Что такое доменная система имен
Что такое DNS? Введение в систему доменных имён
Если вы хоть немного имели дело с интернетом и компьютерными сетями, то наверняка слышали о системе доменных имён (DNS). Прочитав статью узнаете, как это всё работает.
Само имя хоста не даст никакой информации о нахождении конкретной машины, с которой вы собираетесь связаться, поскольку все соединения происходят по IP-адресам.
Сервер доменных имён — это устройство, которое сопоставляет имя хоста с IP-адресом конкретной машины/железа.
В этой статье будет рассказано о деталях различных DNS-запросов, типах DNS-серверов и о разновидностях DNS-записей.
DNS-резолвер
Это компьютеры, которые провайдеры используют для поиска в их базе данных конкретного узла, запрашиваемого пользователем. Когда данные получены, пользователь перенаправляется на соответствующий IP-адрес. Резолверы играют крайне важную роль в DNS.
Время, в течение которого запись хранится в резолвере, называется TTL (time to live).
Его можно установить в панели управления сервиса, на котором приобретался домен.
Типы DNS-серверов
Корневой DNS-сервер
Это DNS-сервер, который хранит в себе адреса всех TLD-серверов (TLD — top-level domain, домен верхнего уровня). По пути от имени хоста до IP-адреса запрос сначала попадает на корневой DNS-сервер.
Существует 13 корневых DNS-серверов:
Организации, управляющие корневыми DNS-серверами
Это не означает, что существует только 13 машин, которые обрабатывают все запросы со всего мира — существуют и второстепенные серверы, по которым распределяется трафик.
TLD-серверы
Эти серверы связаны с доменами верхнего уровня (TLD). Обычно они идут после корневых DNS-серверов. В TLD-серверах содержится информация о домене верхнего уровня конкретного хоста.
Теперь возникает вопрос — откуда TLD-серверы знают адрес авторитативных серверов? Ответ прост — после того, как вы покупаете любой домен у регистраторов вроде Godaddy или Namecheap, регистраторы привязывают авторитативные серверы к TLD-серверу.
Сейчас некоторые провайдеры предоставляют возможность использовать сторонние авторитативные серверы. Вы можете выбрать конкретный авторитативный сервер имён у регистратора.
Авторитативный DNS-сервер
Запрос на эти серверы поступает в самую последнюю очередь. Эти серверы хранят фактические записи типа A, NS, CNAME, TXT, и т. п.
Авторитативные DNS-серверы по возможности возвращают IP-адреса хостов. Если сервер этого сделать не может — он выдаёт ошибку, и на этом поиск IP-адреса по серверам заканчивается.
Типы DNS-запросов
Существует 3 типа DNS-запросов:
Попробуем рассмотреть этот процесс на рисунке:
Разберём рисунок выше:
Что в итоге?
Даже если вы измените запись у регистраторов, внесение изменений на резолверах всего мира займёт какое-то время. Этот процесс может длиться от 24 до 72 часов, но обычно завершается быстрее, т. к. за это время TTL-записи у провайдеров успевает истечь.
Как это работает: Пара слов о DNS
Являясь провайдером виртуальной инфраструктуры, компания 1cloud интересуется сетевыми технологиями, о которых мы регулярно рассказываем в своем блоге. Сегодня мы подготовили материал, затрагивающий тему доменных имен. В нем мы рассмотрим базовые аспекты функционирования DNS и вопросы безопасности DNS-серверов.
/ фото James Cridland CC
Изначально, до распространения интернета, адреса преобразовывались согласно содержимому файла hosts, рассылаемого на каждую из машин в сети. Однако по мере её роста такой метод перестал оправдывать себя – появилась потребность в новом механизме, которым и стала DNS, разработанная в 1983 году Полом Мокапетрисом (Paul Mockapetris).
Что такое DNS?
Система доменных имен (DNS) является одной из фундаментальных технологий современной интернет-среды и представляет собой распределенную систему хранения и обработки информации о доменных зонах. Она необходима, в первую очередь, для соотнесения IP-адресов устройств в сети и более удобных для человеческого восприятия символьных имен.
