Система доменных имен. DNS серверы. Иерархическая структура DNS. Отображение доменных имен в сетевые адреса и обратно

Система доменных имен. DNS серверы. Иерархическая  структура DNS. Отображение доменных имен в сетевые адреса и обратно

Содержание

Введение

1 Ключевые характеристики DNS

   1.1 Дополнительные возможности

   1.2 Ключевые понятия DNS

2 DNS: сущность и принципы

   2.1 Служба имен

   2.2. Иерархическая структура DNS, пространство имен DNS

   2.3 Записи ресурсов

   2.4 Делегирование

   2.5 Делегирование множеству серверов

   2.6 Вторичность, кэширование и SOA запись

   2.7 Разрешение имен

   2.8 Обратное разрешение

3 DNS серверы

   3.1 Типы DNS-серверов.

   3.2 Рекурсия

   3.3 Обратный DNS-запрос

Заключение

Список литературы

 

 

 

Введение

Систему доменных имен разработал в 1983 году Пол Мокапетрис. Тогда же было проведено первое успешное тестирование DNS, ставшей позже одним из базовых компонентов сети Internet.

С помощью DNS стало возможным  реализовать масштабируемый распределенный механизм, устанавливающий соответствие между иерархическими именами сайтов и числовыми IP-адресами.

Первоначально DNS была рассчитана на поддержку 50 млн. записей и допускала безопасное расширение до нескольких сотен миллионов записей.

По оценкам Мокапетриса, сейчас насчитывается около 1 млрд. имен DNS, в том числе почти 20 млн. общедоступных имен. Остальные принадлежат системам, расположенным за межсетевыми экранами. Их имена неизвестны обычным Internet-пользователям.

Новая система внедрялась постепенно, в течение нескольких лет. В это время ряд исследователей экспериментировали с ее возможностями, а Мокапетрис занимался в ISI обслуживанием и поддержанием стабильной работы "корневого сервера", построенного на мэйнфреймах компании Digital Equipment. Копии таблиц хостов хранились на каждом компьютере, подключенном к Internet, еще примерно до 1986 года. Затем начался массовый переход на использование DNS.

 

 

 

 

 

 

1 Ключевые характеристики DNS

DNS обладает следующими  характеристиками:

- Распределенность администрирования. Ответственность за разные части иерархической структуры несут разные люди или организации.

- Распределённость хранения информации. Каждый узел сети в обязательном порядке должен хранить только те данные, которые входят в его зону ответственности и (возможно) адреса корневых DNS-серверов.

- Кеширование информации. Узел может хранить некоторое количество данных не из своей зоны ответственности для уменьшения нагрузки на сеть.

- Иерархическая структура, в которой все узлы объединены в дерево, и каждый узел может или самостоятельно определять работу нижестоящих узлов, или делегировать(передавать) их другим узлам.

- Резервирование. За хранение и обслуживание своих узлов (зон) отвечают (обычно) несколько серверов, разделённые как физически, так и логически, что обеспечивает сохранность данных и продолжение работы даже в случае сбоя одного из узлов.

DNS важна для работы Интернета, ибо для соединения с узлом необходима информация о его IP-адресе, а для людей проще запоминать буквенные (обычно осмысленные) адреса, чем последовательность цифр IP-адреса. В некоторых случаях это позволяет использовать виртуальные серверы, например, HTTP-серверы, различая их по имени запроса. Первоначально преобразование между доменными и IP-адресами производилось с использованием специального текстового файла HOSTS, который составлялся централизованно и обновлялся на каждой из машин сети вручную. С ростом Сети возникла необходимость в эффективном, автоматизированном механизме, которым и стала DNS.

DNS была разработана Полом Мокапетрисом в 1983 году; оригинальное описание механизмов работы описано в RFC 882 и RFC 883. В 1987 публикация RFC 1034 и RFC 1035 изменили спецификацию DNS и отменили RFC 882 и RFC 883 как устаревшие. Некоторые новые RFC дополнили и расширили возможности базовых протоколов.

1.1 Дополнительные возможности

- поддержка динамических  обновлений

- защита данных (DNSSEC) и транзакций (TSIG)

- поддержка различных  типов информации (SRV-записи)

 1.2 Ключевые понятия DNS

Ключевыми понятиями DNS являются:

- Доме́н (англ. domain — область) — узел в дереве имен, вместе со всеми подчиненными ему узлами (если таковые имеются), то есть именованная ветвь или поддерево в дереве имен. Структура доменного имени отражает порядок следования узлов в иерархии; доменное имя читается слева направо от младших доменов к доменам высшего уровня (в порядке повышения значимости), корневым доменом всей системы является точка ('.'), ниже идут домены первого уровня (географические или тематические), затем — домены второго уровня, третьего и т. д. (например, для адреса ru.wikipedia.org домен первого уровня — org, второго wikipedia, третьего ru). На практике точку в конце имени часто опускают, но она бывает важна в случаях разделения между относительными доменами и FQDN  (англ. Fully Qualifed Domain Name, полностью определённое имя домена).

