Система доменных имен

Для идентификации объекта протоколы используют IP-адреса, которые уникально идентифицирует соединения хоста с Интернетом. Однако люди предпочитают имена адресам. Поэтому нам необходима система, которая сопоставляет имя с адресом или адрес к имени.

Когда Интернет имел небольшой объем, сопоставление делал хост-файл. Хост-файл имел только две колонки, включающие в себя имя и адрес. Когда программа или пользователь хотели сопоставить имя и адрес, хост обращался к хост-файлу и находил отображение.

Однако сегодня невозможно иметь одиночный файл хоста, чтобы устанавливать связь каждого файла с именем или обратно. Этот хост-файл был бы слишком велик для накопления каждого хоста. В дополнение к этому, было бы невозможно обновить все файлы хостов в мире каждый раз, когда идут изменения.

Одно из решений могло бы состоять в том, чтобы хранить полный файл хоста в единственном компьютере и позволять доступ к этой централизованной информации для каждого компьютера, который нуждается в отображении. Но это бы создало огромный трафик на сети Интернет.

Другое решение, используемое сегодня, — это децентрализация. Огромное количество информации разделено на маленькие части, и каждая часть накапливается в различных компьютерах. При этом методе хост, который нуждается в отображении, может контактировать с ближайшим компьютером, содержащим необходимую информацию. Этот метод используется в доменной системе имен (DNS — Domain Name System). Далее рассматриваются концепции и идеи этой системы. Затем дается описание самого протокола DNS.

Пространство имен

Чтобы быть однозначным, имя, назначаемое машиной, должно быть отделено от других имен. При этом должен быть обеспечен контроль возможного совпадения имен и связь между именем и адресом IP. Другими словами, имя должно быть уникально, потому что адреса уникальны. Пространство имен, которое сопоставляет каждый адрес и уникальное имя, может быть организовано двумя путями: плоско и иерархически.

Плоское пространство имен

В пространстве плоских имен имя назначается каждому адресу. Имя в этом пространстве есть последовательность символов без структуры, закрепленной какими-либо правилами. Имена могут или не могут иметь общую часть; это не имеет никакого значения. Главный недостаток плоского пространства имен – это то, что оно не может быть использовано в больших системах, таких как Интернет, потому что оно хаотично и не может управляться дистанционно, а это затрудняет проверку неоднозначности и дублирования.

Иерархическое пространство имен

В иерархическом пространстве имен каждое имя составлено из нескольких частей. Первая часть может определять природу организации, вторая часть — имя организации, третья часть — департаменты в организации, и так далее. В этом случае полномочия и управление пространством имен может быть децентрализовано. Центральные полномочия могут назначаться согласно той части имени, которое определяет природу организации и имя организации. Полномочия, определяемые остальной частью имени, определяются самой организацией. Организация может добавить к имени суффикс или префикс, определяющие ресурсы ее хоста. Управлению организации не нужно беспокоиться, что префикс, выбранный для хоста, взят другой организацией, потому что даже если часть адреса одна и та же, полный адрес различается. Например, предположим, два университета и компания назвали один из их компьютеров kafedra. Первый университет дает имени центральные полномочия, такие как gut.edu, второй дает имя mtusy.edu, и компания дает имя loniis.ru. Когда каждая из этих организаций добавляет имя кафедра к имени, они уже дают в конечном результате три отличающихся имени: kafedra.gut.edu, kafedra.mtusy.edu и kafedra.loniis.ru.

Имена уникальны, и управление полномочиями проводится не по полному имени, а только по его части.

Пространство доменных имен

Иерархическое пространство доменных имен назначается. При этом назначении имя определяется структурой инвертированного дерева с корнем в вершине. Дерево может иметь 128 уровней: от уровня 0 (корень) до уровня 127. Принимая во внимание, что корень скрепляет целое дерево вместе, каждый уровень дерева определяет иерархический уровень.

Метка

Каждый узел дерева имеет метку. Она отображается строчкой из символов с максимальным числом 63. Метка корня – нулевая строчка (пустая строчка). DNS требует, чтобы "дети" узла (узлы, которые являются ветками от того же узла) имели различные метки, которые гарантируют уникальность доменного имени.

Доменное имя

Каждый узел дерева имеет доменное имя. Полное доменное имя — последовательность меток, отделенных точками (.). Доменные имена всегда читают от узла к корню.

Последняя метка — это метка-корень (нуль). Это означает, что полное доменное имя всегда оканчивается нулевой отметкой, которую означает последний символ – точка, потому нулевая строка ничего не обозначает.