DNS состоит из распределенной базы имен, чья структура напоминает логическое дерево, называемое пространством имен домена. Каждый узел в этом пространстве имеет свое уникальное имя. Это логическое дерево «растет» из корневого домена, который является самым верхним уровнем иерархии DNS и обозначается символом – точкой. А уже от корневого элемента ответвляются поддоменые зоны или узлы (компьютеры).
Пространство имен, которое сопоставляет адреса и уникальные имена, может быть организовано двумя путями: плоско и иерархически. В первом случае имя назначается каждому адресу и является последовательностью символов без структуры, закрепленной какими-либо правилами. Главный недостаток плоского пространства имен – оно не может быть использовано в больших системах, таких как интернет, из-за своей хаотичности, поскольку в этом случае достаточно сложно провести проверку неоднозначности и дублирования.
Сопоставление имен
Давайте взглянем, как происходит сопоставление имен и IP-адресов. Предположим, пользователь набирает в строке браузера www.1cloud.ru и нажимает Enter. Браузер посылает запрос DNS-серверу сети, а сервер, в свою очередь, либо отвечает сам (если ответ ему известен), либо пересылает запрос одному из высокоуровневых доменных серверов (или корневому).
Также стоит пару слов сказать про процедуру обратного сопоставления – получение имени по предоставленному IP-адресу. Это происходит, например, при проверках сервера электронной почты. Существует специальный домен in-addr.arpa, записи в котором используются для преобразования IP-адресов в символьные имена. Например, для получения DNS-имени для адреса 11.22.33.44 можно запросить у DNS-сервера запись 44.33.22.11.in-addr.arpa, и тот вернёт соответствующее символьное имя.
Кто управляет и поддерживает DNS-сервера?
Когда вы вводите адрес интернет-ресурса в строку браузера, он отправляет запрос на DNS-сервер отвечающий за корневую зону. Таких серверов 13 и они управляются различными операторами и организациями. Например, сервер a.root-servers.net имеет IP-адрес 198.41.0.4 и находится в ведении компании Verisign, а e.root-servers.net (192.203.230.10) обслуживает НАСА.
Каждый из этих операторов предоставляет данную услугу бесплатно, а также обеспечивает бесперебойную работу, поскольку при отказе любого из этих серверов станут недоступны целые зоны интернета. Ранее корневые DNS-серверы, являющиеся основой для обработки всех запросов о доменных именах в интернете, располагались в Северной Америке. Однако с внедрением технологии альтернативной адресации они «распространились» по всему миру, и фактически их число увеличилось с 13 до 123, что позволило повысить надёжность фундамента DNS.
Например, в Северной Америке находятся 40 серверов (32,5%), в Европе – 35 (28,5%), еще 6 серверов располагаются в Южной Америке (4,9%) и 3 – в Африке (2,4%). Если взглянуть на карту, то DNS-серверы расположены согласно интенсивности использования интернет-инфраструктуры.
Защита от атак
Атаки на DNS – далеко не новая стратегия хакеров, однако только недавно борьба с этим видом угроз стала принимать глобальный характер.
«В прошлом уже происходили атаки на DNS-сервера, приводящие к массовым сбоям. Как-то из-за подмены DNS-записи в течение часа для пользователей был недоступен известный всем сервис Twitter, – рассказывает Алексей Шевченко, руководитель направления инфраструктурных решений российского представительства ESET. – Но куда опаснее атаки на корневые DNS-сервера. В частности, широкую огласку получили атаки в октябре 2002 года, когда неизвестные пытались провести DDoS-атаку на 10 из 13 DNS-серверов верхнего уровня».
Протокол DNS использует для работы TCP- или UDP-порт для ответов на запросы. Традиционно они отправляются в виде одной UDP-датаграммы. Однако UDP является протоколом без установления соединения и поэтому обладает уязвимостями, связанными с подделкой адресов – многие из атак, проводимых на DNS-сервера, полагаются на подмену. Чтобы этому препятствовать, используют ряд методик, направленных на повышение безопасности.
Одним из вариантов может служить технология uRPF (Unicast Reverse Path Forwarding), идея которой заключается в определении того, может ли пакет с определенным адресом отправителя быть принят на конкретном сетевом интерфейсе. Если пакет получен с сетевого интерфейса, который используется для передачи данных, адресованных отправителю этого пакета, то пакет считается прошедшим проверку. В противном случае он отбрасывается.
