]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/7.2.git/blob - contrib/bind9/doc/draft/draft-ietf-dnsop-bad-dns-res-05.txt
Create releng/7.2 from stable/7 in preparation for 7.2-RELEASE.
[FreeBSD/releng/7.2.git] / contrib / bind9 / doc / draft / draft-ietf-dnsop-bad-dns-res-05.txt
1
2
3
4 DNS Operations                                                 M. Larson
5 Internet-Draft                                                 P. Barber
6 Expires: August 14, 2006                                        VeriSign
7                                                        February 10, 2006
8
9
10                   Observed DNS Resolution Misbehavior
11                     draft-ietf-dnsop-bad-dns-res-05
12
13 Status of this Memo
14
15    By submitting this Internet-Draft, each author represents that any
16    applicable patent or other IPR claims of which he or she is aware
17    have been or will be disclosed, and any of which he or she becomes
18    aware will be disclosed, in accordance with Section 6 of BCP 79.
19
20    Internet-Drafts are working documents of the Internet Engineering
21    Task Force (IETF), its areas, and its working groups.  Note that
22    other groups may also distribute working documents as Internet-
23    Drafts.
24
25    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six months
26    and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents at any
27    time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts as reference
28    material or to cite them other than as "work in progress."
29
30    The list of current Internet-Drafts can be accessed at
31    http://www.ietf.org/ietf/1id-abstracts.txt.
32
33    The list of Internet-Draft Shadow Directories can be accessed at
34    http://www.ietf.org/shadow.html.
35
36    This Internet-Draft will expire on August 14, 2006.
37
38 Copyright Notice
39
40    Copyright (C) The Internet Society (2006).
41
42 Abstract
43
44    This memo describes DNS iterative resolver behavior that results in a
45    significant query volume sent to the root and top-level domain (TLD)
46    name servers.  We offer implementation advice to iterative resolver
47    developers to alleviate these unnecessary queries.  The
48    recommendations made in this document are a direct byproduct of
49    observation and analysis of abnormal query traffic patterns seen at
50    two of the thirteen root name servers and all thirteen com/net TLD
51    name servers.
52
53
54
55 Larson & Barber          Expires August 14, 2006                [Page 1]
56 \f
57 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
58
59
60    The key words "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL NOT",
61    "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED", "MAY", and "OPTIONAL" in this
62    document are to be interpreted as described in RFC 2119 [1].
63
64
65 Table of Contents
66
67    1.  Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  3
68      1.1.  A note about terminology in this memo  . . . . . . . . . .  3
69    2.  Observed iterative resolver misbehavior  . . . . . . . . . . .  5
70      2.1.  Aggressive requerying for delegation information . . . . .  5
71        2.1.1.  Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6
72      2.2.  Repeated queries to lame servers . . . . . . . . . . . . .  7
73        2.2.1.  Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7
74      2.3.  Inability to follow multiple levels of indirection . . . .  8
75        2.3.1.  Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9
76      2.4.  Aggressive retransmission when fetching glue . . . . . . .  9
77        2.4.1.  Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
78      2.5.  Aggressive retransmission behind firewalls . . . . . . . . 10
79        2.5.1.  Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
80      2.6.  Misconfigured NS records . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
81        2.6.1.  Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
82      2.7.  Name server records with zero TTL  . . . . . . . . . . . . 12
83        2.7.1.  Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
84      2.8.  Unnecessary dynamic update messages  . . . . . . . . . . . 13
85        2.8.1.  Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
86      2.9.  Queries for domain names resembling IPv4 addresses . . . . 14
87        2.9.1.  Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
88      2.10. Misdirected recursive queries  . . . . . . . . . . . . . . 15
89        2.10.1. Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
90      2.11. Suboptimal name server selection algorithm . . . . . . . . 15
91        2.11.1. Recommendation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
92    3.  Acknowledgments  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
93    4.  IANA considerations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
94    5.  Security considerations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
95    6.  Internationalization considerations  . . . . . . . . . . . . . 20
96    7.  Informative References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
97    Authors' Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
98    Intellectual Property and Copyright Statements . . . . . . . . . . 22
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111 Larson & Barber          Expires August 14, 2006                [Page 2]
112 \f
113 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
114
115
116 1.  Introduction
117
118    Observation of query traffic received by two root name servers and
119    the thirteen com/net TLD name servers has revealed that a large
120    proportion of the total traffic often consists of "requeries".  A
121    requery is the same question (<QNAME, QTYPE, QCLASS>) asked
122    repeatedly at an unexpectedly high rate.  We have observed requeries
123    from both a single IP address and multiple IP addresses (i.e., the
124    same query received simultaneously from multiple IP addresses).
125
126    By analyzing requery events we have found that the cause of the
127    duplicate traffic is almost always a deficient iterative resolver,
128    stub resolver or application implementation combined with an
129    operational anomaly.  The implementation deficiencies we have
130    identified to date include well-intentioned recovery attempts gone
131    awry, insufficient caching of failures, early abort when multiple
132    levels of indirection must be followed, and aggressive retry by stub
133    resolvers or applications.  Anomalies that we have seen trigger
134    requery events include lame delegations, unusual glue records, and
135    anything that makes all authoritative name servers for a zone
136    unreachable (DoS attacks, crashes, maintenance, routing failures,
137    congestion, etc.).
