No empty .Rs/.Re
[netbsd-mini2440.git] / external / bsd / bind / dist / doc / rfc / rfc5625.txt
blob102d7e8770ee7d34065f60e121d8186b56f86a4c
7 Network Working Group                                          R. Bellis
8 Request for Comments: 5625                                    Nominet UK
9 BCP: 152                                                     August 2009
10 Category: Best Current Practice
13                   DNS Proxy Implementation Guidelines
15 Abstract
17    This document provides guidelines for the implementation of DNS
18    proxies, as found in broadband gateways and other similar network
19    devices.
21 Status of This Memo
23    This document specifies an Internet Best Current Practices for the
24    Internet Community, and requests discussion and suggestions for
25    improvements.  Distribution of this memo is unlimited.
27 Copyright Notice
29    Copyright (c) 2009 IETF Trust and the persons identified as the
30    document authors.  All rights reserved.
32    This document is subject to BCP 78 and the IETF Trust's Legal
33    Provisions Relating to IETF Documents in effect on the date of
34    publication of this document (http://trustee.ietf.org/license-info).
35    Please review these documents carefully, as they describe your rights
36    and restrictions with respect to this document.
58 Bellis                   Best Current Practice                  [Page 1]
60 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
63 Table of Contents
65    1. Introduction ....................................................2
66    2. Terminology .....................................................3
67    3. The Transparency Principle ......................................3
68    4. Protocol Conformance ............................................4
69       4.1. Unexpected Flags and Data ..................................4
70       4.2. Label Compression ..........................................4
71       4.3. Unknown Resource Record Types ..............................4
72       4.4. Packet Size Limits .........................................4
73            4.4.1. TCP Transport .......................................5
74            4.4.2. Extension Mechanisms for DNS (EDNS0) ................6
75            4.4.3. IP Fragmentation ....................................6
76       4.5. Secret Key Transaction Authentication for DNS (TSIG) .......7
77    5. DHCP's Interaction with DNS .....................................7
78       5.1. Domain Name Server (DHCP Option 6) .........................7
79       5.2. Domain Name (DHCP Option 15) ...............................8
80       5.3. DHCP Leases ................................................8
81    6. Security Considerations .........................................9
82       6.1. Forgery Resilience .........................................9
83       6.2. Interface Binding .........................................10
84       6.3. Packet Filtering ..........................................10
85    7. Acknowledgements ...............................................10
86    8. References .....................................................11
87       8.1. Normative References ......................................11
88       8.2. Informative References ....................................12
90 1.  Introduction
92    Research has found ([SAC035], [DOTSE]) that many commonly used
93    broadband gateways (and similar devices) contain DNS proxies that are
94    incompatible in various ways with current DNS standards.
96    These proxies are usually simple DNS forwarders, but typically do not
97    have any caching capabilities.  The proxy serves as a convenient
98    default DNS resolver for clients on the LAN, but relies on an
99    upstream resolver (e.g., at an ISP) to perform recursive DNS lookups.
101    Note that to ensure full DNS protocol interoperability it is
102    preferred that client stub resolvers should communicate directly with
103    full-feature, upstream recursive resolvers wherever possible.
105    That notwithstanding, this document describes the incompatibilities
106    that have been discovered and offers guidelines to implementors on
107    how to provide better interoperability in those cases where the
108    client must use the broadband gateway's DNS proxy.
114 Bellis                   Best Current Practice                  [Page 2]
116 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
119 2.  Terminology
121    The key words "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL NOT",
122    "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED", "MAY", and "OPTIONAL" in this
123    document are to be interpreted as described in [RFC2119].
125 3.  The Transparency Principle
127    It is not considered practical for a simple DNS proxy to implement
128    all current and future DNS features.
130    There are several reasons why this is the case:
132    o  Broadband gateways usually have limited hardware resources.
134    o  Firmware upgrade cycles are long, and many users do not routinely
135       apply upgrades when they become available.
137    o  No one knows what those future DNS features will be or how they
138       might be implemented.
140    o  Doing so would substantially complicate the configuration user
141       interface (UI) of the device.
143    Furthermore, some modern DNS protocol extensions (see, e.g., EDNS0
144    below) are intended to be used as "hop-by-hop" mechanisms.  If the
145    DNS proxy is considered to be such a "hop" in the resolution chain,
146    then for it to function correctly, it would need to be fully
147    compliant with all such mechanisms.
