Отображение символьных адресов на IP-адреса: служба DNS

DNS (Domain Name System) - это распределенная база данных, поддерживающая иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети Internet. Служба DNS предназначена для автоматического поиска IP-адреса по известному символьному имени узла. Спецификация DNS определяется стандартами RFC 1034 и 1035. DNS требует статической конфигурации своих таблиц, отображающих имена компьютеров в IP-адрес.

Протокол DNS является служебным протоколом прикладного уровня. Этот протокол несимметричен - в нем определены DNS-серверы и DNS-клиенты. DNS-серверы хранят часть распределенной базы данных о соответствии символьных имен и IP-адресов. Эта база данных распределена по административным доменам сети Internet. Клиенты сервера DNS знают IP-адрес сервера DNS своего административного домена и по протоколу IP передают запрос, в котором сообщают известное символьное имя и просят вернуть соответствующий ему IP-адрес.

Если данные о запрошенном соответствии хранятся в базе данного DNS-сервера, то он сразу посылает ответ клиенту, если же нет - то он посылает запрос DNS-серверу другого домена, который может сам обработать запрос, либо передать его другому DNS-серверу. Все DNS-серверы соединены иерархически, в соответствии с иерархией доменов сети Internet. Клиент опрашивает эти серверы имен, пока не найдет нужные отображения. Этот процесс ускоряется из-за того, что серверы имен постоянно кэшируют информацию, предоставляемую по запросам. Клиентские компьютеры могут использовать в своей работе IP-адреса нескольких DNS-серверов, для повышения надежности своей работы.

База данных DNS имеет структуру дерева, называемого доменным пространством имен, в котором каждый домен (узел дерева) имеет имя и может содержать поддомены. Имя домена идентифицирует его положение в этой базе данных по отношению к родительскому домену, причем точки в имени отделяют части, соответствующие узлам домена.

Корень базы данных DNS управляется центром Internet Network Information Center. Домены верхнего уровня назначаются для каждой страны, а также на организационной основе. Имена этих доменов должны следовать международному стандарту ISO 3166. Для обозначения стран используются трехбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры, а для различных типов организаций используются следующие аббревиатуры:

• com - коммерческие организации (например, microsoft.com);
• edu - образовательные (например, mit.edu);
• gov - правительственные организации (например, nsf.gov);
• org - некоммерческие организации (например, fidonet.org);
• net - организации, поддерживающие сети (например, nsf.net).

Каждый домен DNS администрируется отдельной организацией, которая обычно разбивает свой домен на поддомены и передает функции администрирования этих поддоменов другим организациям. Каждый домен имеет уникальное имя, а каждый из поддоменов имеет уникальное имя внутри своего домена. Имя домена может содержать до 63 символов. Каждый хост в сети Internet однозначно определяется своим полным доменным именем (fully qualified domain name, FQDN), которое включает имена всех доменов по направлению от хоста к корню.

 

Числовая адресация удобна для машинной обработки таблиц маршрутов, но совершенно не приемлема для использования ее человеком. Запомнить наборы цифр гораздо труднее, чем мнемонические осмысленные имена. Для облегчения взаимодействия в Сети сначала стали использовать таблицы соответствия числовых адресов именам машин. Эти таблицы сохранились до сих пор и используются многими прикладными программами. Некоторое время даже существовало центральное хранилище соответствий, которое можно было по FTP скачать на свою машину из ftp.internic.net. Это файлы с именем hosts. Если речь идет о системе типа Unix, то этот файл расположен в директории /etc и имеет следующий вид:

IP-адрес	имя машины	синонимы
127.0.0.1	localhost	localhost
144.206.160.32	Polyn	polyn
144.206.160.40	Apollo	www

Рис. 1. Пример таблицы имен хостов (файл /etc/hosts)

Любая DNS является прикладным процессом, который работает над стеком TCP/IP. Таким образом, базовым элементом адресации является IP-адрес, а доменная адресация выполняет роль сервиса. DNS - это информационный сервис Internet, и, следовательно, протоколы его реализующие относятся к протоколам прикладного уровня согласно стандартной модели OSI. Однако с точки зрения операционной системы поддержка DNS может входить в нее как компонента ядра, которая прикладным пользовательским процессом не является. Пользовательские программы общаются с ней при помощи системных вызовов. Такое положение вещей справедливо практически для всех Unix-систем.