138
139    In the following sections, we provide a detailed explanation of the
140    observed behavior and recommend changes that will reduce the requery
141    rate.  None of the changes recommended affects the core DNS protocol
142    specification; instead, this document consists of guidelines to
143    implementors of iterative resolvers.
144
145 1.1.  A note about terminology in this memo
146
147    To recast an old saying about standards, the nice thing about DNS
148    terms is that there are so many of them to choose from.  Writing or
149    talking about DNS can be difficult and cause confusion resulting from
150    a lack of agreed-upon terms for its various components.  Further
151    complicating matters are implementations that combine multiple roles
152    into one piece of software, which makes naming the result
153    problematic.  An example is the entity that accepts recursive
154    queries, issues iterative queries as necessary to resolve the initial
155    recursive query, caches responses it receives, and which is also able
156    to answer questions about certain zones authoritatively.  This entity
157    is an iterative resolver combined with an authoritative name server
158    and is often called a "recursive name server" or a "caching name
159    server".
160
161    This memo is concerned principally with the behavior of iterative
162    resolvers, which are typically found as part of a recursive name
163    server.  This memo uses the more precise term "iterative resolver",
164
165
166
167 Larson & Barber          Expires August 14, 2006                [Page 3]
168 \f
169 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
170
171
172    because the focus is usually on that component.  In instances where
173    the name server role of this entity requires mentioning, this memo
174    uses the term "recursive name server".  As an example of the
175    difference, the name server component of a recursive name server
176    receives DNS queries and the iterative resolver component sends
177    queries.
178
179    The advent of IPv6 requires mentioning AAAA records as well as A
180    records when discussing glue.  To avoid continuous repetition and
181    qualification, this memo uses the general term "address record" to
182    encompass both A and AAAA records when a particular situation is
183    relevant to both types.
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223 Larson & Barber          Expires August 14, 2006                [Page 4]
224 \f
225 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
226
227
228 2.  Observed iterative resolver misbehavior
229
230 2.1.  Aggressive requerying for delegation information
231
232    There can be times when every name server in a zone's NS RRset is
233    unreachable (e.g., during a network outage), unavailable (e.g., the
234    name server process is not running on the server host) or
235    misconfigured (e.g., the name server is not authoritative for the
236    given zone, also known as "lame").  Consider an iterative resolver
237    that attempts to resolve a query for a domain name in such a zone and
238    discovers that none of the zone's name servers can provide an answer.
239    We have observed a recursive name server implementation whose
240    iterative resolver then verifies the zone's NS RRset in its cache by
241    querying for the zone's delegation information: it sends a query for
242    the zone's NS RRset to one of the parent zone's name servers.  (Note
243    that queries with QTYPE=NS are not required by the standard
244    resolution algorithm described in section 4.3.2 of RFC 1034 [2].
245    These NS queries represent this implementation's addition to that
246    algorithm.)
247
248    For example, suppose that "example.com" has the following NS RRset:
249
250      example.com.   IN   NS   ns1.example.com.
251      example.com.   IN   NS   ns2.example.com.
252
253    Upon receipt of a query for "www.example.com" and assuming that
254    neither "ns1.example.com" nor "ns2.example.com" can provide an
255    answer, this iterative resolver implementation immediately queries a
256    "com" zone name server for the "example.com" NS RRset to verify it
257    has the proper delegation information.  This implementation performs
258    this query to a zone's parent zone for each recursive query it
259    receives that fails because of a completely unresponsive set of name
260    servers for the target zone.  Consider the effect when a popular zone
261    experiences a catastrophic failure of all its name servers: now every
262    recursive query for domain names in that zone sent to this recursive
263    name server implementation results in a query to the failed zone's
264    parent name servers.  On one occasion when several dozen popular
265    zones became unreachable, the query load on the com/net name servers
266    increased by 50%.
267
268    We believe this verification query is not reasonable.  Consider the
269    circumstances: When an iterative resolver is resolving a query for a
270    domain name in a zone it has not previously searched, it uses the
271    list of name servers in the referral from the target zone's parent.
272    If on its first attempt to search the target zone, none of the name
273    servers in the referral is reachable, a verification query to the
274    parent would be pointless: this query to the parent would come so
275    quickly on the heels of the referral that it would be almost certain
276
277
278
279 Larson & Barber          Expires August 14, 2006                [Page 5]
280 \f
281 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
282
283
284    to contain the same list of name servers.  The chance of discovering
285    any new information is slim.
286
287    The other possibility is that the iterative resolver successfully
288    contacts one of the target zone's name servers and then caches the NS
289    RRset from the authority section of a response, the proper behavior
290    according to section 5.4.1 of RFC 2181 [3], because the NS RRset from
291    the target zone is more trustworthy than delegation information from
292    the parent zone.  If, while processing a subsequent recursive query,
293    the iterative resolver discovers that none of the name servers
294    specified in the cached NS RRset is available or authoritative,
295    querying the parent would be wrong.  An NS RRset from the parent zone
296    would now be less trustworthy than data already in the cache.