Несмотря на то что, данная функция может помочь обнаружить и отфильтровать некоторую часть поддельного трафика, uRPF не обеспечивает полную защиту от подмены. uRPF предполагает, что прием и передача данных для конкретного адреса производится через один и тот же интерфейс, а это усложняет положение вещей в случае нескольких провайдеров. Более подробную информацию о uRPF можно найти здесь.
Еще один вариант – использование функции IP Source Guard. Она основывается на технологии uRPF и отслеживании DHCP-пакетов для фильтрации поддельного трафика на отдельных портах коммутатора. IP Source Guard проверяет DHCP-трафик в сети и определяет, какие IP-адреса были назначены сетевым устройствам.
После того как эта информация была собрана и сохранена в таблице объединения отслеживания DHCP-пакетов, IP Source Guard может использовать ее для фильтрации IP-пакетов, полученных сетевым устройством. Если пакет получен с IP-адресом источника, который не соответствует таблице объединения отслеживания DHCP-пакетов, то пакет отбрасывается.
Также стоит отметить утилиту dns-validator, которая наблюдает за передачей всех пакетов DNS, сопоставляет каждый запрос с ответом и в случае несовпадения заголовков уведомляет об этом пользователя. Подробная информация доступна в репозитории на GitHub.
Заключение
Система доменных имён разработана в еще 80-х годах прошлого века и продолжает обеспечивать удобство работы с адресным пространством интернета до сих пор. Более того, технологии DNS постоянно развиваются, например, одним из значимых нововведений недавнего времени стало внедрение доменных имен на национальных алфавитах (в том числе кириллический домен первого уровня.рф).
Постоянно ведутся работы по повышению надежности, чтобы сделать систему менее чувствительной к сбоям (стихийные бедствия, отключения электросети и т. д.), и это очень важно, поскольку интернет стал неотъемлемой частью нашей жизни, и «терять» его, даже на пару минут, совершенно не хочется.
Кстати, компания 1cloud предлагает своим пользователям VPS бесплатную услугу «DNS-хостинг» – инструмент, упрощающий администрирование ваших проектов за счет работы с общим интерфейсом для управления хостами и ссылающимися на них доменами.
Система доменных имен DNS — зачем это нужно
В интернете для компьютеров используются ip-адреса, но людям с ip-адресами работать неудобно. Например, вряд ли вы скажете, что означает вот этот ip-адрес 77.88.55.66, а если адрес в формате ipv6 (2a02:6b8:a::a), то его запомнить еще сложнее. Для людей гораздо удобнее работать с символьными именами, например www.yandex.ru, вполне понятное имя для людей, сразу можно понять что это веб-сервер компании Яндекс.
Зачем нужен DNS
Система доменных имен позволяет использовать вместо ip-адресов понятные для человека символьные имена компьютера, она также позволяет по этому символьному имени определить ip-адрес.
Важным преимуществом системы DNS является возможность изменять сетевую инфраструктуру, например, если компания Яндекс захочет перенести свой веб-сервер на другой компьютер, у которого будет другой ip-адрес, то ничего страшного не произойдет, так как доменное имя не изменится. Люди будут обращаться по тому же самому доменному имени, которые теперь будет отображаться в другой ip-адрес.
DNS по английский Domain Name System — это протокол прикладного уровня стека протоколов tcp-ip.
Утилита nslookup
Узнать ip-адрес компьютера по его доменному имени можно с помощью утилиты nslookup.
Здесь представлен пример её использования:
Не заслуживающий доверия ответ:
Другие утилиты (Linux)
Пишем nslookup и интересующие нас доменное имя (www.yandex.ru). Получаем ответ, что доменному имени www.yandex.ru соответствует сразу четыре ip-адреса (77.88.55.55 и так далее). Также есть еще один адрес ipv6 (2a02:6b8:a::a).
