Система доменных имен

DNS в Интернете

DNS – это протокол, который может быть использован в различных платформах. В Интернете пространство доменных имен (дерево) разделяется на три различных секции: родовой домен, домен страны и инверсный домен.

Родовой домен

Родовой домен определяет регистрацию хоста (generic domain) в соответствии с его родовой природой. Эти уровни связаны с типами организаций, как это, например, приведено для США в табл. 3.1 [5].

Каждый узел дерева — домен, который является частью базы пространства доменных имен.

В таблице первый уровень в секции родового домена позволяет семь возможных трехсимвольных уровней. Эти уровни соотнесены с типами организаций так, как перечислено в табл. 3.1 [5].

Домены страны

Секция домены страны придерживается того же формата, что и родовые домены, но использует двухсимвольные сокращения страны (например, ru для России) вместо трехсимвольной организационной структуры первого уровня. Аббревиатуры второго уровня могут быть организационными или могут более детально определять национальную принадлежность. Россия ( ru ), например, использует аббревиатуры отдельных городов (например, spb.ru ). Адрес gut.spb.ru может быть расшифрован как Государственный университет телекоммуникаций, Санкт-Петербург, Россия.

Инверсный домен

Инверсный домен использует отражение адреса в имя. Это может понадобиться, например, когда сервер получил запрос от клиента на выполнение определенной задачи. Поскольку сервер имеет файл, который содержит список полномочных клиентов, сервер перечисляет только IP-адреса клиентов (извлекая их из полученного пакета). Чтобы определить, есть ли клиент в разрешенном списке, сервер может запросить DNS-сервер об отображении адреса в имя.

Этот тип запроса называется инверсным запросом, или запросом указателя. Для того чтобы обработать запрос указателя, инверсный домен добавляет к пространству доменных имен узел первого уровня, называемый arpa (по историческим причинам). Второй уровень также именует одиночный узел in-addr (для инверсного адреса). Остаток домена определяет IP-адреса.

По договоренности следует читать метки инверсного домена от основания к вершине. Например, такой IP-адрес, как 132.34.45.121, читается как 121.45.34.132.in-addr.arpa.

Сервер, который обрабатывает инверсный домен, — также иерархический. Это означает, что часть адреса, содержащая сетевой номер (netid), должна быть более высокого уровня (в данном примере это 132), чем часть адреса подсети (subnetid), в данном примере 45; а часть адреса подсети должна быть более высокого уровня, чем адрес хоста (hostid). Такая конфигурация делает вид домена инверсным, если сравнивать с родовым доменом и доменом страны.

Распознавание имен

Отображение имени в адрес или адреса в имя называется "распознавание имя-адрес".

Распознаватель (resolver)

Протоколы DNS разработаны как приложение сервер-клиент. Хост, который нуждается в отображении адреса в имя или имени в адрес, вызывает DNS клиента, который называется распознавателем. Распознаватель получает доступ к ближайшему серверу DNS с запросом на отображение. Если сервер имеет информацию, он выполняет запрос распознавателя; в противном случае он либо отсылает распознаватель к другим серверам, либо сам запрашивает другие сервера для того, чтобы обеспечить эту информацию.

После того как распознаватель получит это отображение, он анализирует отклик для того, чтобы посмотреть, является ли это реальным распознаванием или ошибкой. В конечном итоге результат доставляется процессу, который запросил его.

Отображение имен в адреса

Большинство времени распознаватель выдает имена серверу и запрашивает соответствующие адреса. В этом случае сервер проверяет родовой домен или домен страны для того, чтобы найти отображение.

Если имя домена от родовой секции, распознаватель получает доменное имя, такое как kafedra.gut.edu. Запрос посылается распознавателем к местному DNS-серверу для распознавания. Если местный сервер не распознает запроса, он либо отсылает распознаватель к другому серверу, либо запрашивает другой сервер напрямую.

Если имя домена из секции доменов стран, распознаватель получает доменное имя, такое как kafedra.gut.spb.ru. Процедура та же самая.

Отображение адресов в имена

Клиент может послать IP-адрес на сервер для того, чтобы отобразить доменное имя. Это называется PTR-запрос. Для подобного запроса DNS использует инверсный домен. Однако IP-адрес запроса должен быть реверсирован, и должны быть прикреплены две метки, in-addr или arpa, чтобы создать доступный домен с помощью инверсной доменной секции. Например, если распознаватель получил IP-адрес 132.34.45.121, распознаватель вначале инвертирует адрес, а затем добавляет две метки перед посылкой. Посылаемое имя домена — 121.45.34.132.in-addr.arpa. Оно получается с помощью локальной DNS и распознается.

Рекурсивное распознавание

Клиент (распознаватель) может запросить рекурсивный ответ из сервера имени. Если сервер может это сделать, он проверяет свою базу данных и отвечает. Если сервер не уполномочен, он посылает запрос другому серверу (обычно к вышестоящему) и ожидает отклика. Если вышестоящий сервер уполномочен, он отвечает; в противном случае он посылает запрос еще одному серверу. Когда запрос окончательно распознан, ответ перемещается назад, пока окончательно не достигнет запрашиваемого клиента.

Итерационное распознавание

Если клиент не запрашивает рекурсивный ответ, отображение может быть сделано итерационно. Если сервер имеет разрешенное имя, он посылает ответ. Если нет, он возвращает клиенту IP-адрес сервера, который, как он предполагает, может ответить на запрос. Клиент повторяет запрос второму серверу. Если вновь адресованный сервер может распознать запрос, он отвечает IP-адресом; в противном случае он возвращает IP-адрес нового сервера клиенту. Теперь клиент должен повторить запрос третьему серверу. Этот процесс называется итерационным, потому что клиент повторяет один и тот же запрос к множеству серверов.

Кэширование

Каждый раз как сервер получает запрос имени, которого нет в его домене, ему необходимо провести поиск в базе данных адресов первичного сервера. Уменьшение времени поиска увеличило бы эффективность. DNS делает это с помощью механизма, называемого кэшированием. Когда сервер запрашивает отображение от другого сервера и получает отклик, он накапливает эту информацию в своей сверхоперативной памяти (кэш-память), перед тем как послать ее другому клиенту. Если тот же самый или другой клиент запрашивает отображение, он может проверить свою кэш-память и распознать номер. Однако чтобы информировать клиента, что отклик пришел от кэш-памяти, а не от полномочного источника, сервер маркирует отклик как неполномочный.

Кэширование ускоряет распознавание, но может и создать проблемы. Если сервер кэширует отображение за долгое время, он может послать клиенту устаревшее отображение. Чтобы противостоять этому, используются два метода.

При первом из них полномочный сервер всегда добавляет кусок информации для отображения так называемого "времени жизни" (TTL – time to live). Оно определяет время в секундах, в течение которого принимающий сервер может кэшировать информацию. После истечения этого времени отображение недействительно, и любой запрос может быть опять послан к полномочному серверу.

Второй метод состоит в том, что DNS-запрос, который каждый сервер сохраняет в памяти, содержит TTL – ограниченное время для каждого отображения. Кэш-память периодически сканируется, и отображения с истекшим "временем жизни" (TTL) удаляются.