297
298    For this query of the parent zone to be useful, the target zone's
299    entire set of name servers would have to change AND the former set of
300    name servers would have to be deconfigured or decommissioned AND the
301    delegation information in the parent zone would have to be updated
302    with the new set of name servers, all within the TTL of the target
303    zone's NS RRset.  We believe this scenario is uncommon:
304    administrative best practices dictate that changes to a zone's set of
305    name servers happen gradually when at all possible, with servers
306    removed from the NS RRset left authoritative for the zone as long as
307    possible.  The scenarios that we can envision that would benefit from
308    the parent requery behavior do not outweigh its damaging effects.
309
310    This section should not be understood to claim that all queries to a
311    zone's parent are bad.  In some cases, such queries are not only
312    reasonable but required.  Consider the situation when required
313    information, such as the address of a name server (i.e., the address
314    record corresponding to the RDATA of an NS record), has timed out of
315    an iterative resolver's cache before the corresponding NS record.  If
316    the name of the name server is below the apex of the zone, then the
317    name server's address record is only available as glue in the parent
318    zone.  For example, consider this NS record:
319
320      example.com.        IN   NS   ns.example.com.
321
322    If a cache has this NS record but not the address record for
323    "ns.example.com", it is unable to contact the "example.com" zone
324    directly and must query the "com" zone to obtain the address record.
325    Note, however, that such a query would not have QTYPE=NS according to
326    the standard resolution algorithm.
327
328 2.1.1.  Recommendation
329
330    An iterative resolver MUST NOT send a query for the NS RRset of a
331    non-responsive zone to any of the name servers for that zone's parent
332
333
334
335 Larson & Barber          Expires August 14, 2006                [Page 6]
336 \f
337 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
338
339
340    zone.  For the purposes of this injunction, a non-responsive zone is
341    defined as a zone for which every name server listed in the zone's NS
342    RRset:
343
344    1.  is not authoritative for the zone (i.e., lame), or,
345
346    2.  returns a server failure response (RCODE=2), or,
347
348    3.  is dead or unreachable according to section 7.2 of RFC 2308 [4].
349
350 2.2.  Repeated queries to lame servers
351
352    Section 2.1 describes a catastrophic failure: when every name server
353    for a zone is unable to provide an answer for one reason or another.
354    A more common occurrence is when a subset of a zone's name servers
355    are unavailable or misconfigured.  Different failure modes have
356    different expected durations.  Some symptoms indicate problems that
357    are potentially transient; for example, various types of ICMP
358    unreachable messages because a name server process is not running or
359    a host or network is unreachable, or a complete lack of a response to
360    a query.  Such responses could be the result of a host rebooting or
361    temporary outages; these events don't necessarily require any human
362    intervention and can be reasonably expected to be temporary.
363
364    Other symptoms clearly indicate a condition requiring human
365    intervention, such as lame server: if a name server is misconfigured
366    and not authoritative for a zone delegated to it, it is reasonable to
367    assume that this condition has potential to last longer than
368    unreachability or unresponsiveness.  Consequently, repeated queries
369    to known lame servers are not useful.  In this case of a condition
370    with potential to persist for a long time, a better practice would be
371    to maintain a list of known lame servers and avoid querying them
372    repeatedly in a short interval.
373
374    It should also be noted, however, that some authoritative name server
375    implementations appear to be lame only for queries of certain types
376    as described in RFC 4074 [5].  In this case, it makes sense to retry
377    the "lame" servers for other types of queries, particularly when all
378    known authoritative name servers appear to be "lame".
379
380 2.2.1.  Recommendation
381
382    Iterative resolvers SHOULD cache name servers that they discover are
383    not authoritative for zones delegated to them (i.e. lame servers).
384    If this caching is performed, lame servers MUST be cached against the
385    specific query tuple <zone name, class, server IP address>.  Zone
386    name can be derived from the owner name of the NS record that was
387    referenced to query the name server that was discovered to be lame.
388
389
390
391 Larson & Barber          Expires August 14, 2006                [Page 7]
392 \f
393 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
394
395
396    Implementations that perform lame server caching MUST refrain from
397    sending queries to known lame servers based on a time interval from
398    when the server is discovered to be lame.  A minimum interval of
399    thirty minutes is RECOMMENDED.
400
401    An exception to this recommendation occurs if all name servers for a
402    zone are marked lame.  In that case, the iterative resolver SHOULD
403    temporarily ignore the servers' lameness status and query one or more
404    servers.  This behavior is a workaround for the type-specific
405    lameness issue described in the previous section.
406
407    Implementors should take care not to make lame server avoidance logic
408    overly broad: note that a name server could be lame for a parent zone
409    but not a child zone, e.g., lame for "example.com" but properly
410    authoritative for "sub.example.com".  Therefore a name server should
411    not be automatically considered lame for subzones.  In the case
412    above, even if a name server is known to be lame for "example.com",
413    it should be queried for QNAMEs at or below "sub.example.com" if an
414    NS record indicates it should be authoritative for that zone.
415
416 2.3.  Inability to follow multiple levels of indirection
417
418    Some iterative resolver implementations are unable to follow
419    sufficient levels of indirection.  For example, consider the
420    following delegations:
421
422      foo.example.        IN   NS   ns1.example.com.