Для того чтобы попасть на веб-сервер Яндекса, можно подключиться к любому из представленных выше ip- адресов.Здесь мы видим еще одно преимущество системы DNS, если на наш сервер обращается большое количество клиентов, который один компьютер обработать не способен, мы можем создать несколько серверов и в систему DNS прописать, что он наш домен и обслуживает несколько серверов.
Для того чтобы получить доступ к веб-серверу компании Яндекс, можно обратиться к любому из этих серверов. Утилитой nslookup преимущественно используется под Windows, в Linux и Unix используются другие утилиты, такие как Host и Dig. Таким образом система DNS по доменному имени компьютера позволяет определить его ip-адрес, вопрос заключается в том, как это удается сделать в масштабах всей сети интернет, в которой огромное количество компьютеров и постоянно происходят изменения.
Файл /etc/ hosts
До того как придумали систему DNS, к наименованию компьютеров использовали другой подход, имена компьютеров и соответствующие им ip- адреса хранились в обычном текстовом файле.
Этот файл в системах Unix и Linux называются Linux/Unix/etc/hosts, в Windows похожий файл тоже есть, только он находится по другому пути. Windows: C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts. Такой подход работал на заре создания сетей tcp-ip, когда компьютеров было мало, все компьютеры и их ip-адреса можно было перечислить в одном файле, который хранился на центральном сервере имен, остальные компьютеры подключались к этому серверу и загружали файл.
Со временем файл стал очень большим, его стало сложно редактировать стали возникать конфликты имен, так как в разных организациях называли компьютеры одним и тем же именем. Стало понятно, что нужно другое решение, и тогда вы придумали систему DNS.
Особенности DNS
При создании системы DNS было решено что это принципиально децентрализованная система. Децентрализованная как на техническом уровне, то есть нет одного сервера на котором хранятся все имена всех компьютеров в сети, так и на административном уровне. Название компьютеров делится на отдельные части, домены, и за имена компьютеров в разных доменах отвечают разные организации. Также для системы DNS очень важна надёжность, поэтому серверы DNS дублируются.
Структура доменного имени
Вместо обычных имен компьютеров, которые состоят из одного слова в системе DNS используются доменные имена. Имя компьютера состоит из нескольких частей, которые отделены друг от друга точками. Например, веб-сервер сайта о Мобильной связи и Технологиях имеет следующие имя www.zvondozvon.ru. Имя состоит из следующих частей ru это домен верхнего уровня, следующий домен отделён от него точкой zvondozvon домен второго уровня, и последний компонент www это имя компьютера в домене второго уровня.
Корневой домен
Важным элементом доменного имени, которое обычно не пишут, является корневой домен, он указывается точкой в конце. Если вы не укажете точку, то ничего страшного не произойдет, она подразумевается в конце каждого доменного имени.
Дерево доменных имен
Доменные имена образуют дерево. Корнем дерева является корневой домен, который представлен точкой. Затем идут домены верхнего уровня, которые бывают трех типов:
Доменная зона
Важным понятием в системе DNS является доменная зона. Это запись адресов всех компьютеров и всех поддоменов в некотором домене.
Корневая доменная зона содержит записи всех поддоменов первого уровня (org com net ru uk рф). Зона ru содержит записи всех доменов второго уровня (yandex urfu), зона urfu.ru записи всех поддоменов и всех компьютеров в домене urfu, и вот здесь еще показаны две отдельные зоны для разных институтов urfu, институт естественных наук (ins) и институт математики и компьютерных наук (imkn). Эти зоны содержат DNS-записи, о компьютерах соответствующих институтов.
Доменная зона является некоторым аналогом файла itc/hosts только в ней содержится не вся информация об именах компьютерах в сети, а некоторый ее фрагмент. Доменные зоны распределены по серверам DNS. Одну и ту же доменную зону может обслуживать несколько серверов DNS.
Например, корневую зону обслуживают больше всего серверов, так как к ним больше всего запросов. Все корневые серверы DNS содержат одинаковые записи. Зону ru также обслуживает несколько серверов DNS, у которых одна и та же база данных записи и доменов второго уровня.
Необязательно иметь выделенные DNS сервер для каждой доменной зоны, например DNS-сервер urfu может обслуживать зоны urfu.ru и ins.urfu.ru, а институт математики и компьютерных наук может иметь свой выделенный DNS сервер, который будет обслуживать зону imkn.urfu.ru.