149    [SAC035] shows that the more actively a proxy participates in the DNS
150    protocol, the more likely it is that it will somehow interfere with
151    the flow of messages between the DNS client and the upstream
152    recursive resolvers.
154    The role of the proxy should therefore be no more and no less than to
155    receive DNS requests from clients on the LAN side, forward those
156    verbatim to one of the known upstream recursive resolvers on the WAN
157    side, and ensure that the whole response is returned verbatim to the
158    original client.
160    It is RECOMMENDED that proxies should be as transparent as possible,
161    such that any "hop-by-hop" mechanisms or newly introduced protocol
162    extensions operate as if the proxy were not there.
164    Except when required to enforce an active security or network policy
165    (such as maintaining a pre-authentication "walled garden"), end-users
166    SHOULD be able to send their DNS queries to specified upstream
170 Bellis                   Best Current Practice                  [Page 3]
172 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
175    resolvers, thereby bypassing the proxy altogether.  In this case, the
176    gateway SHOULD NOT modify the DNS request or response packets in any
177    way.
179 4.  Protocol Conformance
181 4.1.  Unexpected Flags and Data
183    The Transparency Principle above, when combined with Postel's
184    Robustness Principle [RFC0793], suggests that DNS proxies should not
185    arbitrarily reject or otherwise drop requests or responses based on
186    perceived non-compliance with standards.
188    For example, some proxies have been observed to drop any packet
189    containing either the "Authentic Data" (AD) or "Checking Disabled"
190    (CD) bits from DNSSEC [RFC4035].  This may be because [RFC1035]
191    originally specified that these unused "Z" flag bits "MUST" be zero.
192    However, these flag bits were always intended to be reserved for
193    future use, so refusing to proxy any packet containing these flags
194    (now that uses for those flags have indeed been defined) is not
195    appropriate.
197    Therefore, proxies MUST ignore any unknown DNS flags and proxy those
198    packets as usual.
200 4.2.  Label Compression
202    Compression of labels as per Section 4.1.4 of [RFC1035] is optional.
204    Proxies MUST forward packets regardless of the presence or absence of
205    compressed labels therein.
207 4.3.  Unknown Resource Record Types
209    [RFC3597] requires that resolvers MUST handle Resource Records (RRs)
210    of unknown type transparently.
212    All requests and responses MUST be proxied regardless of the values
213    of the QTYPE and QCLASS fields.
215    Similarly, all responses MUST be proxied regardless of the values of
216    the TYPE and CLASS fields of any Resource Record therein.
218 4.4.  Packet Size Limits
220    [RFC1035] specifies that the maximum size of the DNS payload in a UDP
221    packet is 512 octets.  Where the required portions of a response
222    would not fit inside that limit, the DNS server MUST set the
226 Bellis                   Best Current Practice                  [Page 4]
228 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
231    "TrunCation" (TC) bit in the DNS response header to indicate that
232    truncation has occurred.  There are however two standard mechanisms
233    (described in Sections 4.4.1 and 4.4.2) for transporting responses
234    larger than 512 octets.
236    Many proxies have been observed to truncate all responses at 512
237    octets, and others at a packet size related to the WAN MTU, in either
238    case doing so without correctly setting the TC bit.
240    Other proxies have been observed to remove the TC bit in server
241    responses that correctly had the TC bit set by the server.
243    If a DNS response is truncated but the TC bit is not set, then client
244    failures may result.  In particular, a naive DNS client library might
245    suffer crashes due to reading beyond the end of the data actually
246    received.
248    Since UDP packets larger than 512 octets are now expected in normal
249    operation, proxies SHOULD NOT truncate UDP packets that exceed that
250    size.  See Section 4.4.3 for recommendations for packet sizes
251    exceeding the WAN MTU.
253    If a proxy must unilaterally truncate a response, then the proxy MUST
254    set the TC bit.  Similarly, proxies MUST NOT remove the TC bit from
255    responses.
257 4.4.1.  TCP Transport
259    Should a UDP query fail because of truncation, the standard fail-over
260    mechanism is to retry the query using TCP, as described in Section
261    6.1.3.2 of [RFC1123].
263    Whilst TCP transport is not strictly mandatory, it is supported by
264    the vast majority of stub resolvers and recursive servers.  Lack of
265    support in the proxy prevents this fail-over mechanism from working.
267    DNS proxies MUST therefore be prepared to receive and forward queries
268    over TCP.