423      foo.example.        IN   NS   ns2.example.com.
424
425      example.com.        IN   NS   ns1.test.example.net.
426      example.com.        IN   NS   ns2.test.example.net.
427
428      test.example.net.   IN   NS   ns1.test.example.net.
429      test.example.net.   IN   NS   ns2.test.example.net.
430
431    An iterative resolver resolving the name "www.foo.example" must
432    follow two levels of indirection, first obtaining address records for
433    "ns1.test.example.net" or "ns2.test.example.net" in order to obtain
434    address records for "ns1.example.com" or "ns2.example.com" in order
435    to query those name servers for the address records of
436    "www.foo.example".  While this situation may appear contrived, we
437    have seen multiple similar occurrences and expect more as new generic
438    top-level domains (gTLDs) become active.  We anticipate many zones in
439    new gTLDs will use name servers in existing gTLDs, increasing the
440    number of delegations using out-of-zone name servers.
441
442
443
444
445
446
447 Larson & Barber          Expires August 14, 2006                [Page 8]
448 \f
449 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
450
451
452 2.3.1.  Recommendation
453
454    Clearly constructing a delegation that relies on multiple levels of
455    indirection is not a good administrative practice.  However, the
456    practice is widespread enough to require that iterative resolvers be
457    able to cope with it.  Iterative resolvers SHOULD be able to handle
458    arbitrary levels of indirection resulting from out-of-zone name
459    servers.  Iterative resolvers SHOULD implement a level-of-effort
460    counter to avoid loops or otherwise performing too much work in
461    resolving pathological cases.
462
463    A best practice that avoids this entire issue of indirection is to
464    name one or more of a zone's name servers in the zone itself.  For
465    example, if the zone is named "example.com", consider naming some of
466    the name servers "ns{1,2,...}.example.com" (or similar).
467
468 2.4.  Aggressive retransmission when fetching glue
469
470    When an authoritative name server responds with a referral, it
471    includes NS records in the authority section of the response.
472    According to the algorithm in section 4.3.2 of RFC 1034 [2], the name
473    server should also "put whatever addresses are available into the
474    additional section, using glue RRs if the addresses are not available
475    from authoritative data or the cache."  Some name server
476    implementations take this address inclusion a step further with a
477    feature called "glue fetching".  A name server that implements glue
478    fetching attempts to include address records for every NS record in
479    the authority section.  If necessary, the name server issues multiple
480    queries of its own to obtain any missing address records.
481
482    Problems with glue fetching can arise in the context of
483    "authoritative-only" name servers, which only serve authoritative
484    data and ignore requests for recursion.  Such an entity will not
485    normally generate any queries of its own.  Instead it answers non-
486    recursive queries from iterative resolvers looking for information in
487    zones it serves.  With glue fetching enabled, however, an
488    authoritative server invokes an iterative resolver to look up an
489    unknown address record to complete the additional section of a
490    response.
491
492    We have observed situations where the iterative resolver of a glue-
493    fetching name server can send queries that reach other name servers,
494    but is apparently prevented from receiving the responses.  For
495    example, perhaps the name server is authoritative-only and therefore
496    its administrators expect it to receive only queries and not
497    responses.  Perhaps unaware of glue fetching and presuming that the
498    name server's iterative resolver will generate no queries, its
499    administrators place the name server behind a network device that
500
501
502
503 Larson & Barber          Expires August 14, 2006                [Page 9]
504 \f
505 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
506
507
508    prevents it from receiving responses.  If this is the case, all glue-
509    fetching queries will go answered.
510
511    We have observed name server implementations whose iterative
512    resolvers retry excessively when glue-fetching queries are
513    unanswered.  A single com/net name server has received hundreds of
514    queries per second from a single such source.  Judging from the
515    specific queries received and based on additional analysis, we
516    believe these queries result from overly aggressive glue fetching.
517
518 2.4.1.  Recommendation
519
520    Implementers whose name servers support glue fetching SHOULD take
521    care to avoid sending queries at excessive rates.  Implementations
522    SHOULD support throttling logic to detect when queries are sent but
523    no responses are received.
524
525 2.5.  Aggressive retransmission behind firewalls
526
527    A common occurrence and one of the largest sources of repeated
528    queries at the com/net and root name servers appears to result from
529    resolvers behind misconfigured firewalls.  In this situation, an
530    iterative resolver is apparently allowed to send queries through a
531    firewall to other name servers, but not receive the responses.  The
532    result is more queries than necessary because of retransmission, all
533    of which are useless because the responses are never received.  Just
534    as with the glue-fetching scenario described in Section 2.4, the
535    queries are sometimes sent at excessive rates.  To make matters
536    worse, sometimes the responses, sent in reply to legitimate queries,
537    trigger an alarm on the originator's intrusion detection system.  We
538    are frequently contacted by administrators responding to such alarms
539    who believe our name servers are attacking their systems.