Важным понятием в системе DNS является делегирование. Например DNS-сервер urfu отвечает за зону urfu.ru, но только часть информации об этой зоне хранится непосредственно на этом сервере, то что относится к urfu.ru и ins.urfu.ru. А для зоны imkn.urfu.ru создан отдельный сервер, таким образом сервер urfu.ru делегирует полномочия управления под доменом imkn.urfu.ru другому серверу. Чтобы было возможно делегирование на DNS сервере urfu.ru делаются соответствующие конфигурационные записи, которые указывают на DNS-сервер ответственный за зон, в нашем случае imkn.urfu.ru.
Инфраструктура DNS
Инфраструктура системы доменных имен состоит из следующих компонентов.
Дерево серверов DNS, которые мы рассмотрели выше, клиент DNS это как правило наш компьютер, и сервер разрешения имен DNS по-английски его называют DNS resolver, он получает запрос от клиента и выполняет поиск необходимого ip-адреса в дереве доменных имен.
Распределение доменных имен
Точно так же как с ip-адресами, нельзя использовать такие DNS имена, какие вам вдумаются. Распределением доменных имен занимаются специализированные организации, которые называются регистраторами. Регистратором корневого домена является организация и ICAN, та же самая организация которая распределяет ip-адреса. С ICAN взаимодействует регистраторы зон первого уровня, например, org, com или рф, и которые занимаются распределением доменов второго уровня.
Зоны ru и рф
Для российской зоны ru до 2001 года был всего один регистратор доменных имен, это Российский Научно-Исследовательский Институт развития общественных сетей. Но в 2001 году регистраторов стало несколько и база данных зоны ru стала распределенной. Для координации работы регистраторов была создана некоммерческая организация Координационный центр национального домена сети Интернет.
Регистрация домена
Регистрация доменов это услуга которая доступна за небольшую плату, как организациям такие обычным людям, можно зарегистрировать себе домен, причем не только в зоне ru но и в других зонах первого уровня.
Например у меня есть домен для моего персонального сайта в зоне ru, nurmaganov.ru и домен моего сайта о мобильной связи и технологиях zvondozvon.ru.
Видео о выборе доменного имени для сайта
Здесь я оставлю свою видео о том, как нужно выбирать доменное имя, если Вы хотите создать свой собственный сайт.
Что такое DNS: три буквы, на которых держится интернет
Чтобы попасть на нужный сайт в интернете, мы вбиваем в строку браузера его доменное имя. Например, если набрать mcs.mail.ru, вы попадете на сайт нашей облачной платформы. Но доменное имя сайта — не его настоящий адрес. На самом деле адрес сайта состоит из чисел и называется IP-адресом.
Вам не нужно знать его, чтобы открыть нужную интернет-страницу, потому что работает DNS. Давайте разберем принцип работы DNS и посмотрим, что это за технология.
DNS — что это такое?
Служба доменных имен (DNS, domain name system) — это стандартный протокол, который позволяет пользователям получать доступ к веб-сайтам, используя удобочитаемые адреса. Как телефонная книга позволяет найти имя контакта и узнать его телефонный номер, так и DNS позволяет ввести адрес веб-сайта и автоматически определить его IP-адрес, то есть уникальный идентификатор конкретного устройства (сервера) в компьютерной сети.
Без DNS рухнул бы интернет — люди не могли бы получить доступ к интернет-серверам через понятные URL-адреса, то есть ссылки. Чтобы попасть на конкретный сайт, пришлось бы запоминать и вводить последовательность чисел IP-адреса, которая, к тому же, иногда меняется, в отличие от URL. То есть служба Domain Name System необходима для сопоставления понятных людям имен сайтов с числами, понятными компьютерам.
Протокол DNS позволяет нескольким доменным именам соответствовать одному IP-адресу — это можно использовать для виртуального хостинга, когда несколько сайтов обслуживаются с одного хоста. Также одному доменному имени может соответствовать множество IP-адресов, чтобы распределить нагрузку на несколько серверов.
