DNS 偽応答の成功確率
DNS キャッシュサーバ X と Y がある。X は問合せの 16 ビットの ID だけをランダムに選び，送信元ポート番号は固定している。Y は ID に加えて，送信元ポート番号を 4,096 個の中からランダムに選ぶ。権威 DNS サーバは 1 台とし，X も Y も同じ問合せを同時に一つだけ送出する。攻撃者が，正規の応答が届くまでの間に偽の応答を 4,096 個送信できるとき，1 回の機会で偽の応答が受理される確率の組合せとして，適切なものはどれか。ここで，攻撃者は X の固定の送信元ポート番号を知っており，ID とポート番号の組合せを重複なく推測するものとする。
- アX：1/16，Y：1/16
- イX：1/65,536，Y：1/268,435,456
- ウX：1/16，Y：1/17
- エX：1/16，Y：1/65,536
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正解 エ
この問題の基礎知識
- DNS キャッシュポイズニングは，キャッシュサーバの問合せに対して正規の応答より先に偽の応答を受理させ，誤った情報をキャッシュさせる攻撃である。
- キャッシュサーバは，応答の ID（16 ビットで 65,536 通り）や宛先ポート番号などが送出した問合せと一致する場合に限り，応答を受理する。
- 1 回の機会で攻撃が成功する確率は，期間内に届く重複のない偽の応答の数を，推測すべき値の組合せの総数で割ったものである。独立した複数の値を全て一致させる必要がある場合，組合せの総数は各値の候補数の積になる。
Y の送信元ポート番号を攻撃者が知っているとみなした場合の値である。問合せのポート番号は攻撃者には分からないので，ポート番号も ID と同様に推測しなければならない。
偽の応答を 1 個だけ送った場合の値である。重複のない推測を 4,096 個送れば，確率はその個数倍になる（X は 4,096/65,536）。
ポート番号の候補数を ID の候補数に足し合わせた（65,536+4,096）場合の値である。ID とポート番号の両方が一致しなければ受理されないので，推測すべき組合せの数は掛け算で増える。
X は 4,096/65,536=1/16 である。Y では ID とポート番号の両方を一致させる必要があり，組合せは 65,536×4,096 通りなので，4,096/(65,536×4,096)=1/65,536 となる。ポート番号の候補数の分だけ成功確率が下がる。
照合の根拠（4 件）
- エ（正解）: 成功確率＝期間内に届く偽応答の数÷問題空間の大きさ（X: 4,096/65,536，Y: 4,096/(65,536×4,096)）。イは 1 個だけ送った場合の値で誤り
The probability of spoofing a resolver is equal to the amount of fake packets that arrive within the window of opportunity, divided by the size of the problem space.
RFC 5452 · Section 7.2（新しいタブで開きます） - エ（正解）/ウ（誤り）: ポートを複数使うと実効的な ID 空間はポート数の「倍」になる（足し算ではない）
If multiple ports are used for sending queries, this enlarges the effective ID space by a factor equal to the number of ports used.
RFC 5452 · Section 4.5（新しいタブで開きます） - X の前提: 固定の送信元ポートは攻撃者に知られ得るので，X の問題空間は ID の 65,536 だけになる（アは Y のポートも既知とみなした誤り）
If the source port of the original query is random, but static, any authoritative nameserver under observation by the attacker can be used to determine this port.
RFC 5452 · Section 4.5（新しいタブで開きます） - 前提: 同じ問合せを一つだけ送出する（D=1）ので，成功確率は偽応答数に比例して増えない
D: Average number of identical outstanding queries of a resolver (typically 1, see Section 5)
RFC 5452 · Section 7.1（新しいタブで開きます）
RFC 5452 7.2 の P_s = D×F/(N×P×I) に D=1，N=1，F=4,096，I=65,536 を代入: X（P=1）は 4,096/65,536=1/16，Y（P=4,096）は 4,096/(65,536×4,096)=1/65,536。1 個だけなら X 1/65,536，Y 1/268,435,456（イ），足し算なら 4,096/69,632=1/17（ウ）。D=1 と X のポートが既知であることを問題文に明記した。