Что такое DNS и как она работает

DNS (Domain Name System) – это система, которая переводит понятные человеку доменные имена в IP-адреса, которые используют компьютеры для связи друг с другом. Представьте, что DNS – это как телефонная книга интернета. В обычной телефонной книге, если вам нужно найти номер телефона человека, вы ищете его по имени, и книга предоставляет вам номер. Точно так же DNS помогает находить IP-адреса, когда вы вводите доменное имя.

Когда вы вводите адрес веб-сайта, например, www.example.com, в строку браузера, DNS помогает найти нужный IP-адрес, чтобы ваш браузер мог подключиться к нужному серверу. IP-адрес – это уникальный числовой идентификатор, который используется для идентификации устройства в сети. Всякий раз, когда вы отправляете запрос на веб-сайт, ваш браузер отправляет этот запрос через интернет на сервер, который затем отвечает данными, которые вы видите на экране.

Как работает DNS-запрос

Процесс начинается с того, что ваш компьютер или устройство отправляет запрос на ближайший DNS-сервер, который обычно предоставляется вашим интернет-провайдером. Этот сервер называется рекурсивным резолвером. Если этот сервер знает нужный IP-адрес, он возвращает его вашему браузеру. Если нет, запрос передается на другие DNS-серверы, пока не будет найден правильный адрес.

Для наглядности представьте, что вы ищете дом example.com:

1. Локальный кеш: сначала браузер проверяет свой локальный кеш на наличие записи для example.com. Если она найдена, используется закешированный IP-адрес.

2. Рекурсивный резолвер: если записи нет в локальном кеше, запрос отправляется на рекурсивный DNS-сервер. Этот сервер выполняет роль посредника, который ищет нужную информацию, обращаясь к другим серверам.

3. Корневые серверы: если рекурсивный сервер не знает IP-адрес, он отправляет запрос на один из корневых серверов. Корневые серверы знают, какой сервер отвечает за каждый домен верхнего уровня (TLD), такой как .com, .net, .org и так далее.

4. Сервер TLD: корневой сервер отвечает, какой сервер управляет доменом .com, и рекурсивный резолвер отправляет запрос на этот сервер.

5. Авторитетный сервер: сервер TLD (например, для .com) отвечает, какой сервер управляет доменом example.com. Рекурсивный резолвер направляет запрос на авторитетный DNS-сервер для example.com, который содержит точные данные о домене.

6. Возвращение IP-адреса: авторитетный сервер возвращает IP-адрес, связанный с example.com, рекурсивному резолверу, который, в свою очередь, возвращает его вашему браузеру.

7. Подключение к веб-сайту: теперь, когда браузер знает IP-адрес, он может отправить запрос непосредственно на сервер, чтобы загрузить содержимое веб-сайта.

Иерархия DNS

DNS построен по иерархическому принципу, который обеспечивает надежность и масштабируемость системы. Иерархия DNS включает несколько уровней:

1. Корневые серверы: на вершине иерархии находятся корневые серверы. Эти серверы являются начальной точкой для всех DNS-запросов. В мире существует всего 13 корневых серверов, но каждый из них дублирован на множество серверов по всему миру для обеспечения надежности и доступности. Корневые серверы содержат информацию о доменах верхнего уровня (TLD) и направляют запросы к соответствующим серверам.

2. Домен верхнего уровня (TLD): под корневыми серверами находятся сервера доменов верхнего уровня (TLD), таких как .com, .net, .org, .ru и другие. Эти сервера управляют определенными доменными зонами. Например, сервер для домена .com знает, какие авторитетные серверы управляют доменами второго уровня в зоне .com. Серверы TLD обеспечивают организацию и управление доменами верхнего уровня и направляют запросы к авторитетным серверам, которые содержат детальную информацию о доменах второго уровня.

3. Авторитетные серверы: на следующем уровне находятся авторитетные DNS-серверы. Эти серверы содержат информацию о конкретных доменах и отвечают на запросы о них. Например, авторитетный сервер для example.com содержит записи, которые указывают на IP-адреса, связанные с этим доменом. Авторитетные серверы предоставляют окончательную информацию, необходимую для завершения DNS-запроса.

4. Рекурсивные резолверы: резолвер - это важный компонент системы доменных имен (DNS), который служит посредником между конечным пользователем и сетью DNS-серверов, обеспечивая преобразование доменных имен в IP-адреса. Когда пользователь вводит адрес веб-сайта в браузере или запускает приложение, которое требует доступа к интернет-ресурсам, запрос на преобразование доменного имени в IP-адрес отправляется именно рекурсивному резолверу. Резолверы получают запросы от пользователей и выполняют весь процесс поиска нужной информации, обращаясь к другим DNS-серверам. Начинают они с корневых серверов, затем обращаются к серверам TLD и авторитетным серверам, пока не найдут нужный IP-адрес. Рекурсивные резолверы часто предоставляются интернет-провайдерами (ISP) или публичными сервисами, такими как Google Public DNS или Cloudflare DNS. Они кешируют ответы на определённое время, чтобы ускорить последующие запросы к тому же доменному имени.

Каждый из этих уровней играет важную роль в обеспечении надежной и эффективной работы DNS-системы. Корневые серверы, сервера TLD и авторитетные серверы работают вместе, чтобы обеспечить быстрое и точное разрешение доменных имен в IP-адреса.

