Czym jest DNS i hierarchia DNS?

DNS (Domain Name System) to hierarchiczny i zdecentralizowany system nazewnictwa dla komputerów, usług lub innych zasobów podłączonych do Internetu lub sieci prywatnej. Tłumaczy on czytelne dla człowieka nazwy domen, takie jak www.example.com, na adresy IP, takie jak 192.0.2.1, których komputery używają do wzajemnej identyfikacji w sieci. DNS działa jak książka telefoniczna Internetu, pomagając użytkownikom uzyskać dostęp do stron internetowych i usług za pomocą nazw domen zamiast zapamiętywania numerycznych adresów IP.

Kluczowe funkcje DNS

• Rozpoznawanie nazw: Konwertuje nazwy domen na adresy IP, dzięki czemu przeglądarki internetowe mogą ładować zasoby internetowe.
• Routing poczty e-mail: Wykorzystuje rekordy DNS, takie jak rekordy MX (Mail Exchange), do kierowania wiadomości e-mail do odpowiednich serwerów pocztowych.
• Dystrybucja obciążenia: Wykorzystuje rekordy CNAME i SRV do równoważenia obciążenia i dystrybucji ruchu do różnych serwerów.
• Wykrywanie usług: Pomaga aplikacjom znaleźć usługi, takie jak serwery WWW i serwery poczty e-mail, na podstawie wpisów DNS.

Jak działa DNS

Po wpisaniu adresu URL w przeglądarce internetowej, system DNS przechodzi przez kilka kroków, aby rozwiązać nazwę domeny na adres IP:

1. Inicjacja zapytania: Użytkownik wprowadza nazwę domeny (np. www.example.com) w przeglądarce internetowej.
2. Zapytanie rekurencyjne: Zapytanie jest wysyłane do rekurencyjnego resolvera DNS, często dostarczanego przez dostawcę usług internetowych lub ustawianego ręcznie (np. Google Public DNS).
3. Hierarchia DNS: Rekurencyjny resolver odpytuje hierarchię DNS, zaczynając od serwerów głównych, następnie serwerów TLD (Top-Level Domain) i wreszcie autorytatywnych serwerów nazw, aż znajdzie adres IP żądanej domeny.
4. Buforowanie: Rozwiązany adres IP jest buforowany przez resolver i potencjalnie przez przeglądarkę użytkownika, aby przyspieszyć przyszłe żądania.

Hierarchia DNS: Struktura i komponenty

DNS jest zorganizowany w hierarchiczną strukturę drzewa z różnymi poziomami, z których każdy odgrywa określoną rolę w tłumaczeniu nazw domen na adresy IP. Oto podział hierarchii DNS:

1. Poziom główny (główne serwery DNS)

• Opis: Poziom główny jest najwyższym poziomem hierarchii DNS. Jest reprezentowany jako kropka (.) i przechowuje informacje o domenach najwyższego poziomu (TLD).
• Główne serwery DNS: Istnieje 13 zestawów serwerów głównych, oznaczonych literami (np. A-root, B-root, C-root), które są zarządzane przez różne organizacje na całym świecie. Serwery te nie zawierają adresów IP stron internetowych, ale kierują zapytania do odpowiednich serwerów TLD.
• Funkcja: Gdy resolver DNS nie może znaleźć adresu IP w swojej pamięci podręcznej, wysyła zapytanie do głównych serwerów DNS. Serwery główne odpowiadają odpowiednim adresem serwera TLD dla domeny (np. .com, .org).

2. Poziom domeny najwyższego poziomu (TLD)

• Opis: TLD są drugim poziomem hierarchii DNS i kategoryzują domeny na podstawie ich sufiksu (np. .com, .net, .org, .uk, .de). Serwery TLD przechowują informacje o domenach w ramach określonych TLD.
• Rodzaje TLD:
  • gTLD (Generic Top-Level Domains): Obejmuje domeny .com, .org, .net, .edu i nowsze domeny TLD, takie jak .app lub .tech.
  • ccTLD (Country Code Top-Level Domains): Reprezentuje kraje lub regiony, takie jak .uk (Wielka Brytania), .us (Stany Zjednoczone) lub .jp (Japonia).
• Funkcja: Serwery TLD kierują resolver DNS do autorytatywnych serwerów nazw odpowiedzialnych za nazwę domeny (np. example.com).