- Поддомен (англ. subdomain) — подчиненный домен. (например,  wikipedia.org — поддомен домена org, а ru.wikipedia.org — домена  wikipedia.org). Теоретически такое деление может достигать глубины 127 уровней, а каждая метка может содержать до 63 символов, пока общая длина вместе с точками не достигнет 254 символов. Но на практике регистраторы доменных имён используют более строгие ограничения. Например, если у вас есть домен вида mydomain.ru, вы можете создать для него различные поддомены вида mysite1.mydomain.ru, mysite2.mydomain.ru и т. д.

- Ресурсная запись - единица хранения и передачи информации в DNS. Каждая ресурсная запись имеет имя (т.е. привязана к определенному  Доменному имени, узлу в дереве имен), тип и поле данных, формат и содержание которого зависит от типа.

- Зона — часть дерева доменных имен (включая ресурсные записи), размещаемая как единое целое на некотором сервере доменных имен (DNS-сервере), а чаще - одновременно на нескольких серверах (см. ниже). Целью выделения части дерева в отдельную зону является передача ответственности за соответствующий Домен другому лицу или организации, так называемое  Делегирование (см. ниже). Как связная часть дерева, зона внутри тоже представляет собой дерево. Если рассматривать пространство имен DNS как структуру из зон, а не отдельных узлов/имен, тоже получается дерево; оправданно говорить о родительских и дочерних зонах, о старших и подчиненных. На практике, большинство зон 0-го и 1-го уровня ('.', ru, com, ...) состоят из единственного узла, которому непосредственно подчиняются дочерние зоны. В больших корпоративных доменах (2-го и более уровней) иногда встречается образование дополнительных подчиненных уровней без выделения их в дочерние зоны.

- Делегирование - операция передачи ответственности за часть дерева доменных имен другому лицу или организации. За счет делегирования в DNS обеспечивается распределенность администрирования и хранения. Технически делегирование выражается в выделении этой части дерева в отдельную зону, и размещении этой зоны наDNS-сервере (см. ниже), управляемом этим лицом или организацией. При этом в родительскую зону включаются "склеивающие" ресурсные записи (NS и А), содержащие указатели на DNS-сервера дочерней зоны, а вся остальная информация, относящаяся к дочерней зоне, хранится уже на DNS-серверах дочерней зоны.

- DNS-сервер — специализированное ПО для обслуживания DNS, а также компьютер, на котором это ПО выполняется. DNS-сервер может быть ответственным за некоторые зоны и/или может перенаправлять запросы вышестоящим серверам.

- DNS-клиент — специализированная библиотека (или программа) для работы с DNS. В ряде случаев DNS-сервер выступает в роли DNS-клиента.

- Ответственность (англ. authoritative) — признак размещения зоны на DNS-сервере. Ответы DNS-сервера могут быть двух типов:  ответственные  (когда сервер заявляет, что сам отвечает за зону) и  неответственные  (англ.  Non-authoritative), когда сервер обрабатывает запрос, и возвращает ответ других серверов. В некоторых случаях вместо передачи запроса дальше DNS-сервер может вернуть уже известное ему (по запросам ранее) значение (режим кеширования).

- DNS-запрос (англ. DNS query) — запрос от клиента (или сервера) серверу. Запрос может быть  рекурсивным  или  нерекурсивным.

Система DNS содержит иерархию DNS-серверов, соответствующую иерархии зон. Каждая зона поддерживается как минимум одним  авторитативным сервером DNS (от англ. authoritative — авторитативный, заслуживающий доверия; в Рунете применительно к DNS и серверам имен часто употребляют и другой вариант перевода: авторизированный), на котором расположена информация о домене.

Имя и IP-адрес не тождественны — один IP-адрес может иметь множество имён, что позволяет поддерживать на одном компьютере множество веб-сайтов (это называетсявиртуальный хостинг). Обратное тоже справедливо — одному имени может быть сопоставлено множество IP-адресов: это позволяет создавать балансировку нагрузки.

Для повышения устойчивости системы используется множество  серверов, содержащих идентичную информацию, а в протоколе есть средства, позволяющие  поддерживать синхронность информации, расположенной на разных серверах. Существует 13 корневых серверов, их адреса практически не изменяются.

Протокол DNS использует для  работы TCP- или UDP-порт 53 для ответов на запросы. Традиционно запросы и ответы отправляются в виде одной UDP датаграммы. TCP используется для AXFR-запросов.

