Was ist DNS und die DNS-Hierarchie?

DNS (Domain Name System) ist ein hierarchisches und dezentrales Benennungssystem für Computer, Dienste oder andere Ressourcen, die mit dem Internet oder einem privaten Netzwerk verbunden sind. Es übersetzt von Menschen lesbare Domänennamen wie www.example.com in IP-Adressen wie 192.0.2.1, die Computer verwenden, um sich gegenseitig im Netz zu identifizieren. DNS fungiert als Telefonbuch des Internets und hilft den Benutzern, auf Websites und Dienste über Domänennamen zuzugreifen, anstatt sich numerische IP-Adressen zu merken.

Hauptfunktionen von DNS

• Namensauflösung: Wandelt Domänennamen in IP-Adressen um, damit Webbrowser Internetressourcen laden können.
• E-Mail-Routing: Verwendet DNS-Einträge wie MX-Einträge (Mail Exchange), um E-Mails an die richtigen Mailserver zu leiten.
• Lastverteilung: Verwendet CNAME- und SRV-Einträge für den Lastausgleich und die Verteilung des Datenverkehrs auf verschiedene Server.
• Dienst-Erkennung: Hilft Anwendungen, Dienste wie Webserver und E-Mail-Server anhand von DNS-Einträgen zu finden.

Wie DNS funktioniert

Wenn Sie eine URL in einen Webbrowser eingeben, durchläuft das DNS-System mehrere Schritte, um den Domänennamen in eine IP-Adresse aufzulösen:

1. Initiierung der Abfrage: Ein Benutzer gibt einen Domänennamen (z. B. www.example.com) in einen Webbrowser ein.
2. Rekursive Abfrage: Die Abfrage wird an einen rekursiven DNS-Auflöser gesendet, der oft von Ihrem Internetanbieter bereitgestellt oder manuell eingestellt wird (z. B. Google Public DNS).
3. DNS-Hierarchie: Der rekursive Resolver fragt die DNS-Hierarchie ab, beginnend mit den Root-Servern, dann TLD-Servern (Top-Level-Domain) und schließlich autoritativen Namensservern, bis er die IP-Adresse für die angeforderte Domain findet.
4. Zwischenspeicherung: Die aufgelöste IP-Adresse wird vom Resolver und möglicherweise vom Browser des Benutzers zwischengespeichert, um zukünftige Anfragen zu beschleunigen.

DNS-Hierarchie: Struktur und Komponenten

Das DNS ist in einer hierarchischen Baumstruktur mit verschiedenen Ebenen organisiert, die jeweils eine bestimmte Rolle bei der Übersetzung von Domänennamen in IP-Adressen spielen. Hier ist eine Aufschlüsselung der DNS-Hierarchie:

1. Root-Ebene (Root-DNS-Server)

• Beschreibung: Die Root-Ebene ist die oberste Ebene der DNS-Hierarchie. Sie wird durch einen Punkt (.) dargestellt und enthält Informationen über die Top-Level-Domains (TLDs).
• Root DNS-Server: Es gibt 13 Gruppen von Root-Servern, die mit Buchstaben gekennzeichnet sind (z. B. A-Root, B-Root, C-Root) und von verschiedenen Organisationen weltweit verwaltet werden. Diese Server enthalten nicht die IP-Adressen für Websites, sondern leiten Anfragen an die entsprechenden TLD-Server weiter.
• Funktion: Wenn ein DNS-Resolver eine IP-Adresse nicht in seinem Cache finden kann, fragt er die Root-DNS-Server ab. Die Root-Server antworten mit der Adresse des entsprechenden TLD-Servers für die Domäne (z. B. .com, .org).

2. Ebene der Top-Level-Domain (TLD)

• Beschreibung: TLDs sind die zweite Ebene der DNS-Hierarchie und kategorisieren Domains auf der Grundlage ihrer Endung (z. B. .com, .net, .org, .uk, .de). TLD-Server speichern Informationen über Domains unter ihrer spezifischen TLD.
• Arten von TLDs:
  • gTLD (Generische Top-Level-Domains): Dazu gehören .com, .org, .net, .edu und neuere TLDs wie .app oder .tech.
  • ccTLD (Länderspezifische Top-Level-Domains): Steht für Länder oder Regionen, wie .uk (Vereinigtes Königreich), .us (Vereinigte Staaten) oder .jp (Japan).
• Funktion: TLD-Server leiten den DNS-Resolver zu den autoritativen Nameservern, die für den Domänennamen zuständig sind (z. B. example.com).