Полностью определенное доменное имя

Если метка завершается нулевой строкой, это называется "полностью определенное доменное имя" (FQDN — Fully Qualified Domain Name). FQDN – имя хоста, которое содержит полное имя хоста. Оно включает в себя все метки, от наиболее специфичной до наиболее общей, которые уникально определяют имя хоста. Например, доменное имя

kafedra.gut.edu.

Это FQDN компьютера, названного kafedra и установленного в Государственном университете телекоммуникаций. Заметим, что имя должно заканчиваться нулевым ярлыком, но поскольку он ничего не обозначает, метка заканчивается точкой (.).

Частично определенное имя домена

Если метка не заканчивается нулевой строкой, это называется "частично определенным доменными именем" (PQDN — Partially Qualified Domain Name). PQDN начинается от узла, но не достигает корня. Оно используется, если в компьютере будет отмечено, что имя принадлежит тому же самому сайту, что и клиент. Здесь компьютер может заменить отсутствующую часть так называемым суффиксом, который создает FQDN. Например, если пользователь сайта sut.edu. хочет иметь IP-адрес компьютера "kafedra", он может определить частичное имя

kafedra

DNS клиента добавляет суффикс sut.edu перед тем, как передать адрес к DNS-серверу.

DNS клиента обычно имеет список суффиксов. Символы могут определяться списком сервера университета. Нулевой суффикс ничего не определяет. Этот суффикс добавляется, когда имя пользователя полностью определено в виде FQDN.

Домен

Домен — это фрагмент дерева в пространстве доменных имен. Имя домена – это доменное имя узла на вершине поддерева.

Распределение имен

Информация, содержащаяся в пространстве доменных имен, может быть накоплена. Однако иметь только один компьютер, накапливающий такое громадное количество информации, — это крайне неэффективно и ненадежно. Это неэффективно, потому что реагирование на запросы со всего мира — тяжелая нагрузка на систему. Это ненадежно, потому что любая ошибка делает данные недоступными.

Иерархия серверов имен

Решение этих проблем – распределить информацию по компьютерам, называемым DNS-серверы. Один из путей сделать это – разделить полное пространство на много доменов, базирующихся на первом уровне. Другими словами, считать корень автономным и создавать и предоставить полномочия, создавать столько доменов (поддеревьев), сколько имеется узлов. Поскольку домен, создаваемый таким способом, очень большой, DNS позволяет разделить домен на более мелкие домены (поддомены). Каждый сервер может обслуживать (уполномочен) любой большой или маленький домен. Другими словами, мы имеем иерархию серверов в соответствии с иерархией имен.

Зона

То, за что сервер несет ответственность или где он имеет полномочия, называется зона. Если сервер назначен отвечать за домен и домен не разделен на поддомены, "домен" и "зона" относятся к одним и тем же понятиям. Сервер создает базу данных, называемую файлом зоны, и сохраняет всю информацию для всех узлов под этим доменом. Однако если сервер разделяет свои домены на поддомены и делегирует часть своих полномочий другому серверу, "домен" и "зона" относятся к различным понятиям.

Информация об узлах в поддоменах накапливается в серверах нижнего уровня, первоначальный сервер проводит некоторую сортировку ссылок на эти серверы низкого уровня. Конечно, первоначальный сервер имеет зону, но детальная информация сохраняется серверами нижнего уровня.

Сервер нижнего уровня может разделить часть домена и делегирует ответственность, но может часть адресов сохранить за собой. В этом случае своя зона образуется из детальной информации о части домена (группа адресов домена), которая оставлена за ним, и ссылок на адреса, которые делегированы следующему уровню.

Корневой сервер

Корневой сервер – это сервер, зона которого состоит из полного дерева. Корневой сервер обычно не накапливает информацию о домене, но делегирует свои полномочия другому серверу, сохраняя ссылки на полное пространство имен. Серверы распределены по всему миру.

Первичные и вторичные серверы

DNS определяет два типа серверов: первичные и вторичные. Первичный сервер — это сервер, накапливающий файл о зоне, на которую он имеет полномочия. Он несет ответственность за создание, эксплуатацию и изменения зонового файла. Зоновый файл накапливается на локальном диске.

Вторичный сервер – это сервер, который передает полную информацию о зоне для других серверов (первичных или вторичных) и накапливает файл на своем локальном диске. Вторичный сервер не создает и не изменяет зоновый файл. Если изменение требуется, он должен сделать это с помощью первичного сервера, который посылает измененную версию на вторичный.