Что такое DNS и иерархия DNS?

DNS (Domain Name System) – это иерархическая и децентрализованная система именования компьютеров, служб и других ресурсов, подключенных к Интернету или частной сети. Она переводит человекочитаемые доменные имена, например www.example.com, в IP-адреса, например 192.0.2.1, которые используются компьютерами для идентификации друг друга в сети. DNS действует как телефонная книга Интернета, помогая пользователям получать доступ к веб-сайтам и службам с помощью доменных имен, а не запоминать цифровые IP-адреса.

Основные функции DNS

• Разрешение имен: Преобразование доменных имен в IP-адреса, чтобы веб-браузеры могли загружать интернет-ресурсы.
• Маршрутизация электронной почты: Использует записи DNS, такие как записи MX (Mail Exchange), для маршрутизации электронной почты на нужные почтовые серверы.
• Распределение нагрузки: Использует записи CNAME и SRV для балансировки нагрузки и распределения трафика между различными серверами.
• Обнаружение служб: Помогает приложениям находить такие службы, как веб-серверы и серверы электронной почты, на основе записей DNS.

Как работает DNS

Когда вы вводите URL-адрес в веб-браузер, система DNS проходит несколько этапов, чтобы преобразовать доменное имя в IP-адрес:

1. Инициация запроса: Пользователь вводит доменное имя (например, www.example.com) в веб-браузере.
2. Рекурсивный запрос: Запрос отправляется рекурсивному DNS-резольверу, который часто предоставляется провайдером или задается вручную (например, Google Public DNS).
3. Иерархия DNS: Рекурсивный преобразователь запрашивает иерархию DNS, начиная с корневых серверов, затем серверов доменов верхнего уровня (TLD) и, наконец, авторитетных серверов имен, пока не найдет IP-адрес запрашиваемого домена.
4. Кэширование: разрешенный IP-адрес кэшируется преобразователем и, возможно, браузером пользователя, чтобы ускорить последующие запросы.

Иерархия DNS: Структура и компоненты

DNS организована в виде иерархической древовидной структуры с различными уровнями, каждый из которых играет определенную роль в преобразовании доменных имен в IP-адреса. Вот описание иерархии DNS:

1. Корневой уровень (корневые DNS-серверы)

• Описание: Корневой уровень – это вершина иерархии DNS. Он представлен в виде точки (.) и содержит информацию о доменах верхнего уровня (TLD).
• Корневые серверы DNS: Существует 13 наборов корневых серверов, обозначенных буквами (например, A-root, B-root, C-root), которые управляются различными организациями по всему миру. Эти серверы не содержат IP-адресов веб-сайтов, а направляют запросы к соответствующим серверам ДВУ.
• Функция: Когда DNS-резольвер не может найти IP-адрес в своем кэше, он запрашивает корневые DNS-серверы. Корневые серверы отвечают адресом соответствующего сервера ДВУ для данного домена (например, .com, .org).

2. Уровень домена верхнего уровня (ДВУ)

• Описание: Домены верхнего уровня – это второй уровень иерархии DNS, который классифицирует домены на основе их суффикса (например, .com, .net, .org, .uk, .de). Серверы ДВУ хранят информацию о доменах, относящихся к определенному ДВУ.
• Типы ДВУ:
  • gTLD (Generic Top-Level Domains): Включают .com, .org, .net, .edu, а также новые ДВУ, такие как .app или .tech.
  • ccTLD (Country Code Top-Level Domains): Представляют страны или регионы, например .uk (Великобритания), .us (США) или .jp (Япония).
• Функции: Серверы ДВУ направляют DNS-резольвер на авторитетные серверы имен, отвечающие за доменное имя (например, example.com).

3. Домен второго уровня (SLD) и субдомены

• Описание: Домен второго уровня (SLD) – это часть доменного имени, которая отображается непосредственно слева от ДВУ (например, example в example.com). SLD часто управляются организациями или частными лицами, которые их регистрируют.
• Субдомены: Поддомены – это префиксы, добавляемые к домену второго уровня (например, www в www.example.com или blog.example.com). Поддомены позволяют организовать различные разделы веб-сайта или сервиса.
• Функции: Домены второго уровня и их поддомены указывают на авторитетные серверы имен, которые хранят конкретный IP-адрес или другие записи DNS для домена.

4. Авторитетные серверы DNS

• Описание: Авторитетные DNS-серверы являются конечной точкой в процессе запроса DNS. Они предоставляют окончательные ответы на запросы о доменных именах, храня записи DNS для доменов.
• Типы записей:
  • A-запись: Сопоставляет доменное имя с адресом IPv4.
  • AAAA-запись: Сопоставляет доменное имя с адресом IPv6.
  • Запись CNAME: Указывает домен или поддомен на другой домен.
  • MX Record: Указывает почтовые серверы для маршрутизации электронной почты.
  • TXT-запись: Содержит текстовую информацию для проверки и обеспечения безопасности (например, SPF, DKIM).
• Функция: Когда рекурсивный DNS-резольвер запрашивает авторитетный DNS-сервер, он возвращает соответствующий IP-адрес или другие DNS-записи для запрашиваемого домена.

5. Рекурсивные DNS-резольверы (не входят в иерархию, но необходимы)

• Описание: Рекурсивные резолверы отвечают за запрос всей иерархии DNS от имени клиента. Они часто предоставляются интернет-провайдерами или могут быть настроены на сторонних поставщиков DNS, таких как Google DNS (8.8.8.8) или Cloudflare DNS (1.1.1.1).
• Функция: Рекурсивный резолвер кэширует ответы, чтобы ускорить последующие запросы. Если IP-адрес домена записан в кэш, резолвер может вернуть результат без повторного запроса к иерархии DNS.

Пример: Как работает DNS-запрос

Предположим, пользователь набирает в браузере адрес www.example.com:

1. Рекурсивный DNS-резольвер проверяет, есть ли www.example.com в его кэше.
2. Если в кэше его нет, он запрашивает один из корневых DNS-серверов.
3. Корневой сервер отвечает адресом сервера .com TLD.
4. Разрешитель запрашивает сервер ДВУ .com, который отвечает адресом авторитетного сервера имен для example.com.
5. Резольвер запрашивает авторитетный сервер имен, который предоставляет запись A (IP-адрес) для www.example.com.
6. Резольвер возвращает IP-адрес браузеру, который затем подключается к веб-серверу по этому IP-адресу.

Заключение

DNS – это фундаментальная часть интернета, позволяющая пользователям получать доступ к ресурсам с помощью человекочитаемых доменных имен. Понимание иерархии DNS – от корневых серверов до авторитетных DNS-серверов – помогает нам понять, как направляется веб-трафик и как работают такие сервисы, как балансировка нагрузки и преодоление отказов. Это также помогает в устранении таких проблем, как сбои в разрешении доменов или неправильная конфигурация DNS.