2 DNS: сущность и принципы

DNS (англ. Domain Name System — система доменных имён) - компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о маршрутизации почты, обслуживающих узлах для протоколов в домене (SRV-запись).

Распределённая база данных DNS поддерживается с помощью иерархии DNS-серверов, взаимодействующих по определённому протоколу.

Основой DNS является представление об иерархической структуре доменного имени и зонах. Каждый сервер, отвечающий за имя, может  делегировать ответственность за дальнейшую часть домена другому серверу (с административной точки зрения - другой организации или человеку), что позволяет возложить ответственность за актуальность информации на сервера различных организаций (людей), отвечающих только за "свою" часть доменного имени.

DNS это широко используемая  в Интернет и других сетях TCP/IP служба имен. Сетевые протоколы, форматы данных и файлов, и другие аспекты DNS в стандартах Интернет, определены в документах RFC, и описаны во множестве других руководств и справочников. DNS представляет собой клиент-серверную архитектуру. Это описание реализации клиента и сервера, но это не часть стандарта. Это она из возможных реализаций доступная для множества платформ.

2.1 Служба имен

Служба имен используется для реализации отображения текстовых  имен и конфигурационных данных в  единой форме. Сервер имен  поддерживает это отображение, и клиенты просят сервер разрешить имя в присоединяемых данных.

В случае DNS, конфигурационные данные связывают имя в форме  стандартной ресурсной записи (RR). Эти текстовые имена соответствуют определенной структурной договоренности.

2.2 Иерархическая структура DNS, пространство имен DNS

DNS представляет собой иерархическое пространство имен, совсем как файловая система UNIX, изображаемое как перевернутое дерево с корнем  наверху. Иерархическая упорядоченность DNS обеспечивает уникальность имен хостов. При перемещении по дереву от листа к корню мы получаем полное доменное имя (Fully Qualified Domain Name, FQDN). В DNS всякое имя FQDN является уникальным. Запрос с указанием имени хоста приводит к просмотру структуры дерева от корня до листа в целях нахождения соответствующего ему IP-адреса. Аналогичное дерево имеется и для обратного отображения, в случае которого запрос с IP-адресом приводит к просмотру структуры этого дерева для нахождения имени хоста или FQDN, для указанного IP-адреса.

Верхнему уровню перевернутого дерева соответствует корень DNS. Этот корень обычно обозначается как "." (т. е. "точка") и является последним символом в FQDN.

 

ВЕРХНИЙ-УРОВЕНЬ                         .org

                                          |

СРЕДНИЙ-УРОВЕНЬ                      .diverge.org

                     _____________________|_____________________

                    |                     |                     |

НИЖНИЙ-УРОВЕНЬ rider.diverge.org samwise.diverge.org wormtongue.diverge.org

 

Система может также быть, при  желании, логически разделена на независимые узлы. Вышеприведенный пример показывает три узла в домене diverge.org, но мы можем разделить даже diverge.org на поддомены,

например «rider.net1.diverge.org», «samwise.net2.diverge.org» и «wormtongue.net2.diverge.org»; в этом случае, 2 узла переместятся в «net2.diverge.org» и один в «net1.diverge.org».

Это каталоги имен, некоторые  из которых могут быть подкаталогами  следующих имен. Здесь каталоги часто  называются зонами. Этим обеспечиваются символические ссылки, перпенаправляющие запросы информации об одном имени к записи связанной с другим именем. Каждое имя, опознаваемое DNS, называется доменным именем, независимо от предоставляемой информации о конкретном хосте или каталоге подчиненных доменных имен (или обоих, или чего-то еще).

В отличие от большинства  схем имен файловых систем, доменные имена  записываются с внутренним именем слева  и далее вышестоящие  справа весь путь до корневого каталога, если необходимо. Разделитель, используемый при написании доменных имен - точка ".".

Как и пути файловой системы, доменные имена могут быть записаны в абсолютной или относительной  форме, хотя здесь есть некоторые  различия в деталях. Многие (но не все) разрешения предлагают средство поиска пути, так частично определенные имена могут разрешиться автоматически в дополнительно указанном поддомене, отличном от собственного домена клиента. Полностью определенные имена с полным путем к корню называются  полностью определенными доменными именами (Fully Qualified Domain Names) или FQDN. Определяющей особенностью FQDN является запись с завершающей точкой. Некоторые имена, без завершающей точки, могут считаться относящимися к некоторому другому поддомену. Это редко происходит без злонамеренных целей, но из-за того, что это возможно, FQDN, в некоторых обстоятельствах, требует конфигурационные параметры.

В Интернет, установлены  некоторые договоренности об именах из нескольких первых уровней дерева, являющихся иерархическими точками выше, чем частные организации. Частная организация отвечает за установку и поддержку соглашений далее вниз по дереву, в пределах ее собственного домена.

2.3 Записи ресурсов