540
541    Not only do some resolvers in this situation retransmit queries at an
542    excessive rate, but they continue to do so for days or even weeks.
543    This scenario could result from an organization with multiple
544    recursive name servers, only a subset of whose iterative resolvers'
545    traffic is improperly filtered in this manner.  Stub resolvers in the
546    organization could be configured to query multiple recursive name
547    servers.  Consider the case where a stub resolver queries a filtered
548    recursive name server first.  The iterative resolver of this
549    recursive name server sends one or more queries whose replies are
550    filtered, so it can't respond to the stub resolver, which times out.
551    Then the stub resolver retransmits to a recursive name server that is
552    able to provide an answer.  Since resolution ultimately succeeds the
553    underlying problem might not be recognized or corrected.  A popular
554    stub resolver implementation has a very aggressive retransmission
555    schedule, including simultaneous queries to multiple recursive name
556
557
558
559 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 10]
560 \f
561 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
562
563
564    servers, which could explain how such a situation could persist
565    without being detected.
566
567 2.5.1.  Recommendation
568
569    The most obvious recommendation is that administrators SHOULD take
570    care not to place iterative resolvers behind a firewall that allows
571    queries to pass through but not the resulting replies.
572
573    Iterative resolvers SHOULD take care to avoid sending queries at
574    excessive rates.  Implementations SHOULD support throttling logic to
575    detect when queries are sent but no responses are received.
576
577 2.6.  Misconfigured NS records
578
579    Sometimes a zone administrator forgets to add the trailing dot on the
580    domain names in the RDATA of a zone's NS records.  Consider this
581    fragment of the zone file for "example.com":
582
583      $ORIGIN example.com.
584      example.com.      3600   IN   NS   ns1.example.com  ; Note missing
585      example.com.      3600   IN   NS   ns2.example.com  ; trailing dots
586
587    The zone's authoritative servers will parse the NS RDATA as
588    "ns1.example.com.example.com" and "ns2.example.com.example.com" and
589    return NS records with this incorrect RDATA in responses, including
590    typically the authority section of every response containing records
591    from the "example.com" zone.
592
593    Now consider a typical sequence of queries.  An iterative resolver
594    attempting to resolve address records for "www.example.com" with no
595    cached information for this zone will query a "com" authoritative
596    server.  The "com" server responds with a referral to the
597    "example.com" zone, consisting of NS records with valid RDATA and
598    associated glue records.  (This example assumes that the
599    "example.com" zone delegation information is correct in the "com"
600    zone.)  The iterative resolver caches the NS RRset from the "com"
601    server and follows the referral by querying one of the "example.com"
602    authoritative servers.  This server responds with the
603    "www.example.com" address record in the answer section and,
604    typically, the "example.com" NS records in the authority section and,
605    if space in the message remains, glue address records in the
606    additional section.  According to Section 5.4 of RFC 2181 [3], NS
607    records in the authority section of an authoritative answer are more
608    trustworthy than NS records from the authority section of a non-
609    authoritative answer.  Thus the "example.com" NS RRset just received
610    from the "example.com" authoritative server overrides the
611    "example.com" NS RRset received moments ago from the "com"
612
613
614
615 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 11]
616 \f
617 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
618
619
620    authoritative server.
621
622    But the "example.com" zone contains the erroneous NS RRset as shown
623    in the example above.  Subsequent queries for names in "example.com"
624    will cause the iterative resolver to attempt to use the incorrect NS
625    records and so it will try to resolve the nonexistent names
626    "ns1.example.com.example.com" and "ns2.example.com.example.com".  In
627    this example, since all of the zone's name servers are named in the
628    zone itself (i.e., "ns1.example.com.example.com" and
629    "ns2.example.com.example.com" both end in "example.com") and all are
630    bogus, the iterative resolver cannot reach any "example.com" name
631    servers.  Therefore attempts to resolve these names result in address
632    record queries to the "com" authoritative servers.  Queries for such
633    obviously bogus glue address records occur frequently at the com/net
634    name servers.
635
636 2.6.1.  Recommendation
637
638    An authoritative server can detect this situation.  A trailing dot
639    missing from an NS record's RDATA always results by definition in a
640    name server name that exists somewhere under the apex of the zone the
641    NS record appears in.  Note that further levels of delegation are
642    possible, so a missing trailing dot could inadvertently create a name
643    server name that actually exists in a subzone.
644
645    An authoritative name server SHOULD issue a warning when one of a
646    zone's NS records references a name server below the zone's apex when
647    a corresponding address record does not exist in the zone AND there
648    are no delegated subzones where the address record could exist.
649
650 2.7.  Name server records with zero TTL
651
652    Sometimes a popular com/net subdomain's zone is configured with a TTL
653    of zero on the zone's NS records, which prohibits these records from
654    being cached and will result in a higher query volume to the zone's
655    authoritative servers.  The zone's administrator should understand
656    the consequences of such a configuration and provision resources
657    accordingly.  A zero TTL on the zone's NS RRset, however, carries
658    additional consequences beyond the zone itself: if an iterative
659    resolver cannot cache a zone's NS records because of a zero TTL, it
660    will be forced to query that zone's parent's name servers each time
661    it resolves a name in the zone.  The com/net authoritative servers do
662    see an increased query load when a popular com/net subdomain's zone
663    is configured with a TTL of zero on the zone's NS records.
