Что такое DNS и как он работает

DNS – это служба, которая обеспечивает обмен между различными сегментами сети. Ее применение позволяет значительно сократить время работы на поиск информации. В этой статье вы узнаете об основных принципах функционирования службы, а также способах и формах передачи данных в Интернете.

Как работает

На заре развития Интернета существовала «плоская» система наименований: у каждого пользователя был отдельный файл, в котором содержались списки необходимых ему контактов. Когда он подключался к Всемирной паутине, то его данные рассылались на другие устройства.

Однако из-за стремительного развития Интернета необходимо было максимально упростить обмен данными. Поэтому его разделили на меньшие сегменты-домены. В свою очередь, они разделяются на поддомены. На вершине адреса, поданного в именной форме, находится корень – основной домен.

Поскольку Интернет – это американская разработка, то существует два типа первичных доменов:

• общие домены, которые принадлежат учреждениям США:

1. com – бизнес-организации;
2. gov – правительственные заведения;
3. edu – образовательные учреждения;
4. mil – военные представительства;
5. org – частные организации;
6. net – интернет-провайдера.

• коренные домены других страны состоят из двух букв.

Второй уровень состоит из сокращений городов или областей, а домены третьего порядка обозначают различные организации и предприятия.

Точка исполняет роль разделителя между доменами разными порядка. В конце имени точка не ставится. Каждый отдельный домен с точкой называется меткой.

Ее длина не должна превышать 63 символа, а полная длина адреса – 255 знаков. В основном, используются латиница, цифры и знак дефиса, однако несколько лет назад начали использовать начали использовать приставки на основе других систем письменности. Регистр букв не имеет значения.

Сервера – это такие компьютеры, на которых содержится перечень других объектов внутри одного уровня сети, что позволяет ускорить обмен между пользователями. Они и стали основой новой системы.

У каждого уровня сети должен быть собственный сервер, который содержит информацию об адресах пользователей своего сегмента.

Поиск необходимых данных происходит так:

• когда человек хочет найти определенный сайт, служба делает запрос на локальный сервер;
• если у него есть эти данные, то клиент (это – пользователь, осуществляющий запрос) получает оповещение, что такая страница существует. Браузер получает ее адрес и загружает ее;
• если на локальном уровне отсутствует необходимая информация, то сервер обращается к компьютерам высшего уровня, пока запрашиваемая запись не будет найдена.
  

  Фото: схема поиска данных

Основы DNS

Узел, состоящий из нескольких доменов, называется зоной. В ее файле содержатся основные параметры своего сегмента. В том числе он включает информацию о FQDN или полностью определенном доменном имени. Если такая запись заканчивается точкой, это значит, что имя объекта задано правильно.

Существует несколько типов компьютеров, которые обслуживают DNS:

• master – главный агент сети. Он может изменять ее конфигурацию;
• slave – устройства второго порядка. Они обслуживают клиентов наравне с master и могут заменять его заменять в случае неполадок. Это позволяет разгрузить сеть;
• кэширующий. Содержит в своем информацию о доменах посторонних зон;
• невидимый. Отсутствует в описании зоны. Чаще всего этот статус присваивается пользователям со статусом master для того, чтобы уберечь их от атаки.

К ним пользователь может отправить один из двух типов запроса.

Браузер посылает его через программу-resolver:

• рекурсивный. Если сервер не содержит необходимой информации, этом случае он узнает необходимые данные у компьютеров высшего уровня и присылает клиенту ответ. Это позволяет уменьшить количество запросов и обеспечивает экономию времени и вашего трафика;
• итеративный. Сервер присылает готовый ответ, отбирая информацию только из собственного кэша (памяти). Если у него нет подходящих данных, то он предоставляет ссылку на другие компьютеры. Затем браузер переходит по этому адресу.

Существует два типа ответов:

1. авторитативный – если данные отправляются с устройства, которые обслуживают сеть;
2. неавторитативный. Присылается посторонним компьютером, который получает необходимые данные из собственного кэша или после итеративного запроса.

Видео: служба DNS

Имена и IP-адреса

Служба DNS обеспечивает перевод имен сайтов в IP-адреса. В интернете каждое устройство можно отследить по 2 основным параметрам – имени домена и IP-адресу. Они могут присваиваться компьютеру пользователя, сетевому принтеру или маршрутизатору.

Однако это весьма условно, так как компьютер может не иметь доменного имени, но использовать несколько адресов. Кроме того, каждый IP-адрес должен соответствовать всем доменным именам. Однако домен может содержать информацию только об одном IP-адресе.

Режим работы

Сервера могут работать в режимах:

1. обслуживание собственной зоны. Обмен данными совершается между главным и подчиненными компьютерами. При этом запросы от неавторитативных пользователей не принимаются;
2. выполнение рекурсивного вопроса;
3. форвардинг – сервер отправляет запрос в другую зону.