Система доменных адресов строится по иерархическому принципу. Однако иерархия эта не строгая. Фактически, нет единого корня всех доменов Internet. Если быть более точным, то такой корень в модели DNS есть. Он так и называется "ROOT". Однако, единого администрирования этого корня нет. Администрирование начинается с доменов верхнего, или первого, уровня.

Вслед за доменами верхнего уровня следуют домены, определяющие либо регионы (msk), либо организации (kiae). В настоящее время практически любая организация может получить свой собственный домен второго уровня. Для этого только надо направить заявку провайдеру и получить уведомление о регистрации (см. раздел 3.1.3). Далее идут следующие уровни иерархии, которые могут быть закреплены либо за небольшими организациями, либо за подразделениями больших организаций.

Всю систему доменной адресации можно представить следующим образом (рисунок 3.2):

Рис. 2. Пример дерева доменной адресации

Наиболее популярной программой поддержки DNS является named, которая реализует Berkeley Internet Name Domain (BIND).

BIND или Berkeley Internet Name Domain - это сервер доменных имен реализованный в университете Беркли, который широко применяется на Intenet'е. Он обеспечивает поиск доменных имен и IP-адресов для любого узла Сети. BIND обеспечивает рассылку сообщений электронной почты через узлы Internet. Если говорить более точно BIND обеспечивает поиск доменного адреса машины пользователя, которому адресована почта, и определение IP-адреса доменному адресу. Эта информация используется программой рассылки почтовых сообщений sendmail, которая выступает в качестве почтового сервера.

BIND реализован по схеме "клиент/сервер". Собственно BIND - это сервер, а функции клиента выполняет name resolver или просто resolver. Обычно, модули resolver'а находятся в библиотеке libc.a, если речь идет о системе UNIX, и редактируются вместе с программой, использующей вызовы gethostbyname и gethostbyaddr. Как уже отмечалось, базовым понятием для BIND является "домен". На рисунке 3.3 представлена схема описания системы доменов.

Рис. 3. Схема доменной адресации

На рисунке домены изображены в виде кругов. Каждый круг соответствует множеству компьютеров, которые образуют домен. Вложенные круги - это поддомены, которые, в свою очередь тоже могут быть разбиты на поддомены и т.д. При отображении этой структуры в доменные имена получается иерархия имен узлов сети.

Однако разговоры об архитектуре сервиса доменных имен и различных его реализаций совершенно беспочвенны, если только не иметь своего собственного домена. Ведь проблемы с администрированием возникают только в этом случае. В следующем разделе рассказано о том, как его получить.

Регистрация доменных имен

Для того, чтобы получить зону надо отправить заявку в РосНИИРОС, который отвечает за делегирование поддоменов в пределах домена ru. В заявке указывается адрес компьютера-сервера доменных имен, почтовый адрес администратора сервера, адрес организации и ряд другой информации.

При размещении сервера домена следует позаботиться о том, чтобы существовал вторичный (secondary) сервер имен вашего домена. Согласно большинству рекомендаций, следует иметь от 2-х до 4-х серверов на случай отказа основного сервера доменных имен.

Вообще говоря, можно вести переговоры о создании вторичного сервера доменных имен и с самим РосНИИРОС и с любым провайдером. Но за услуги последнего придется заплатить. Можно запустить вторичный сервер и на одном из своих компьютеров, но в этом случае вы просто выполните требования РосНИИРОС формально, так как надежности процедуре разрешения имен вашего домена такое решение не принесет.

Рис.4. Схема подключения локальной сети к провайдеру

Действительно, если ваша сеть подключена к провайдеру через один единственный шлюз (рисунок 3.4), то все ваши компьютеры, оказываются за шлюзом. При отказе шлюза все они для внешнего пользователя сети исчезают, а это значит, что если сервер доменных имен расположен на шлюзе или одном из компьютеров вашей сети, то для внешнего пользователя и их имена исчезнут также, в отличии от IP-адресов, которые прописаны в маршрутизаторе провайдера.

На первый взгляд кажется, что если нет доступа, то и трансляция доменных имен в IP-адресе не нужна. Однако, это не совсем так. Если система не может разрешить доменное имя, то она сообщает - "unknown host", т.е. система такого компьютера не знает. Если же доменное имя успешно транслируется в IP-адрес, то, в случае потери связи, система сообщает - "host un-reachable", т.е. система знает о такой машине, но в данный момент достичь эту машину нет никакой возможности.