DNSプライバシー: DoH, DoT, DoQ, ODoH

DNSは元々平文プロトコルであり、ISPや中継ネットワークはどのドメインが照会されたかを確認できる。DoT/DoH/DoQはDNSクエリを暗号化チャネルに格納し、ODoHはさらにプロキシとリゾルバーの分離により、「誰が照会しているか」と「何を照会しているか」のプライバシー分離を実現する。4つのプロトコルは、プライバシー強度、デプロイメントモード、ミドルウェア互換性の点でそれぞれトレードオフがある。

概要

DNSは当初、平文プロトコル（UDPポート53）であり、ISPや中継ネットワークは、Webサイトの内容自体がHTTPSで暗号化されていても、あなたがどのドメインを照会したかを見ることができる。DoT（DNS over TLS）とDoH（DNS over HTTPS）は、DNSクエリを暗号化チャネルに格納し、機密性を提供する。DoHは、標準的なHTTPSトラフィックと見分けがつかないため、特にプライバシーを重視するユーザーに人気がある。DoQ（DNS over QUIC）は、さらにハンドシェイクの遅延を削減する。ODoH（Oblivious DoH）は、プロキシとリゾルバーの分離により、「誰が照会しているか」と「何を照会しているか」のプライバシー分離を実現する。

DoT: DNS over TLS (ポート853)

DNSのワイヤーフォーマットは、TLS接続上で直接送信される。独立したポート（853）を使用するため、ネットワーク管理者は容易に識別してQoS分類を行うことができるが、同時にブロックされやすいという欠点もある。

クライアント → サーバー ポート853:
  TLSハンドシェイク (ECH有効時 + 暗号化SNI付きで1-RTT)
  → 接続確立後: 2バイトの長さプレフィックス + DNSメッセージ (RFC 1035 ワイヤーフォーマット)
     長さ: ビッグエンディアン、プレフィックス自身は含まない (最大65535)

DoH: DNS over HTTPS (ポート443)

DNSは標準的なHTTPSトラフィックに混在しており、Webサイトとのトラフィックと見分けがつかない。

クライアント → https://dns.example.com/dns-query:
  POST: Content-Type: application/dns-message
         Body: DNSワイヤーフォーマット (RFC 1035と同様)
  GET:  ?dns=<base64url(DNSワイヤーフォーマット)>

  HTTP/2: ストリーム多重化 → 複数のクエリが1つのTCP接続を共有
  HTTP/3: QUIC → キャッシュされたDNSリゾルバーで0-RTT

コンテンツネゴシエーション (オプション):
  Accept: application/dns-message → IDNAワイヤーフォーマット (バイナリ、デフォルト)
  Accept: application/dns-json → JSON (Google/Cloudflare固有)

DoQ: DNS over QUIC (ポート853)

DoQはTCP+TLSの代わりにQUICを使用し、DoTのハンドシェイク遅延とTCPのHOL（Head-of-line）ブロッキング問題を解決する。

QUIC接続 (UDP 853):
  ストリーム0: クライアント開始、双方向 → DNSメッセージ
  ストリーム4: クライアント開始、単方向 → サーバーがデータを送信するために使用
  ストリーム8: クライアント開始、単方向 → クライアントがデータを送信するために使用

各ストリーム: STREAMフレームにDNSメッセージを含む (長さプレフィックス不要、QUICストリームが境界を自動処理)

ODoH (Oblivious DNS over HTTPS, RFC 9230)

問題点: DoHでも「誰が何を照会しているか」は依然として露出する。リゾルバーはクライアントIPとDNSクエリの両方を見ることになる。

ODoHはプロキシとリゾルバーを分離する。

クライアント → プロキシ (Oblivious Proxy):
  暗号化されたPOST https://proxy/dns-query
  Body: 暗号化されたDNSクエリ (リゾルバーのHPKE公開鍵で暗号化)
  → プロキシはクライアントIPを知るが、クエリ内容は見えない

プロキシ → ターゲット (Oblivious Target = DNSリゾルバー):
  暗号化されたPOST https://resolver/dns-query
  Body: 暗号化されたDNSクエリ (同じく、プロキシは復号できない)
  → ターゲット/リゾルバーはクエリ内容は見るが、クライアントIPはわからない (プロキシのIPしか見えない)

プロキシとターゲットは共謀してはならない (共謀すると、依然として追跡可能になる)

4つのプロトコル比較

	ポート	転送プロトコル	ハンドシェイク	ブロック容易性	プライバシー (クエリ)	プライバシー (クライアントIP)
Do53	53 UDP	UDP	0	極めて低い	なし	なし
DoT	853	TCP+TLS	1-2 RTT	高い (独立ポート)	部分的 (TLS)	なし
DoH	443	HTTP/2 または /3	1-2 RTT (h2), 0-1 RTT (h3)	極めて低い (HTTPSと混在)	部分的 (HTTPS)	なし
DoQ	853	QUIC/UDP	0-1 RTT	中程度	部分的 (QUIC)	なし
ODoH	443	HTTP + HPKE	2 RTT (プロキシ経由後、リゾルバーへ)	低い	あり (二重)	あり (リゾルバーは不可視)

参考

RFC: 7858, 8484, 9250, 9230
AdGuard: adguard-dns.io/encryption.html

キーワード: DoH, DoT, DoQ, ODoH, DNSプライバシー, 暗号化DNS, HPKE, オブリビオスプロキシ