270    Note that it is unlikely that a client would send a request over TCP
271    unless it had already received a truncated UDP response.  Some
272    "smart" proxies have been observed to first forward any request
273    received over TCP to an upstream resolver over UDP, only for the
274    response to be truncated, causing the proxy to retry over TCP.  Such
275    behaviour increases network traffic and causes delay in DNS
276    resolution since the initial UDP request is doomed to fail.
282 Bellis                   Best Current Practice                  [Page 5]
284 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
287    Therefore, whenever a proxy receives a request over TCP, the proxy
288    SHOULD forward the query over TCP and SHOULD NOT attempt the same
289    query over UDP first.
291 4.4.2.  Extension Mechanisms for DNS (EDNS0)
293    The "Extension Mechanism for DNS" [RFC2671] was introduced to allow
294    the transport of larger DNS packets over UDP and also to allow for
295    additional request and response flags.
297    A client may send an OPT Resource Record (OPT RR) in the Additional
298    Section of a request to indicate that it supports a specific receive
299    buffer size.  The OPT RR also includes the "DNSSEC OK" (DO) flag used
300    by DNSSEC to indicate that DNSSEC-related RRs should be returned to
301    the client.
303    However, some proxies have been observed to either reject (with a
304    FORMERR response code) or black-hole any packet containing an OPT RR.
305    As per Section 4.1, proxies MUST NOT refuse to proxy such packets.
307 4.4.3.  IP Fragmentation
309    Support for UDP packet sizes exceeding the WAN MTU depends on the
310    gateway's algorithm for handling fragmented IP packets.  Several
311    methods are possible:
313    1.  Fragments are dropped.
315    2.  Fragments are forwarded individually as they're received.
317    3.  Complete packets are reassembled on the gateway and then re-
318        fragmented (if necessary) as they're forwarded to the client.
320    Method 1 above will cause compatibility problems with EDNS0 unless
321    the DNS client is configured to advertise an EDNS0 buffer size
322    limited to the WAN MTU less the size of the IP header.  Note that RFC
323    2671 does recommend that the path MTU should be taken into account
324    when using EDNS0.
326    Also, whilst the EDNS0 specification allows for a buffer size of up
327    to 65535 octets, most common DNS server implementations do not
328    support a buffer size above 4096 octets.
330    Therefore (irrespective of which of the above methods is in use),
331    proxies SHOULD be capable of forwarding UDP packets up to a payload
332    size of at least 4096 octets.
338 Bellis                   Best Current Practice                  [Page 6]
340 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
343    NB: in theory, IP fragmentation may also occur if the LAN MTU is
344    smaller than the WAN MTU, although the author has not observed such a
345    configuration in use on any residential broadband service.
347 4.5.  Secret Key Transaction Authentication for DNS (TSIG)
349    [RFC2845] defines TSIG, which is a mechanism for authenticating DNS
350    requests and responses at the packet level.
352    Any modifications made to the DNS portions of a TSIG-signed query or
353    response packet (with the exception of the Query ID) will cause a
354    TSIG authentication failure.
356    DNS proxies MUST implement Section 4.7 of [RFC2845] and either
357    forward packets unchanged (as recommended above) or fully implement
358    TSIG.
360    As per Section 4.3, DNS proxies MUST be capable of proxying packets
361    containing TKEY [RFC2930] Resource Records.
363    NB: any DNS proxy (such as those commonly found in WiFi hotspot
364    "walled gardens") that transparently intercepts all DNS queries and
365    that returns unsigned responses to signed queries, will also cause
366    TSIG authentication failures.
368 5.  DHCP's Interaction with DNS
370    Whilst this document is primarily about DNS proxies, most consumers
371    rely on DHCP [RFC2131] to obtain network configuration settings.
372    Such settings include the client machine's IP address, subnet mask,
373    and default gateway, but also include DNS-related settings.
375    It is therefore appropriate to examine how DHCP affects client DNS
376    configuration.
378 5.1.  Domain Name Server (DHCP Option 6)
380    Most gateways default to supplying their own IP address in the DHCP
381    "Domain Name Server" option [RFC2132].  The net result is that
382    without explicit re-configuration many DNS clients will, by default,
383    send queries to the gateway's DNS proxy.  This is understandable
384    behaviour given that the correct upstream settings are not usually
385    known at boot time.
