深入理解DNS加密协议：全面对比DNS、DoH、DoT和DoQ

24 年 4 月 19 日 星期五
1390 字
7 分钟

AI 摘要

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引言

随着互联网安全和隐私保护意识的提升，传统的明文DNS查询已经无法满足现代网络的安全需求。本文通过全面的对比和分析，帮助读者理解和选择合适的DNS加密协议，重点关注DNS、DoH、DoT和DoQ这四种主要协议的特点、性能和应用场景。

协议概述

基本特征对比

特征传统DNSDoHDoTDoQ
默认端口53443853784
传输协议UDP/TCPHTTPSTLSQUIC
加密❌✅✅✅
认证❌✅✅✅
标准化程度RFC 1035RFC 8484RFC 7858RFC 9250
首次发布年份1987201820162022

协议工作机制

协议工作机制示例
传统DNS使用明文UDP包发送查询dig example.com A
DoH通过HTTPS POST或GET请求发送查询https://dns.example.com/dns-query?dns=ABC...
DoT在TLS层上传输DNS查询openssl s_client -connect dns.example.com:853
DoQ使用QUIC协议传输DNS查询quic-client dns.example.com:784

详细对比分析

安全特性对比

安全特性传统DNSDoHDoTDoQ
传输加密❌✅✅✅
防止DNS劫持❌✅✅✅
防止中间人攻击❌✅✅✅
隐私保护级别低高中高
可验证性❌✅✅✅
抗审查能力低高中高

性能对比

基础性能指标

性能指标传统DNSDoHDoTDoQ
平均查询延迟（ms）20-3060-10040-7030-50
连接建立时间（ms）<5200-300150-25050-100
并发查询能力（qps）50,000+20,000-30,00025,000-35,00035,000-45,000
额外数据开销（字节/查询）0200-30050-100100-150
TLS握手CPU开销（相对值）1x3.5x3x2.5x

注：

  1. 数据基于理想网络条件下的测试结果
  2. 实际性能可能因网络状况、服务器配置等因素而异
  3. DoH的性能与HTTP/2多路复用能力密切相关

不同网络条件下的性能表现

网络条件指标传统DNSDoHDoTDoQ
理想网络
(RTT <20ms)		查询延迟（ms）20-3060-10040-7030-50
吞吐量（qps）50,000+25,00030,00040,000
一般网络
(RTT 50-100ms)		查询延迟（ms）70-120150-200120-170100-150
吞吐量（qps）30,00015,00020,00025,000
弱网环境
(RTT >200ms)		查询延迟（ms）220-270400-500350-450300-400
吞吐量（qps）10,0005,0007,0008,000

资源消耗对比

资源类型指标传统DNSDoHDoTDoQ
CPU相对使用率1x3.5x3x2.5x
每千查询CPU时间（ms）5-1030-4025-3520-30
内存连接内存开销（KB）0.5-150-10030-5040-60
每千连接内存（MB）0.5-110-158-129-13
带宽查询包大小（字节）20-50250-35070-120120-170
响应包大小（字节）100-300350-500200-350250-400

应用场景

场景适用性分析

应用场景最佳选择备选方案主要考虑因素
企业内网DoTDoH• 易于管理和审计
• 与现有安全设施集成
• 专用端口便于网络策略控制
家庭网络DoHDoT• 避免ISP劫持
• 穿透防火墙能力强
• 配置简单，兼容性好
移动设备DoQDoH• 网络切换性能优异
• 连接迁移支持
• 低延迟，省电
物联网设备传统DNSDoT• 资源占用少
• 实现简单
• 兼容性最好
公共Wi-FiDoHDoQ• 防止中间人攻击
• 隐私保护
• 穿透受限网络