3. Domena drugiego poziomu (SLD) i subdomeny

• Opis: Domena drugiego poziomu (SLD) to część nazwy domeny, która pojawia się bezpośrednio po lewej stronie TLD (np. example w example.com). Domeny SLD są często zarządzane przez organizacje lub osoby, które je rejestrują.
• Subdomeny: Subdomeny są prefiksami dodawanymi do domeny drugiego poziomu (np. www w www.example.com lub blog.example.com). Subdomeny umożliwiają organizowanie różnych sekcji witryny lub usługi.
• Funkcja: Domeny drugiego poziomu i ich subdomeny wskazują na autorytatywne serwery nazw, które przechowują określony adres IP lub inne rekordy DNS dla domeny.

4. Autorytatywne serwery DNS

• Opis: Autorytatywne serwery DNS są końcowym przystankiem w procesie zapytań DNS. Dostarczają one ostatecznych odpowiedzi na zapytania dotyczące nazw domen, przechowując rekordy DNS dla domen.
• Rodzaje rekordów:
  • Rekord A: Mapuje nazwę domeny na adres IPv4.
  • Rekord AAAA: Mapuje nazwę domeny na adres IPv6.
  • Rekord CNAME: Wskazuje domenę lub subdomenę na inną domenę.
  • Rekord MX: Określa serwery pocztowe dla routingu poczty e-mail.
  • Rekord TXT: Przechowuje informacje tekstowe do weryfikacji i bezpieczeństwa (np. SPF, DKIM).
• Funkcja: Gdy rekurencyjny resolver DNS wysyła zapytanie do autorytatywnego serwera DNS, zwraca odpowiedni adres IP lub inne rekordy DNS dla żądanej domeny.

5. Rekursywne resolwery DNS (nie są częścią hierarchii, ale są niezbędne)

• Opis: Rekursywne resolwery są odpowiedzialne za odpytywanie całej hierarchii DNS w imieniu klienta. Są one często dostarczane przez dostawców usług internetowych lub mogą być ustawione na zewnętrznych dostawców DNS, takich jak Google DNS (8.8.8.8) lub Cloudflare DNS (1.1.1.1).
• Funkcja: Rekurencyjny resolver buforuje odpowiedzi, aby przyspieszyć przyszłe żądania. Jeśli adres IP domeny jest buforowany, resolver może zwrócić wynik bez ponownego odpytywania hierarchii DNS.

Przykład: Jak działa zapytanie DNS

Załóżmy, że użytkownik wpisuje adres www.example.com w przeglądarce:

1. Rekurencyjny resolver DNS sprawdza, czy adres www.example.com znajduje się w jego pamięci podręcznej.
2. Jeśli nie znajduje się w pamięci podręcznej, wysyła zapytanie do jednego z głównych serwerów DNS.
3. Serwer główny odpowiada adresem serwera .com TLD.
4. Program rozpoznający odpytywał serwer TLD .com, który odpowiadał adresem autorytatywnego serwera nazw dla example.com.
5. Program rozpoznający odpytywał autorytatywny serwer nazw, który dostarczał rekord A (adres IP) dla www.example.com.
6. Resolver zwraca adres IP do przeglądarki, która następnie łączy się z serwerem WWW pod tym adresem IP.

Wnioski

DNS jest fundamentalną częścią Internetu, umożliwiając użytkownikom dostęp do zasobów przy użyciu czytelnych dla człowieka nazw domen. Zrozumienie hierarchii DNS – od serwerów głównych do autorytatywnych serwerów DNS – pomaga nam zrozumieć, w jaki sposób kierowany jest ruch internetowy i jak działają usługi takie jak równoważenie obciążenia i przełączanie awaryjne. Pomaga również w rozwiązywaniu problemów, takich jak awarie rozpoznawania domen lub nieprawidłowe konfiguracje DNS.