394 Bellis                   Best Current Practice                  [Page 7]
396 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
399    Most gateways learn their own DNS settings via values supplied by an
400    ISP via DHCP or PPP over the WAN interface.  However, whilst many
401    gateways do allow the device administrator to override those values,
402    some gateways only use those supplied values to affect the proxy's
403    own forwarding function, and do not offer these values via DHCP.
405    When using such a device, the only way to avoid using the DNS proxy
406    is to hard-code the required values in the client operating system.
407    This may be acceptable for a desktop system but it is inappropriate
408    for mobile devices that are regularly used on many different
409    networks.
411    As per Section 3, end-users SHOULD be able to send their DNS queries
412    directly to specified upstream resolvers, ideally without hard-coding
413    those settings in their stub resolver.
415    It is therefore RECOMMENDED that gateways SHOULD support device-
416    administrator configuration of values for the "Domain Name Server"
417    DHCP option.
419 5.2.  Domain Name (DHCP Option 15)
421    A significant amount of traffic to the DNS Root Name Servers is for
422    invalid top-level domain names, and some of that traffic can be
423    attributed to particular equipment vendors whose firmware defaults
424    this DHCP option to specific values.
426    Since no standard exists for a "local" scoped domain name suffix, it
427    is RECOMMENDED that the default value for this option SHOULD be
428    empty, and that this option MUST NOT be sent to clients when no value
429    is configured.
431 5.3.  DHCP Leases
433    It is noted that some DHCP servers in broadband gateways offer, by
434    default, their own IP address for the "Domain Name Server" option (as
435    described above) but then automatically start offering the upstream
436    servers' addresses once they've been learnt over the WAN interface.
438    In general, this behaviour is highly desirable, but the effect for
439    the end-user is that the settings used depend on whether the DHCP
440    lease was obtained before or after the WAN link was established.
442    If the DHCP lease is obtained whilst the WAN link is down, then the
443    DHCP client (and hence the DNS client) will not receive the correct
444    values until the DHCP lease is renewed.
450 Bellis                   Best Current Practice                  [Page 8]
452 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
455    Whilst no specific recommendations are given here, vendors may wish
456    to give consideration to the length of DHCP leases and to whether
457    some mechanism for forcing a DHCP lease renewal might be appropriate.
459    Another possibility is that the learnt upstream values might be
460    persisted in non-volatile memory such that on reboot the same values
461    can be automatically offered via DHCP.  However, this does run the
462    risk that incorrect values are initially offered if the device is
463    moved or connected to another ISP.
465    Alternatively, the DHCP server might only issue very short (i.e., 60
466    second) leases while the WAN link is down, only reverting to more
467    typical lease lengths once the WAN link is up and the upstream DNS
468    servers are known.  Indeed, with such a configuration it may be
469    possible to avoid the need to implement a DNS proxy function in the
470    broadband gateway at all.
472 6.  Security Considerations
474    This document introduces no new protocols.  However, there are some
475    security-related recommendations for vendors that are listed here.
477 6.1.  Forgery Resilience
479    Whilst DNS proxies are not usually full-feature resolvers, they
480    nevertheless share some characteristics with them.
482    Notwithstanding the recommendations above about transparency, many
483    DNS proxies are observed to pick a new Query ID for outbound requests
484    to ensure that responses are directed to the correct client.
486    NB: changing the Query ID is acceptable and compatible with proxying
487    TSIG-signed packets since the TSIG signature calculation is based on
488    the original message ID, which is carried in the TSIG RR.
490    It has been standard guidance for many years that each DNS query
491    should use a randomly generated Query ID.  However, many proxies have
492    been observed picking sequential Query IDs for successive requests.
494    It is strongly RECOMMENDED that DNS proxies follow the relevant
495    recommendations in [RFC5452], particularly those in Section 9.2
496    relating to randomisation of Query IDs and source ports.  This also
497    applies to source port selection within any NAT function.
499    If a DNS proxy is running on a broadband gateway with NAT that is
500    compliant with [RFC4787], then it SHOULD also follow the
501    recommendations in Section 10 of [RFC5452] concerning how long DNS
502    state is kept.
506 Bellis                   Best Current Practice                  [Page 9]
508 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
511 6.2.  Interface Binding
513    Some gateways have been observed to have their DNS proxy listening on
514    both internal (LAN) and external (WAN) interfaces.  In this
515    configuration, it is possible for the proxy to be used to mount
516    reflector attacks as described in [RFC5358].
518    The DNS proxy in a gateway SHOULD NOT, by default, be accessible from
519    the WAN interfaces of the device.