性能要求场景适用性

场景关键性能要求传统DNSDoHDoTDoQ建议选择依据
高吞吐量场景
（>10k qps）		并发查询能力适用
50k+ qps		部分适用
20-30k qps		适用
25-35k qps		适用
35-45k qps		如无安全需求，优先传统DNS；否则考虑DoQ
低延迟场景
（<50ms）		查询延迟适用
20-30ms		不适用
60-100ms		部分适用
40-70ms		适用
30-50ms		优先考虑传统DNS或DoQ
弱网环境
（高丢包率）		连接可靠性不适用部分适用部分适用适用QUIC的连接迁移特性使DoQ最适合
移动场景
（频繁切换网络）		连接保持能力不适用部分适用不适用适用DoQ的连接迁移特性最适合此场景

部署和兼容性

客户端支持情况

操作系统/平台传统DNSDoHDoTDoQ
Windows 11✅✅✅⚠️
Windows 10✅⚠️⚠️❌
macOS 12+✅✅✅⚠️
iOS 14+✅✅✅❌
Android 9+✅✅✅⚠️
Chrome✅✅❌❌
Firefox✅✅❌❌

服务器实现对比

软件传统DNSDoHDoTDoQ特点
BIND✅⚠️✅❌最广泛使用的DNS服务器
Unbound✅✅✅⚠️注重安全性和验证
CoreDNS✅✅✅✅云原生，易扩展
AdGuard Home✅✅✅✅适合家庭用户，支持过滤

公共DNS服务提供商

服务提供商IPv4地址IPv6地址DoH端点DoT端点DoQ端点
Google Public DNS8.8.8.8
8.8.4.4		2001:4860:4860::8888https://dns.google/dns-querydns.google-
Cloudflare1.1.1.1
1.0.0.1		2606:4700:4700::1111https://cloudflare-dns.com/dns-query1dot1dot1dot1.cloudflare-dns.com-
Quad99.9.9.92620:fe::fehttps://dns.quad9.net/dns-querydns.quad9.net-
AdGuard DNS94.140.14.142a10:50c0::ad1
https://dns.adguard-dns.com/dns-querydns.adguard-dns.comdns.adguard-dns.com

性能优化建议

连接优化

优化策略DoHDoTDoQ
连接复用HTTP/2多路复用会话记录复用0-RTT重连
性能提升30-50%40-60%连接时间减少接近传统DNS

缓存策略

缓存类型传统DNSDoHDoTDoQ
本地缓存命中率提升20-30%15-25%15-25%15-25%
响应时间改善90%85%85%85%

硬件建议

针对每1000 QPS的硬件配置建议：

资源传统DNSDoHDoTDoQ
CPU（核心）0.521.51.5
内存（GB）1433
网络带宽（Mbps）10251520

未来发展趋势

  1. 协议整合

    • DoH3的发展，结合HTTP/3优势
    • 统一的加密DNS标准可能出现

  2. 智能选择

    • 客户端自动选择最优协议
    • 基于网络条件动态调整

  3. 安全增强

    • DNSSEC的广泛采用
    • 更强的隐私保护机制

  4. 性能优化

    • 针对物联网的轻量级实现
    • 更高效的加密算法

总结

在选择DNS加密协议时，需要综合考虑以下因素：

  1. 网络环境：企业、家庭、移动等不同场景有不同的需求
  2. 安全需求：隐私保护、防劫持等安全考虑
  3. 性能要求：延迟敏感度、吞吐量需求等性能考虑
  4. 兼容性：客户端和服务器的支持情况
  5. 部署复杂度：实施和维护的难易程度

选择建议

  • 企业环境：优先考虑DoT，便于管理和审计
  • 家庭用户：推荐DoH，兼容性好，易于配置
  • 移动设备：建议采用DoQ，网络切换性能优异
  • 物联网设备：可使用传统DNS或轻量级DoT实现

最后，中国网络环境可能才是选择DNS影响权重最大的因子吧？

文章标题：深入理解DNS加密协议：全面对比DNS、DoH、DoT和DoQ

文章作者：Cedar

文章链接：https://some.fylsen.com/posts/comprehensive-comparison-dns-encryption-protocols-doh-dot-doq  [复制]

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