【摘 要】
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域名系统（Domain Name System,DNS）作为互联网中重要的基础设施,对互联网能否稳定运行有着至关重要的影响,开放DNS服务器作为域名系统中直接与用户交互的重要组成部分,起到接收用户发送的DNS查询并向其返回DNS响应的作用。随着缓存的广泛部署,用户收到的部分DNS响应由开放DNS服务器使用缓存中内容返回,缓存的内容和效率将直接影响用户能否安全、高效地访问互联网。因此,如何对开放DN
【基金项目】
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国家重点研发计划（2018YFB1800202）“互联网基础行为指标体系及测量方法”； 山东省自然科学基金重点项目（ZR2020KF009）“健康状况与服务质量协同融合的递归域名服务器可用性评估方法研究”；
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域名系统（Domain Name System,DNS）作为互联网中重要的基础设施,对互联网能否稳定运行有着至关重要的影响,开放DNS服务器作为域名系统中直接与用户交互的重要组成部分,起到接收用户发送的DNS查询并向其返回DNS响应的作用。随着缓存的广泛部署,用户收到的部分DNS响应由开放DNS服务器使用缓存中内容返回,缓存的内容和效率将直接影响用户能否安全、高效地访问互联网。因此,如何对开放DNS服务器的缓存展开测量并掌握其面临的风险情况对保障互联网安全显得尤为重要。本文使用主动测量的方式发现全国具备缓存功能的开放DNS服务器,从缓存内容、缓存效率和缓存行为三方面对其展开分析,基于分析结果建立了开放DNS服务器缓存风险评估模型,并设计实现了开放DNS服务器缓存测量与风险评估系统,从而掌握全国开放DNS服务器缓存的部署与风险状况。首先,针对传统方式无法准确测量存在异常状况的开放DNS服务器缓存的问题,本文从权威域名服务器的角度出发,通过分析开放DNS服务器向权威域名服务器发送的查询次数,判断其是否具备缓存功能,从而对缓存展开全面测量。同时在测量过程中设置重发策略,最大程度保证了测量结果的完整性。其次,通过对缓存相关数据进行分析,得到全国开放DNS服务器缓存在内容、效率以及行为三方面的现状。其中在对缓存效率进行分析时,提出了结合缓存生存时间异常情况的缓存命中率分析方法,相比于传统方式可更加准确地判断缓存命中情况。再次,将缓存在内容、效率以及行为三方面的分析结果作为评价指标,构建基于层次分析法的开放DNS服务器缓存风险评估模型,从缓存中毒、缓存配置和缓存负载三方面对开放DNS服务器缓存面临的风险展开评估,使用户可及时、全面地掌握全国开放DNS服务器缓存的具体风险状况。最后,设计并实现了开放DNS服务器缓存测量与风险评估系统。系统实现了对全国IPv4地址进行测量发现具备缓存功能的开放DNS服务器,并对开放DNS服务器缓存的部署状况、缓存内容、缓存效率和缓存行为的异常状况以及缓存风险状况进行每日更新。通过系统测试证明,该系统满足设计目标。
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