521 6.3.  Packet Filtering
523    The Transparency and Robustness Principles are not entirely
524    compatible with the deep packet-inspection features of security
525    appliances such as firewalls, which are intended to protect systems
526    on the inside of a network from rogue traffic.
528    However, a clear distinction may be made between traffic that is
529    intrinsically malformed and that which merely contains unexpected
530    data.
532    Examples of malformed packets that MAY be dropped include:
534    o  invalid compression pointers (i.e., those that point outside of
535       the current packet or that might cause a parsing loop)
537    o  incorrect counts for the Question, Answer, Authority, and
538       Additional Sections (although care should be taken where
539       truncation is a possibility)
541    Dropped packets will cause the client to repeatedly retransmit the
542    original request, with the client only detecting the error after
543    several retransmit intervals.
545    In these circumstances, proxies SHOULD synthesise a suitable DNS
546    error response to the client (i.e., SERVFAIL) instead of dropping the
547    packet completely.  This will allow the client to detect the error
548    immediately.
550 7.  Acknowledgements
552    The author would particularly like to acknowledge the assistance of
553    Lisa Phifer of Core Competence.  In addition, the author is grateful
554    for the feedback from the members of the DNSEXT Working Group.
562 Bellis                   Best Current Practice                 [Page 10]
564 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
567 8.  References
569 8.1.  Normative References
571    [RFC0793]  Postel, J., "Transmission Control Protocol", STD 7,
572               RFC 793, September 1981.
574    [RFC1035]  Mockapetris, P., "Domain names - implementation and
575               specification", STD 13, RFC 1035, November 1987.
577    [RFC1123]  Braden, R., "Requirements for Internet Hosts - Application
578               and Support", STD 3, RFC 1123, October 1989.
580    [RFC2119]  Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate
581               Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, March 1997.
583    [RFC2131]  Droms, R., "Dynamic Host Configuration Protocol",
584               RFC 2131, March 1997.
586    [RFC2132]  Alexander, S. and R. Droms, "DHCP Options and BOOTP Vendor
587               Extensions", RFC 2132, March 1997.
589    [RFC2671]  Vixie, P., "Extension Mechanisms for DNS (EDNS0)",
590               RFC 2671, August 1999.
592    [RFC2845]  Vixie, P., Gudmundsson, O., Eastlake, D., and B.
593               Wellington, "Secret Key Transaction Authentication for DNS
594               (TSIG)", RFC 2845, May 2000.
596    [RFC2930]  Eastlake, D., "Secret Key Establishment for DNS (TKEY
597               RR)", RFC 2930, September 2000.
599    [RFC3597]  Gustafsson, A., "Handling of Unknown DNS Resource Record
600               (RR) Types", RFC 3597, September 2003.
602    [RFC4035]  Arends, R., Austein, R., Larson, M., Massey, D., and S.
603               Rose, "Protocol Modifications for the DNS Security
604               Extensions", RFC 4035, March 2005.
606    [RFC4787]  Audet, F. and C. Jennings, "Network Address Translation
607               (NAT) Behavioral Requirements for Unicast UDP", BCP 127,
608               RFC 4787, January 2007.
610    [RFC5358]  Damas, J. and F. Neves, "Preventing Use of Recursive
611               Nameservers in Reflector Attacks", BCP 140, RFC 5358,
612               October 2008.
618 Bellis                   Best Current Practice                 [Page 11]
620 RFC 5625          DNS Proxy Implementation Guidelines        August 2009
623    [RFC5452]  Hubert, A. and R. van Mook, "Measures for Making DNS More
624               Resilient against Forged Answers", RFC 5452, January 2009.
626 8.2.  Informative References
628    [DOTSE]    Ahlund and Wallstrom, "DNSSEC Tests of Consumer Broadband
629               Routers", February 2008,
630               <http://www.iis.se/docs/Routertester_en.pdf>.
632    [SAC035]   Bellis, R. and L. Phifer, "Test Report: DNSSEC Impact on
633               Broadband Routers and Firewalls", September 2008,
634               <http://www.icann.org/committees/security/sac035.pdf>.
636 Author's Address
638    Ray Bellis
639    Nominet UK
640    Edmund Halley Road
641    Oxford  OX4 4DQ
642    United Kingdom
644    Phone: +44 1865 332211
645    EMail: ray.bellis@nominet.org.uk
646    URI:   http://www.nominet.org.uk/
674 Bellis                   Best Current Practice                 [Page 12]