3. Second-Level-Domain (SLD) und Subdomains

• Beschreibung: Die Second-Level-Domain (SLD) ist der Teil eines Domainnamens, der direkt links von der TLD erscheint (z. B. example in example.com). SLDs werden oft von Organisationen oder Einzelpersonen verwaltet, die sie registrieren.
• Subdomains: Subdomains sind Präfixe, die einer Second-Level-Domain hinzugefügt werden (z. B. www in www.example.com oder blog.example.com). Mit Subdomains lassen sich verschiedene Bereiche einer Website oder eines Dienstes organisieren.
• Funktion: Second-Level-Domains und ihre Subdomains verweisen auf autoritative Nameserver, die über die spezifische IP-Adresse oder andere DNS-Einträge für eine Domain verfügen.

4. Autoritative DNS-Server

• Beschreibung: Autoritative DNS-Server sind die letzte Station im DNS-Abfrageprozess. Sie liefern die endgültigen Antworten auf Abfragen zu Domänennamen, indem sie DNS-Einträge für Domänen speichern.
• Arten von Einträgen:
  • A-Eintrag: Ordnet einen Domänennamen einer IPv4-Adresse zu.
  • AAAA-Eintrag: Ordnet einen Domänennamen einer IPv6-Adresse zu.
  • CNAME-Eintrag: Verweist eine Domäne oder Subdomäne auf eine andere Domäne.
  • MX-Eintrag: Gibt Mailserver für die E-Mail-Weiterleitung an.
  • TXT-Eintrag: Enthält Textinformationen zur Überprüfung und Sicherheit (z. B. SPF, DKIM).
• Funktion: Wenn der rekursive DNS-Auflöser den autoritativen DNS-Server abfragt, gibt er die entsprechende IP-Adresse oder andere DNS-Einträge für die angeforderte Domäne zurück.

5. Rekursive DNS-Resolver (nicht Teil der Hierarchie, aber unerlässlich)

• Beschreibung: Rekursive Resolver sind für die Abfrage der gesamten DNS-Hierarchie im Auftrag des Clients zuständig. Sie werden häufig von ISPs bereitgestellt oder können auf Drittanbieter wie Google DNS (8.8.8.8) oder Cloudflare DNS (1.1.1.1) eingestellt werden.
• Funktion: Der rekursive Resolver zwischenspeichert Antworten, um zukünftige Anfragen zu beschleunigen. Wenn die IP-Adresse einer Domäne im Cache gespeichert ist, kann der Resolver das Ergebnis zurückgeben, ohne die DNS-Hierarchie erneut abzufragen.

Beispiel: So funktioniert eine DNS-Abfrage

Angenommen, ein Benutzer gibt www.example.com in einen Browser ein:

1. Der rekursive DNS-Resolver prüft, ob sich www.example.com in seinem Cache befindet.
2. Ist dies nicht der Fall, fragt er einen der Root-DNS-Server ab.
3. Der Root-Server antwortet mit der Adresse des .com TLD-Servers.
4. Der Resolver fragt den .com TLD-Server ab, der mit der Adresse des autoritativen Nameservers für example.com antwortet.
5. Der Resolver fragt den autoritativen Nameserver ab, der den A-Eintrag (IP-Adresse) für www.example.com liefert.
6. Der Resolver gibt die IP-Adresse an den Browser zurück, der sich dann mit dem Webserver unter dieser IP-Adresse verbindet.

Schlussfolgerung

DNS ist ein grundlegender Bestandteil des Internets, der es den Nutzern ermöglicht, über menschenlesbare Domänennamen auf Ressourcen zuzugreifen. Das Verständnis der DNS-Hierarchie – von den Root-Servern bis hinunter zu den autoritativen DNS-Servern – hilft uns zu verstehen, wie der Webverkehr geleitet wird und wie Dienste wie Lastausgleich und Ausfallsicherung funktionieren. Es hilft auch bei der Fehlerbehebung von Problemen wie Fehlern bei der Domänenauflösung oder falschen DNS-Konfigurationen.