664
665    A zero TTL on an RRset expected to change frequently is extreme but
666    permissible.  A zone's NS RRset is a special case, however, because
667    changes to it must be coordinated with the zone's parent.  In most
668
669
670
671 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 12]
672 \f
673 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
674
675
676    zone parent/child relationships we are aware of, there is typically
677    some delay involved in effecting changes.  Further, changes to the
678    set of a zone's authoritative name servers (and therefore to the
679    zone's NS RRset) are typically relatively rare: providing reliable
680    authoritative service requires a reasonably stable set of servers.
681    Therefore an extremely low or zero TTL on a zone's NS RRset rarely
682    makes sense, except in anticipation of an upcoming change.  In this
683    case, when the zone's administrator has planned a change and does not
684    want iterative resolvers throughout the Internet to cache the NS
685    RRset for a long period of time, a low TTL is reasonable.
686
687 2.7.1.  Recommendation
688
689    Because of the additional load placed on a zone's parent's
690    authoritative servers resulting from a zero TTL on a zone's NS RRset,
691    under such circumstances authoritative name servers SHOULD issue a
692    warning when loading a zone.
693
694 2.8.  Unnecessary dynamic update messages
695
696    The UPDATE message specified in RFC 2136 [6] allows an authorized
697    agent to update a zone's data on an authoritative name server using a
698    DNS message sent over the network.  Consider the case of an agent
699    desiring to add a particular resource record.  Because of zone cuts,
700    the agent does not necessarily know the proper zone to which the
701    record should be added.  The dynamic update process requires that the
702    agent determine the appropriate zone so the UPDATE message can be
703    sent to one of the zone's authoritative servers (typically the
704    primary master as specified in the zone's SOA MNAME field).
705
706    The appropriate zone to update is the closest enclosing zone, which
707    cannot be determined only by inspecting the domain name of the record
708    to be updated, since zone cuts can occur anywhere.  One way to
709    determine the closest enclosing zone entails walking up the name
710    space tree by sending repeated UPDATE messages until success.  For
711    example, consider an agent attempting to add an address record with
712    the name "foo.bar.example.com".  The agent could first attempt to
713    update the "foo.bar.example.com" zone.  If the attempt failed, the
714    update could be directed to the "bar.example.com" zone, then the
715    "example.com" zone, then the "com" zone, and finally the root zone.
716
717    A popular dynamic agent follows this algorithm.  The result is many
718    UPDATE messages received by the root name servers, the com/net
719    authoritative servers, and presumably other TLD authoritative
720    servers.  A valid question is why the algorithm proceeds to send
721    updates all the way to TLD and root name servers.  This behavior is
722    not entirely unreasonable: in enterprise DNS architectures with an
723    "internal root" design, there could conceivably be private, non-
724
725
726
727 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 13]
728 \f
729 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
730
731
732    public TLD or root zones that would be the appropriate targets for a
733    dynamic update.
734
735    A significant deficiency with this algorithm is that knowledge of a
736    given UPDATE message's failure is not helpful in directing future
737    UPDATE messages to the appropriate servers.  A better algorithm would
738    be to find the closest enclosing zone by walking up the name space
739    with queries for SOA or NS rather than "probing" with UPDATE
740    messages.  Once the appropriate zone is found, an UPDATE message can
741    be sent.  In addition, the results of these queries can be cached to
742    aid in determining closest enclosing zones for future updates.  Once
743    the closest enclosing zone is determined with this method, the update
744    will either succeed or fail and there is no need to send further
745    updates to higher-level zones.  The important point is that walking
746    up the tree with queries yields cacheable information, whereas
747    walking up the tree by sending UPDATE messages does not.
748
749 2.8.1.  Recommendation
750
751    Dynamic update agents SHOULD send SOA or NS queries to progressively
752    higher-level names to find the closest enclosing zone for a given
753    name to update.  Only after the appropriate zone is found should the
754    client send an UPDATE message to one of the zone's authoritative
755    servers.  Update clients SHOULD NOT "probe" using UPDATE messages by
756    walking up the tree to progressively higher-level zones.
757
758 2.9.  Queries for domain names resembling IPv4 addresses
759
760    The root name servers receive a significant number of A record
761    queries where the QNAME looks like an IPv4 address.  The source of
762    these queries is unknown.  It could be attributed to situations where
763    a user believes an application will accept either a domain name or an
764    IP address in a given configuration option.  The user enters an IP
765    address, but the application assumes any input is a domain name and
766    attempts to resolve it, resulting in an A record lookup.  There could
767    also be applications that produce such queries in a misguided attempt
768    to reverse map IP addresses.
769
770    These queries result in Name Error (RCODE=3) responses.  An iterative
771    resolver can negatively cache such responses, but each response
772    requires a separate cache entry, i.e., a negative cache entry for the
773    domain name "192.0.2.1" does not prevent a subsequent query for the
774    domain name "192.0.2.2".
