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最近手机更新到了最新的 Android Pie (9.0) 系统,随着系统的更新,就可以体验到 Android Pie 带来了一系列的新特性。比如:全新设计的导航栏以及多任务界面、数字应用、安全和隐私等新功能。其中有一项更新是非常实用的,该功能可以提升用户上网过程中的安全性,它就是:DNS over TLS,在 Android 里叫做 Private DNS(私人 DNS)。

默认情况下,如果网络的 DNS 服务器支持,设备会自动使用 DNS over TLS,但如果用户不希望使用 DNS over TLS,可选择将其关闭。

Android Pie 的 新功能简化了在 Android 配置自定义安全的 DNS 解析程序。当网站提供 DNS 服务时,客户端和网站服务器就会自动进行加密,第三方无法窥视 DNS 查询。因为 Android 9 内置对 DNS over TLS 的支持。同时该 TLS 还负责自动默认 HTTPS 访问网站,在地址栏可看到绿色安全锁图标。这可确保不会被 ISP、移动运营商以及客户端与 DNS 解析程序之间的第三方篡改内容或无法解析。

在讲这个功能之前先来了解一下什么是 DNS 和 DNS 污染。

原理

既然说起 DNS 和其污染问题,就不得不先看看 DNS 系统是如何工作的。

互联网所有通信都是建立在 TCP/IP 的基础上,如果想访问目标网络,就必须知道目标 IP。不过 IP 的数量有限,还有 IP 是由一串数字或十六进制组成的,不是那么好记,所以有了域名。域名本身不具有访问性,它如果想被访问,必须绑定一个或多个 IP,一个 IP 可以绑定一个或多个域名。这时候就有一个问题,如何知道域名指向的是哪个 IP。所以需要一项服务,它记载着所有域名和IP的关系,需要的时候询问它就可以了,这就是 DNS(域名系统)。

以访问 Wikipedia 网站为例。

DNS 解析流程图

图中可以看到我们的 ISP 的 DNS 服务器在图中叫做 DNS Recurser,在解析一个域名的时候,总共经过了以下的步骤:

  1. 向 root 服务器获取该 gTLD 的管辖服务器,图中为 org 结尾的域名。
  2. root 服务器返回 org 的管辖服务器。
  3. 向 org 的管辖服务器查询,谁来负责解析 wikipedia.org 这个域名的。
  4. org 的管辖服务器返回解析 wikipedia.org 的服务器 IP 地址。
  5. 向 wikipedia.org 的解析服务器发出查询,解析 www.wikipedia.org 的 IP 地址。
  6. 拿到最终要的 IP 地址。

从上面的 DNS 解析流程可以看出,解析一个域名一共要经历 6 个步骤。

由于 DNS 的数据是以明文传输,所以 DNS 服务器返回的数据在传输的过程中是有可能被篡改的,导致域名指向错误的 IP,引导用户访问错误或恶意的网站。比如:在最后一次查询的时候,有人假冒了 wikipedia.org 的解析服务器,则可以在中间进行欺骗攻击,致使用户最后得到的 IP 地址不是真实的地址。如图所示,

解析请求被劫持

为什么要使用私有 DNS?

从上面的例子我们可以看出,DNS 是存在被劫持和污染的风险的。为了保护用户的上网安全,一些 DNS 加密查询技术因此应运而生。常见的有:DNS over HTTPS、DNSCrypt 和 DNS over TLS。这三种的技术原理大致一样,都是通过一些手段加密用户与 DNS 服务器之间的通信,避免 DNS 污染。

TLS (Transport Layer Security,传输层安全协议),TLS 是 IETF(Internet Engineering Task Force,Internet 工程任务组)制定的一种新的协议。TLS 是在其前身 SSL (Secure Sockets Layer,安全套接层)的基础上发展来的。SSL 也是一种安全协议,其目的是为互联网通信提供安全及数据完整性保障。TLS 它建立在 SSL 3.0 协议规范之上,是 SSL 3.0 的后续版本,可以理解为 SSL 3.1。TLS 协议由两层组成:TLS 记录层(TLS Record)和 TLS 传输层(TLS Handshake)。较低的层为 TLS 记录层协议,位于某个可靠的传输协议(例如:TCP)上面。记录层协议确定传输层数据的封装格式。传输层安全协议使用 X.509 认证,之后利用非对称加密演算来对通信方做身份认证,之后交换对称密钥作为会谈密钥(Session key)。这个会谈密钥是用来将通信两方交换的数据做加密,保证两个应用间通信的保密性和可靠性,使客户与服务器应用之间的通信不被攻击者窃听。

目前支持 DNS over TLS 的平台不多, Android Pie 就是其中这一。如果你的系统暂时不支持 DNS over TLS,你可以暂时使用 SmartDNS 这个程序来作为本地 DNS 服务器,它支持将 DNS over TLS 作为 DNS 上游服务器。

SmartDNS 项目地址:https://github.com/pymumu/smartdns

在 Android Pie 上启用 DNS over TLS

在 Android Pie 上启用 DNS over TLS 的方法非常简单。下面以一加 5 为例,大概需要如下步骤:

  1. 打开 [设置] → [WLAN 和互联网] → [私人 DNS] → [私人 DNS 提供商主机名] → 输入 DNS over TLS 提供商提供的主机名 → 保存。

保存以后,如果私人 DNS 下方显示主机名代表配置成功。

  1. 私有 DNS 字段并不接受类似 1.1.1.1 这样简单的 IP 地址,而是需要一个主机名。如:dns.google。Google 之所以要求私有 DNS 字段是主机名而非 IP 地址,这是因为考虑到移动运营商需要兼顾 IPv4 和 IPv6 共存的问题。

  2. 如果你使用原生 Android Pie 可使用 [设置] → [网络和互联网] → [高级] → [私人 DNS] 。

验证是否生效

  • 如果你使用的是 Cloudflare 提供的私人 DNS,可以访问 https://1.1.1.1/help 进行验证。如果 “使用 DNS over TLS(DoT)” 显示为 “是” 就表示配置成功了。

一些可用的 DNS over TLS 提供商

Google: dns.google

Cloudflare: 1dot1dot1dot1.cloudflare-dns.com

Quad9: dns.quad9.net

CleanBrowsing: security-filter-dns.cleanbrowsing.org

红鱼 DNS: dns.rubyfish.cn

祝大家早日吃上 Andorid Pie。最后我们来搞个小投票,看看大家所使用的手机品牌和系统。

参考文档

  1. https://www.google.com
  2. http://t.cn/EicGa97
  3. http://t.cn/EiVVF4K
  4. http://t.cn/EiVfk7i
  5. http://t.cn/EiVc5Uf
  6. http://t.cn/E2m0Ytz

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