istog protokola kojim se preglednici služe za učitavanje mrežnih stranica. TCP pouzdano prenosi veće količine podataka, ali zahtijeva dodatnu komunikaciju između pošiljatelja i primatelja. Cloudflareov objavljeni pokus s domenom valid.mldsa44.dnstest.dev pokazuje da je cijeli postupak trajao 20,7 milisekundi (Cloudflare). Time je potvrđeno da sustav može raditi, ali riječ je o jednom primjeru s jedne lokacije, a ne o mjerenju izvedbe na Cloudflareovoj globalnoj mreži. Tvrtka nije objavila raspodjelu vremena odziva, stope neuspjelih upita ni podatke o potrošnji mrežne propusnosti.

Klasični lanac iznad domene

Lanac povjerenja DNSSEC-a počinje korijenskim ključem, prolazi kroz vršne domene poput .com, .de i .fr te tek potom dolazi do pojedinačne mrežne stranice. Korijenska zona DNS-a i razine iznad pojedinačnih domena još se koriste klasičnim algoritmima. I sam Cloudflare potpisivanje vlastitih autoritativnih DNS zona te mogućnost da njegov registrar šalje zapise ML-DSA navodi kao buduće korake, a ne kao trenutačno dostupne mogućnosti (Cloudflare).

To je ključno jer je DNSSEC snažan koliko i njegova najslabija karika. Napadač koji bi kvantnim računalom mogao krivotvoriti klasični potpis na višoj razini lanca mogao bi preusmjeriti promet prije nego što uopće počne postkvantna provjera na nižoj razini.

Cloudflare je dio tog problema pokušao riješiti pravilom koje sprječava povratak na slabiju zaštitu. Ako nadređena zona propiše ML-DSA, 1.1.1.1 odbit će odgovor potvrđen samo starijom kriptografijom. Time se onemogućuje neprimjetno uklanjanje nove zaštite ispod te razine (Cloudflare). Pravilo, međutim, vrijedi samo za dio lanca ispod mjesta na kojem postkvantno potpisivanje doista počinje.

Specifikacija kojom se ML-DSA povezuje s formatima zapisa DNSSEC-a još je radni nacrt skupine IETF-a, pa se o konačnom operativnom formatu i dalje pregovara.

Za razliku od šifriranog prometa, potpisani DNS zapisi javno su dostupni, pa ovdje nema opasnosti poznate kao „prikupi sada, dešifriraj poslije”: današnje DNS odgovore nije moguće pohraniti pa ih u budućnosti krivotvoriti kvantnim računalom. Rizik nastaje tek kada bi napadač mogao krivotvoriti tada aktualan odgovor. Prelazak DNS-a na novu zaštitu ipak zahtijeva usklađivanje upravitelja korijenske zone, registara domena, registrara, autoritativnih poslužitelja, razrješivačkog softvera i mrežne opreme, koja može odbacivati prevelike pakete ili blokirati TCP veze. Rani početak omogućuje otkrivanje takvih slabosti prije nego što kvantna prijetnja postane stvarna.

Cloudflareovo uvođenje nove provjere zato može poslužiti kao ispitivanje u stvarnim uvjetima i pokazati gdje prijelaz na TCP ne uspijeva ili koja oprema odbacuje velike odgovore. Tvrtka je dokazala da javni razrješivač u produkcijskoj uporabi može, nakon prelaska na TCP, potvrditi DNS odgovor potpisan algoritmom ML-DSA. Još nije dokazala koliko taj postupak pouzdano i brzo radi pod opterećenjem koje odgovara stvarnom prometu.