775
776 2.9.1.  Recommendation
777
778    It would be desirable for the root name servers not to have to answer
779    these queries: they unnecessarily consume CPU resources and network
780
781
782
783 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 14]
784 \f
785 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
786
787
788    bandwidth.  A possible solution is to delegate these numeric TLDs
789    from the root zone to a separate set of servers to absorb the
790    traffic.  The "black hole servers" used by the AS 112 Project [8],
791    which are currently delegated the in-addr.arpa zones corresponding to
792    RFC 1918 [7] private use address space, would be a possible choice to
793    receive these delegations.  Of course, the proper and usual root zone
794    change procedures would have to be followed to make such a change to
795    the root zone.
796
797 2.10.  Misdirected recursive queries
798
799    The root name servers receive a significant number of recursive
800    queries (i.e., queries with the RD bit set in the header).  Since
801    none of the root servers offers recursion, the servers' response in
802    such a situation ignores the request for recursion and the response
803    probably does not contain the data the querier anticipated.  Some of
804    these queries result from users configuring stub resolvers to query a
805    root server.  (This situation is not hypothetical: we have received
806    complaints from users when this configuration does not work as
807    hoped.)  Of course, users should not direct stub resolvers to use
808    name servers that do not offer recursion, but we are not aware of any
809    stub resolver implementation that offers any feedback to the user
810    when so configured, aside from simply "not working".
811
812 2.10.1.  Recommendation
813
814    When the IP address of a name server that supposedly offers recursion
815    is configured in a stub resolver using an interactive user interface,
816    the resolver could send a test query to verify that the server indeed
817    supports recursion (i.e., verify that the response has the RA bit set
818    in the header).  The user could be immediately notified if the server
819    is non-recursive.
820
821    The stub resolver could also report an error, either through a user
822    interface or in a log file, if the queried server does not support
823    recursion.  Error reporting SHOULD be throttled to avoid a
824    notification or log message for every response from a non-recursive
825    server.
826
827 2.11.  Suboptimal name server selection algorithm
828
829    An entire document could be devoted to the topic of problems with
830    different implementations of the recursive resolution algorithm.  The
831    entire process of recursion is woefully under specified, requiring
832    each implementor to design an algorithm.  Sometimes implementors make
833    poor design choices that could be avoided if a suggested algorithm
834    and best practices were documented, but that is a topic for another
835    document.
836
837
838
839 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 15]
840 \f
841 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
842
843
844    Some deficiencies cause significant operational impact and are
845    therefore worth mentioning here.  One of these is name server
846    selection by an iterative resolver.  When an iterative resolver wants
847    to contact one of a zone's authoritative name servers, how does it
848    choose from the NS records listed in the zone's NS RRset?  If the
849    selection mechanism is suboptimal, queries are not spread evenly
850    among a zone's authoritative servers.  The details of the selection
851    mechanism are up to the implementor, but we offer some suggestions.
852
853 2.11.1.  Recommendation
854
855    This list is not conclusive, but reflects the changes that would
856    produce the most impact in terms of reducing disproportionate query
857    load among a zone's authoritative servers.  I.e., these changes would
858    help spread the query load evenly.
859
860    o  Do not make assumptions based on NS RRset order: all NS RRs SHOULD
861       be treated equally.  (In the case of the "com" zone, for example,
862       most of the root servers return the NS record for "a.gtld-
863       servers.net" first in the authority section of referrals.
864       Apparently as a result, this server receives disproportionately
865       more traffic than the other 12 authoritative servers for "com".)
866
867    o  Use all NS records in an RRset.  (For example, we are aware of
868       implementations that hard-coded information for a subset of the
869       root servers.)
870
871    o  Maintain state and favor the best-performing of a zone's
872       authoritative servers.  A good definition of performance is
873       response time.  Non-responsive servers can be penalized with an
874       extremely high response time.
875
876    o  Do not lock onto the best-performing of a zone's name servers.  An
877       iterative resolver SHOULD periodically check the performance of
878       all of a zone's name servers to adjust its determination of the
879       best-performing one.
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 16]
896 \f
897 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
898
899
900 3.  Acknowledgments
901
902    The authors would like to thank the following people for their
903    comments that improved this document: Andras Salamon, Dave Meyer,
904    Doug Barton, Jaap Akkerhuis, Jinmei Tatuya, John Brady, Kevin Darcy,
905    Olafur Gudmundsson, Pekka Savola, Peter Koch and Rob Austein.  We
906    apologize if we have omitted anyone; any oversight was unintentional.
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 17]
952 \f
953 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
954
955
956 4.  IANA considerations
957
958    There are no new IANA considerations introduced by this memo.
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
1001
1002
1003
1004
1005
1006
1007 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 18]
1008 \f
1009 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
1010
1011
1012 5.  Security considerations
1013
1014    The iterative resolver misbehavior discussed in this document exposes
1015    the root and TLD name servers to increased risk of both intentional
1016    and unintentional denial of service attacks.