Изменение DNS параметров

Обычно эти параметры задаются сетью в автоматическом режиме. Для того чтобы сбросить данные необходимо зайти в раздел «Сетевые подключения».

После того, необходимо зайти в протокол, используемый для обслуживания сети.

В разделе «Свойства» можно задать необходимые параметры. Обычно указываются основной IP-адрес сервера и альтернативный.

Формат сообщения

Сообщение, которые используются для обмена информации службой, начинается с 12-байтного заголовка. Затем следует поле идентификации, которое позволяет определить, на какой запрос пришел ответ.

Поле флагов (следующие 16 бит) включает информацию:

1. тип сообщения;
2. код операции;
3. идентификация авторитативности (т.е. показывает, принадлежит ли обслуживающий компьютер к сети);
4. ТС-флаг. Отображает, пришло сообщение обрезанным или полным.
5. флаг рекурсии, т.е. требования серверу послать запросы компьютерам высшего порядка;
6. флаг возможности рекурсии. Показывает способность сервера осуществлять перенаправление сообщения;
7. код возврата. Отображает, послан ответ с ошибками или нет.

Последнее 16-битное поле показывает общее количество учитываемых параметров.

Вопросы в DNS запросе

Часть записи ресурса в отклике

Любой отклик содержит сведения о стороне, отправившей сообщение. В нем содержатся следующие данные: ответ, полномочия сервера и дополнительная информация о нем.

Кроме них, в сообщении содержится:

• имя домена;
• тип запроса;
• срок актуальности кэшированной версии;
• длина записи ресурса – оценка объема информации.

Запросы указателя

Запросы указателя направлены на поиск страницы в инверсивном режиме, т.е. поиск имени ресурса по IP-адресу, поданного в виде текстовой строки, разделенной точками.

Для его отправки адрес узла записывается в противоположном порядке с добавлением определенного суффикса (чаще всего в форме in-addr.arpa).

Совершить операцию можно, если ресурс содержит PTR-запись. Это позволяет передать управление зоной владельцу IP-адресов.

Записи ресурсов

Это – список основных программ, используемых службой. В рамках одного домена эти записи являются уникальными. На разных уровнях сети могут существовать дубли этих записей.

Эти данные включают следующие виды записей:

1. SOA –старта полномочий. Она позволяет сопоставить домен и обслуживающие его компьютеры. Также в них содержатся сведения о сроке актуальности кэшированной версии, и контактном лице, которое обслуживает сервер определенного уровня;
2. А содержат перечень IP-адресов и соответствующих им хостов. Они позволяют идентифицировать адрес ресурсов домена;
3. NS (Name Server) включают список компьютеров, которые обслуживают домен;
4. SRV (Service) отображают все ресурсы, которые выполняют важнейшие функции службы;
5. MX (Mail Exchanger) позволяют автоматически настроить рассылку данных обслуживающим компьютерам в границах одного домена;
6. PTR (Pointer) используются для поиска имени ресурса, если пользователь знает его IP-адрес;
7. CNAME (Canonical Name) позволяют серверу упоминаться под несколькими псевдонимами в службе.

Кэширование

Для поиска необходимой информации браузер может искать информацию в трех сегментах. Сначала необходимые данные ищут при помощи DNS-службы, т.е. на локальном уровне. Их можно найти, если на компьютере содержится файл Hosts.

Однако если операция не удалась, то клиент подает запрос. Чтобы ускорить поиск информации, используются кэшированные сервера. Если он не находит нужных данных, то он выполняет рекурсивный запрос. При подаче он копирует данные других сетей.

Это позволяет экономить траффик, не обращаясь впоследствии к авторитативным пользователям. Но открытая запись остается действительной на протяжении ограниченного срока. Срок его актуальности установлен в файле зоны. По умолчанию минимально он составляет 1 час.

UDP или TCP

Служба поддерживает как протокол UDP, так и TCP.

UDP используется для отправки сообщений по глобальным сетям. Размер сообщений, пересылаемых по этому протоколу, лимитирован. Неполные ответы содержат метку ТС. Это означает, что размер отклика превысил 512 байт, поэтому остальная часть не дошла до компьютера.

Он отличается меньшой надежностью, поскольку для него не установлен определенный тайм-аут на отклик запроса. Однако такая система подходит для передачи огромного количества информации.

TCP используется для передачи таких данных, поскольку он позволяет получать любой объем данных, разделенный на сегменты определенного размера.

Также этот протокол используются вторичными серверами, когда они запрашивают данные от главных компьютеров каждые три часа, чтобы узнать об обновлении файла конфигурации сети.

Служба DNS имеет сложную иерархическую структуру. Однако система серверов обеспечивает гибкое и быстрое взаимодействие между всеми пользователями и устройствами Сети.

Чтобы узнать необходимую информацию, клиент посылает запрос. Отклик содержит основные данные об интересующем объекте и компьютере, обслуживающем зону. Для осуществления этого обмена используются протоколы UDP и TCP.