Рекурсивные резолверы и кеширование

Рекурсивные резолверы играют ключевую роль в работе DNS-системы. Когда клиент, например браузер, отправляет запрос на перевод доменного имени в IP-адрес, рекурсивный резолвер начинает процесс поиска нужной информации. Он действует как посредник, который обращается к различным уровням DNS-иерархии: сначала к корневым серверам, затем к серверам доменов верхнего уровня (TLD) и, наконец, к авторитетным серверам, содержащим окончательные записи. Рекурсивный резолвер выполняет всю тяжелую работу по поиску IP-адреса, возвращая клиенту уже готовый ответ.

Чтобы оптимизировать этот процесс и уменьшить задержки, рекурсивные резолверы используют кеширование. Когда резолвер получает ответ от авторитетного сервера, он сохраняет эту информацию в своей памяти на время, определенное параметром TTL (Time to Live). Кеширование позволяет значительно сократить количество запросов к внешним серверам, так как повторные запросы на тот же домен будут обслуживаться из кеша, что обеспечивает более быстрый доступ к часто запрашиваемым ресурсам и уменьшает нагрузку на инфраструктуру DNS.

Записи DNS и их типы

DNS-записи – это основные элементы, которые хранятся на DNS-серверах и обеспечивают маршрутизацию трафика, управление электронной почтой, верификацию данных и другие функции, необходимые для работы интернета. Различные типы записей DNS выполняют специфические задачи, обеспечивая эффективное управление и работу доменов. Вот подробное описание наиболее распространенных типов записей DNS:

A-записи (Address Records):

• Функция: преобразование доменного имени в IPv4-адрес.

• Пример использования: при вводе в браузере адреса example.com, A-запись может указать на IP-адрес 192.0.2.1.

• Особенности: A-записи являются основными записями для большинства доменов, связывая доменные имена с их соответствующими IP-адресами.

AAAA-записи (IPv6 Address Records):

• Функция: преобразование доменного имени в IPv6-адрес.

• Пример использования: для домена example.com, AAAA-запись может указать на IP-адрес 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334.

• Особенности: используются для обеспечения поддержки IPv6, нового стандарта IP-адресов, который обеспечивает более широкий диапазон адресов по сравнению с IPv4.

MX-записи (Mail Exchange Records):

• Функция: определение почтовых серверов, ответственных за прием электронной почты для домена.

• Пример использования: MX-запись для example.com может указывать на сервер mail.example.com с приоритетом 10.

• Особенности: включают приоритет, позволяя указать резервные почтовые серверы. Серверы с более низким приоритетом (большим числом) используются, если серверы с более высоким приоритетом недоступны.

CNAME-записи (Canonical Name Records):

• Функция: создание алиасов для доменов, перенаправление одного доменного имени на другое.

• Пример использования: CNAME-запись для www.example.com может указывать на example.com.

• Особенности: полезны для упрощения управления доменами и их перенаправления. CNAME-записи не могут существовать одновременно с другими записями для одного и того же домена.

TXT-записи (Text Records):

• Функция: хранение текстовой информации, используемой для различных целей.

• Пример использования: TXT-записи часто используются для верификации домена (например, при настройке Google Workspace или Microsoft 365), для SPF-записей (Sender Policy Framework) для предотвращения спама, или для DKIM (DomainKeys Identified Mail) и DMARC (Domain-based Message Authentication, Reporting & Conformance) для проверки подлинности электронной почты.

• Особенности: гибкость использования, возможность включения различных текстовых данных для множества различных применений.

SRV-записи (Service Records):

• Функция: указание на серверы, предоставляющие определенные услуги, такие как VoIP или IM.

• Пример использования: SRV-запись для протокола SIP (Session Initiation Protocol) может указывать на сервер sip.example.com с определенными параметрами приоритета и веса.

• Особенности: используются для указания конкретных сервисов, поддерживают параметры веса и приоритета для балансировки нагрузки и отказоустойчивости.

NS-записи (Name Server Records):

• Функция: определение авторитетных серверов имен для домена.

• Пример использования: NS-запись для example.com может указывать на ns1.example.com и ns2.example.com.

• Особенности: определяют, какие DNS-серверы содержат авторитетные записи для домена, обеспечивая делегирование зон.

Каждый из этих типов записей выполняет свою уникальную роль, обеспечивая надежное и эффективное функционирование доменных имен и связанных с ними интернет-сервисов. Понимание и правильная настройка DNS-записей являются ключевыми для обеспечения доступности и безопасности веб-ресурсов.

Заключение

Система доменных имен (DNS) является фундаментальной частью интернета, обеспечивая преобразование легко запоминаемых доменных имен в IP-адреса, необходимые для подключения к веб-ресурсам. В данной статье мы подробно рассмотрели ключевые аспекты DNS, включая понятие DNS-сервера, их иерархическую структуру и различные типы серверов, такие как корневые, TLD, авторитетные и рекурсивные резолверы.

Мы также изучили различные типы DNS-записей, которые играют важную роль в управлении интернет-ресурсами и сервисами. A-записи, AAAA-записи, MX-записи, CNAME-записи, TXT-записи и SRV-записи – каждая из них выполняет свою уникальную функцию, от преобразования доменных имен в IP-адреса до настройки почтовых серверов и верификации данных.

Кроме того, мы рассмотрели, как работает DNS-запрос. Этот процесс включает взаимодействие между различными уровнями DNS-серверов, начиная от проверки локального кеша и обращения к рекурсивному резолверу, до получения информации от корневых, TLD и авторитетных серверов.