1017
1018    We believe that implementation of the recommendations offered in this
1019    document will reduce the amount of unnecessary traffic seen at root
1020    and TLD name servers, thus reducing the opportunity for an attacker
1021    to use such queries to his or her advantage.
1022
1023
1024
1025
1026
1027
1028
1029
1030
1031
1032
1033
1034
1035
1036
1037
1038
1039
1040
1041
1042
1043
1044
1045
1046
1047
1048
1049
1050
1051
1052
1053
1054
1055
1056
1057
1058
1059
1060
1061
1062
1063 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 19]
1064 \f
1065 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
1066
1067
1068 6.  Internationalization considerations
1069
1070    There are no new internationalization considerations introduced by
1071    this memo.
1072
1073 7.  Informative References
1074
1075    [1]  Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate Requirement
1076         Levels", BCP 14, RFC 2119, March 1997.
1077
1078    [2]  Mockapetris, P., "Domain names - concepts and facilities",
1079         STD 13, RFC 1034, November 1987.
1080
1081    [3]  Elz, R. and R. Bush, "Clarifications to the DNS Specification",
1082         RFC 2181, July 1997.
1083
1084    [4]  Andrews, M., "Negative Caching of DNS Queries (DNS NCACHE)",
1085         RFC 2308, March 1998.
1086
1087    [5]  Morishita, Y. and T. Jinmei, "Common Misbehavior Against DNS
1088         Queries for IPv6 Addresses", RFC 4074, May 2005.
1089
1090    [6]  Vixie, P., Thomson, S., Rekhter, Y., and J. Bound, "Dynamic
1091         Updates in the Domain Name System (DNS UPDATE)", RFC 2136,
1092         April 1997.
1093
1094    [7]  Rekhter, Y., Moskowitz, R., Karrenberg, D., Groot, G., and E.
1095         Lear, "Address Allocation for Private Internets", BCP 5,
1096         RFC 1918, February 1996.
1097
1098    [8]  <http://www.as112.net>
1099
1100
1101
1102
1103
1104
1105
1106
1107
1108
1109
1110
1111
1112
1113
1114
1115
1116
1117
1118
1119 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 20]
1120 \f
1121 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
1122
1123
1124 Authors' Addresses
1125
1126    Matt Larson
1127    VeriSign, Inc.
1128    21345 Ridgetop Circle
1129    Dulles, VA  20166-6503
1130    USA
1131
1132    Email: mlarson@verisign.com
1133
1134
1135    Piet Barber
1136    VeriSign, Inc.
1137    21345 Ridgetop Circle
1138    Dulles, VA  20166-6503
1139    USA
1140
1141    Email: pbarber@verisign.com
1142
1143
1144
1145
1146
1147
1148
1149
1150
1151
1152
1153
1154
1155
1156
1157
1158
1159
1160
1161
1162
1163
1164
1165
1166
1167
1168
1169
1170
1171
1172
1173
1174
1175 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 21]
1176 \f
1177 Internet-Draft     Observed DNS Resolution Misbehavior     February 2006
1178
1179
1180 Intellectual Property Statement
1181
1182    The IETF takes no position regarding the validity or scope of any
1183    Intellectual Property Rights or other rights that might be claimed to
1184    pertain to the implementation or use of the technology described in
1185    this document or the extent to which any license under such rights
1186    might or might not be available; nor does it represent that it has
1187    made any independent effort to identify any such rights.  Information
1188    on the procedures with respect to rights in RFC documents can be
1189    found in BCP 78 and BCP 79.
1190
1191    Copies of IPR disclosures made to the IETF Secretariat and any
1192    assurances of licenses to be made available, or the result of an
1193    attempt made to obtain a general license or permission for the use of
1194    such proprietary rights by implementers or users of this
1195    specification can be obtained from the IETF on-line IPR repository at
1196    http://www.ietf.org/ipr.
1197
1198    The IETF invites any interested party to bring to its attention any
1199    copyrights, patents or patent applications, or other proprietary
1200    rights that may cover technology that may be required to implement
1201    this standard.  Please address the information to the IETF at
1202    ietf-ipr@ietf.org.
1203
1204
1205 Disclaimer of Validity
1206
1207    This document and the information contained herein are provided on an
1208    "AS IS" basis and THE CONTRIBUTOR, THE ORGANIZATION HE/SHE REPRESENTS
1209    OR IS SPONSORED BY (IF ANY), THE INTERNET SOCIETY AND THE INTERNET
1210    ENGINEERING TASK FORCE DISCLAIM ALL WARRANTIES, EXPRESS OR IMPLIED,
1211    INCLUDING BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF THE
1212    INFORMATION HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED
1213    WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
1214
1215
1216 Copyright Statement
1217
1218    Copyright (C) The Internet Society (2006).  This document is subject
1219    to the rights, licenses and restrictions contained in BCP 78, and
1220    except as set forth therein, the authors retain all their rights.
1221
1222
1223 Acknowledgment
1224
1225    Funding for the RFC Editor function is currently provided by the
1226    Internet Society.
1227
1228
1229
1230
1231 Larson & Barber          Expires August 14, 2006               [Page 22]
1232 \f