Каждый раз когда вы подключаетесь к локальной сети, интернет-провайдеру или Wi-Fi, модем или роутер шлет конфигурацию сети на ваше устройство, включая адреса одного или нескольких DNS-серверов.
Что такое DNS-серверы
Это серверы, которые хранят информацию о том, какому IP-адресу какое доменное имя соответствует — что-то вроде физической телефонной книги, только вместо имени и номера телефона там записаны доменные имена и IP-адреса. В интернете таких серверов много.
Предположим, что вы или кто-то другой захотели разместить свой сайт в интернете. Сначала надо придумать и зарегистрировать доменное имя (коротко — домен). Но для работы сайта этого недостаточно: регистратору также нужно доменное имя DNS-сервера, на котором будет храниться информация о вашем домене и его IP-адресе. Этот DNS-сервер станет полномочным сервером имен для вашего сайта и первичным источником данных о его адресе для DNS-системы, где «записывается» путь к нему.
Из чего состоит служба DNS и какова роль DNS-серверов
Назначение DNS-серверов не только в хранении информации о соответствии IP-адресов и доменных имен. Они также могут кэшировать (то есть сохранять) IP-адреса, запрошенные пользователем ранее.
Например: сайт, который вы посещаете, географически расположен далеко от вас. И где-то есть такой же удаленный от вас DNS-сервер, на котором хранится информация о доменном имени и IP-адресе этого сайта, его полномочный сервер имен. Если все время обращаться за этим IP-адресом к удаленному DNS-серверу, загрузка сайта будет занимать много времени. Чтобы решить такую проблему, информацию о часто посещаемых сайтах сохраняет ближайший к вашему компьютеру DNS-сервер, как правило, он находится у вашего интернет-провайдера. В результате другие пользователи, которые обращаются к этому же адресу через этот же DNS-сервер, будут получать IP-адрес уже из его кэша, это гораздо быстрее.
То есть запрос, который вы вводите в строку браузера, сначала отправляется на ближайший DNS-сервер. Если в кэше нужного IP-адреса нет, он перенаправляет запрос дальше — к вышестоящим DNS-серверам. Они передают запрос, пока он не попадет на первичный DNS-сервер сайта, где хранится нужный IP-адрес.
Возврат IP-адреса хоста в ответ на запрос доменного имени называют преобразованием его доменного имени в IP-адрес. Когда все работает хорошо, этот процесс происходит менее чем за секунду.
Информация об IP-адресах тех сайтов, куда вы заходили, может храниться не только на ближайшем DNS-сервере, но и в кэше вашего браузера или операционной системы. Это позволяет быстрее получать ответ на запрос.
Как работает DNS: посмотрим, что происходит с вашим запросом
Дальше мы немного углубимся в детали. Давайте представим, что вы ввели в браузер запрос mcs.mail.ru/cloud-servers. Этот адрес состоит из нескольких частей, с каждой из которых происходит отдельная история:
Посмотрим, какой путь этот запрос может пройти.
В итоге браузер получил ответ, пользователь видит веб-страницу. Теперь основная задача DNS-сервера выполнена.
Упрощенная схема работы DNS
Что происходит, когда IP-адрес меняется
Иногда IP-адрес, соответствующий доменному имени, меняется. Например, при смене хостинга. В отличие от бумажной телефонной книги, DNS-записи могут обновляться и изменяться. Поэтому при смене IP-адреса пользователи продолжают видеть серверы и сайты на них. Пользователи пользуются тем же самым, привычным им доменным именем, но попадают на новый IP-адрес сервера.
После того как вы зарегистрируете новое доменное имя, информация об этом обновляется, что занимает около 12-36 часов. Этот период называют распространением DNS.
Варианты использования DNS
Классическое использование DNS — преобразование доменного имени в URL-адресе в соответствующий IP-адрес. Без DNS невозможна работа сайтов, приложений, мессенджеров, электронной почты, виртуальных частных сетей (VPN), компьютерных игр, интернета вещей и других сервисов.
Если вы используете какую-либо из вышеперечисленных служб, вы будете использовать DNS для связи с ней — потребуется настроить DNS, чтобы предоставить пользователям доступ к вашим услугам.
Есть и другие возможности использования DNS: