Всё о DNS-серверах: что такое DNS, для чего нужны и как работают серверы Domain Name System, – подробно рассмотрим в этой статье.
DNS — что такое и для чего используется
DNS сервера ― что это
Интернет — это бесчисленное количество физических устройств (серверов, компьютеров, планшетов и т.д.), связанных между собой в сеть. Любой сайт в интернете по факту находится на физическом устройстве. Каждое устройство имеет свой уникальный номер — IP-адрес вида 123.123.123.123.
Таким образом, DNS ― это система, которая позволяет браузеру найти запрошенный пользователем сайт по имени домена.
Для чего нужны DNS-серверы
Служба доменных имён работает благодаря DNS-cерверам. Именно эти жизненно важные «программы» хранят таблицы соответствий вида «имя домена» — «IP-адрес». Кроме того, DNS-серверы служат для хранения ресурсных записей доменов. Что это и как работает, мы рассказали в статье Что такое ресурсные записи. В интернете огромное количество DNS-серверов и каждый выполняет свою функцию в общей системе. Служба Domain Name System необходима для того, чтобы мы могли без проблем находить свои любимые сайты, не запоминая вереницы цифр.
Как работают DNS-серверы
Итак, вы вводите название сайта в адресную строку и нажимаете Enter. В те самые секунды, перед тем как сайт отобразится на вашем экране, DNS-серверы работают, не щадя себя. Посмотрим, что делают DNS-серверы. Следите за стрелочками.
DNS переводит имя домена в IP-адрес: как это работает
Где находятся DNS-серверы
Основой DNS-системы являются корневые серверы. Их всего 13. Они принадлежат разным операторам и находятся в Северной Америке. Чтобы повысить устойчивость системы, были созданы копии основных серверов в разных странах. Таким образом, корневых серверов стало 123. Каждой копии присваивается тот же IP DNS-сервера, что и у главного устройства.
Официальная информация о том, где находится и кому принадлежит тот или иной действующий корневой DNS-сервер, публикуется на сайте Ассоциации операторов Корневых серверов DNS.
Хост
Оператор
a.root
VeriSign, Inc.
Information Sciences Institute
University of Maryland
NASA Ames Research Center
Internet Systems Consortium, Inc.
Defense Information Systems Agency
U.S. Army Research Lab
DNS-серверы расположены согласно интенсивности использования интернет-инфраструктуры. Больше всего серверов находится в Северной Америке, но копии серверов есть в:
В России реплики корневых серверов DNS находятся в:
Зачем прописывать DNS-серверы для домена
Допустим, вы зарегистрировали домен. Пока никто, кроме вас, об этом не знает. Чтобы о существовании вашего домена узнал интернет, нужно выбрать и прописать для домена DNS-серверы. Они-то и расскажут другим DNS-серверам интернета о вашем домене. Так что запоминаем: зарегистрировал домен — пропиши DNS-серверы!
Прописывают DNS-серверы чаще всего парами. Один из DNS является первичным, а остальные серверы, которых может быть от 1 до 12 для каждого домена, называются вторичными. Это делается для лучшей отказоустойчивости: если выйдет из строя первичный DNS-сервер, домен и сайт продолжат свою работу благодаря вторичным.
Типы записей DNS-сервера
«Вы рассказали про ситуацию, когда один домен = один сайт = один IP-адрес. А что если у меня есть поддомены или почтовые серверы и у них другие IP-адреса. А может, я вообще хочу использовать несколько IP-адресов. Как сервер DNS поймёт, что это всё относится к одному сайту?» ― могли задуматься вы.
Для этого в DNS есть файлы, в которых хранятся все необходимые связи между доменным именем и IP-адресами. Написанное в этом файле называется описанием DNS-зоны, или просто DNS-зоной.
Есть несколько видов записей, которые могут быть файле. Основные записи:
Подробнее можно прочитать в статье Что такое ресурсные записи DNS
Почему домены начинают работать не сразу
DNS-серверы интернет-провайдера обновляются раз в сутки (принцип работы DNS-серверов). Если вы только что прописали или сменили DNS-серверы, придётся подождать 24 часа. Смена DNS-сервера чревата временным отсутствием работающего сайта. После обновления DNS сайт станет доступен. Если сайт не работает — в помощь вам инструкция: Прописал DNS-серверы, но сайт недоступен.
Если вы зарегистрировали домен, но ещё не создали на нём сайт, после обновления DNS-серверов на вашем домене будет открываться парковочная страница с надписью «Домен надёжно припаркован». Если вы хотите создать на домене сайт, вам поможет статья: Я зарегистрировал домен, что дальше?
Что такое DNS: три буквы, на которых держится интернет
Чтобы попасть на нужный сайт в интернете, мы вбиваем в строку браузера его доменное имя. Например, если набрать mcs.mail.ru, вы попадете на сайт нашей облачной платформы. Но доменное имя сайта — не его настоящий адрес. На самом деле адрес сайта состоит из чисел и называется IP-адресом.
Вам не нужно знать его, чтобы открыть нужную интернет-страницу, потому что работает DNS. Давайте разберем принцип работы DNS и посмотрим, что это за технология.
DNS — что это такое?
Служба доменных имен (DNS, domain name system) — это стандартный протокол, который позволяет пользователям получать доступ к веб-сайтам, используя удобочитаемые адреса. Как телефонная книга позволяет найти имя контакта и узнать его телефонный номер, так и DNS позволяет ввести адрес веб-сайта и автоматически определить его IP-адрес, то есть уникальный идентификатор конкретного устройства (сервера) в компьютерной сети.
Без DNS рухнул бы интернет — люди не могли бы получить доступ к интернет-серверам через понятные URL-адреса, то есть ссылки. Чтобы попасть на конкретный сайт, пришлось бы запоминать и вводить последовательность чисел IP-адреса, которая, к тому же, иногда меняется, в отличие от URL. То есть служба Domain Name System необходима для сопоставления понятных людям имен сайтов с числами, понятными компьютерам.
Протокол DNS позволяет нескольким доменным именам соответствовать одному IP-адресу — это можно использовать для виртуального хостинга, когда несколько сайтов обслуживаются с одного хоста. Также одному доменному имени может соответствовать множество IP-адресов, чтобы распределить нагрузку на несколько серверов.
Каждый раз когда вы подключаетесь к локальной сети, интернет-провайдеру или Wi-Fi, модем или роутер шлет конфигурацию сети на ваше устройство, включая адреса одного или нескольких DNS-серверов.
Что такое DNS-серверы
Это серверы, которые хранят информацию о том, какому IP-адресу какое доменное имя соответствует — что-то вроде физической телефонной книги, только вместо имени и номера телефона там записаны доменные имена и IP-адреса. В интернете таких серверов много.
Предположим, что вы или кто-то другой захотели разместить свой сайт в интернете. Сначала надо придумать и зарегистрировать доменное имя (коротко — домен). Но для работы сайта этого недостаточно: регистратору также нужно доменное имя DNS-сервера, на котором будет храниться информация о вашем домене и его IP-адресе. Этот DNS-сервер станет полномочным сервером имен для вашего сайта и первичным источником данных о его адресе для DNS-системы, где «записывается» путь к нему.
Из чего состоит служба DNS и какова роль DNS-серверов
Назначение DNS-серверов не только в хранении информации о соответствии IP-адресов и доменных имен. Они также могут кэшировать (то есть сохранять) IP-адреса, запрошенные пользователем ранее.
Например: сайт, который вы посещаете, географически расположен далеко от вас. И где-то есть такой же удаленный от вас DNS-сервер, на котором хранится информация о доменном имени и IP-адресе этого сайта, его полномочный сервер имен. Если все время обращаться за этим IP-адресом к удаленному DNS-серверу, загрузка сайта будет занимать много времени. Чтобы решить такую проблему, информацию о часто посещаемых сайтах сохраняет ближайший к вашему компьютеру DNS-сервер, как правило, он находится у вашего интернет-провайдера. В результате другие пользователи, которые обращаются к этому же адресу через этот же DNS-сервер, будут получать IP-адрес уже из его кэша, это гораздо быстрее.
То есть запрос, который вы вводите в строку браузера, сначала отправляется на ближайший DNS-сервер. Если в кэше нужного IP-адреса нет, он перенаправляет запрос дальше — к вышестоящим DNS-серверам. Они передают запрос, пока он не попадет на первичный DNS-сервер сайта, где хранится нужный IP-адрес.
Возврат IP-адреса хоста в ответ на запрос доменного имени называют преобразованием его доменного имени в IP-адрес. Когда все работает хорошо, этот процесс происходит менее чем за секунду.
Информация об IP-адресах тех сайтов, куда вы заходили, может храниться не только на ближайшем DNS-сервере, но и в кэше вашего браузера или операционной системы. Это позволяет быстрее получать ответ на запрос.
Как работает DNS: посмотрим, что происходит с вашим запросом
Дальше мы немного углубимся в детали. Давайте представим, что вы ввели в браузер запрос mcs.mail.ru/cloud-servers. Этот адрес состоит из нескольких частей, с каждой из которых происходит отдельная история:
Посмотрим, какой путь этот запрос может пройти.
В итоге браузер получил ответ, пользователь видит веб-страницу. Теперь основная задача DNS-сервера выполнена.
Упрощенная схема работы DNS
Что происходит, когда IP-адрес меняется
Иногда IP-адрес, соответствующий доменному имени, меняется. Например, при смене хостинга. В отличие от бумажной телефонной книги, DNS-записи могут обновляться и изменяться. Поэтому при смене IP-адреса пользователи продолжают видеть серверы и сайты на них. Пользователи пользуются тем же самым, привычным им доменным именем, но попадают на новый IP-адрес сервера.
После того как вы зарегистрируете новое доменное имя, информация об этом обновляется, что занимает около 12-36 часов. Этот период называют распространением DNS.
Варианты использования DNS
Классическое использование DNS — преобразование доменного имени в URL-адресе в соответствующий IP-адрес. Без DNS невозможна работа сайтов, приложений, мессенджеров, электронной почты, виртуальных частных сетей (VPN), компьютерных игр, интернета вещей и других сервисов.
Если вы используете какую-либо из вышеперечисленных служб, вы будете использовать DNS для связи с ней — потребуется настроить DNS, чтобы предоставить пользователям доступ к вашим услугам.
Являясь провайдером виртуальной инфраструктуры, компания 1cloud интересуется сетевыми технологиями, о которых мы регулярно рассказываем в своем блоге. Сегодня мы подготовили материал, затрагивающий тему доменных имен. В нем мы рассмотрим базовые аспекты функционирования DNS и вопросы безопасности DNS-серверов.
/ фото James Cridland CC
Изначально, до распространения интернета, адреса преобразовывались согласно содержимому файла hosts, рассылаемого на каждую из машин в сети. Однако по мере её роста такой метод перестал оправдывать себя – появилась потребность в новом механизме, которым и стала DNS, разработанная в 1983 году Полом Мокапетрисом (Paul Mockapetris).
Что такое DNS?
Система доменных имен (DNS) является одной из фундаментальных технологий современной интернет-среды и представляет собой распределенную систему хранения и обработки информации о доменных зонах. Она необходима, в первую очередь, для соотнесения IP-адресов устройств в сети и более удобных для человеческого восприятия символьных имен.
DNS состоит из распределенной базы имен, чья структура напоминает логическое дерево, называемое пространством имен домена. Каждый узел в этом пространстве имеет свое уникальное имя. Это логическое дерево «растет» из корневого домена, который является самым верхним уровнем иерархии DNS и обозначается символом – точкой. А уже от корневого элемента ответвляются поддоменые зоны или узлы (компьютеры).
Пространство имен, которое сопоставляет адреса и уникальные имена, может быть организовано двумя путями: плоско и иерархически. В первом случае имя назначается каждому адресу и является последовательностью символов без структуры, закрепленной какими-либо правилами. Главный недостаток плоского пространства имен – оно не может быть использовано в больших системах, таких как интернет, из-за своей хаотичности, поскольку в этом случае достаточно сложно провести проверку неоднозначности и дублирования.
Сопоставление имен
Давайте взглянем, как происходит сопоставление имен и IP-адресов. Предположим, пользователь набирает в строке браузера www.1cloud.ru и нажимает Enter. Браузер посылает запрос DNS-серверу сети, а сервер, в свою очередь, либо отвечает сам (если ответ ему известен), либо пересылает запрос одному из высокоуровневых доменных серверов (или корневому).
Также стоит пару слов сказать про процедуру обратного сопоставления – получение имени по предоставленному IP-адресу. Это происходит, например, при проверках сервера электронной почты. Существует специальный домен in-addr.arpa, записи в котором используются для преобразования IP-адресов в символьные имена. Например, для получения DNS-имени для адреса 11.22.33.44 можно запросить у DNS-сервера запись 44.33.22.11.in-addr.arpa, и тот вернёт соответствующее символьное имя.
Кто управляет и поддерживает DNS-сервера?
Когда вы вводите адрес интернет-ресурса в строку браузера, он отправляет запрос на DNS-сервер отвечающий за корневую зону. Таких серверов 13 и они управляются различными операторами и организациями. Например, сервер a.root-servers.net имеет IP-адрес 198.41.0.4 и находится в ведении компании Verisign, а e.root-servers.net (192.203.230.10) обслуживает НАСА.
Каждый из этих операторов предоставляет данную услугу бесплатно, а также обеспечивает бесперебойную работу, поскольку при отказе любого из этих серверов станут недоступны целые зоны интернета. Ранее корневые DNS-серверы, являющиеся основой для обработки всех запросов о доменных именах в интернете, располагались в Северной Америке. Однако с внедрением технологии альтернативной адресации они «распространились» по всему миру, и фактически их число увеличилось с 13 до 123, что позволило повысить надёжность фундамента DNS.
Например, в Северной Америке находятся 40 серверов (32,5%), в Европе – 35 (28,5%), еще 6 серверов располагаются в Южной Америке (4,9%) и 3 – в Африке (2,4%). Если взглянуть на карту, то DNS-серверы расположены согласно интенсивности использования интернет-инфраструктуры.
Защита от атак
Атаки на DNS – далеко не новая стратегия хакеров, однако только недавно борьба с этим видом угроз стала принимать глобальный характер.
«В прошлом уже происходили атаки на DNS-сервера, приводящие к массовым сбоям. Как-то из-за подмены DNS-записи в течение часа для пользователей был недоступен известный всем сервис Twitter, – рассказывает Алексей Шевченко, руководитель направления инфраструктурных решений российского представительства ESET. – Но куда опаснее атаки на корневые DNS-сервера. В частности, широкую огласку получили атаки в октябре 2002 года, когда неизвестные пытались провести DDoS-атаку на 10 из 13 DNS-серверов верхнего уровня».
Протокол DNS использует для работы TCP- или UDP-порт для ответов на запросы. Традиционно они отправляются в виде одной UDP-датаграммы. Однако UDP является протоколом без установления соединения и поэтому обладает уязвимостями, связанными с подделкой адресов – многие из атак, проводимых на DNS-сервера, полагаются на подмену. Чтобы этому препятствовать, используют ряд методик, направленных на повышение безопасности.
Одним из вариантов может служить технология uRPF (Unicast Reverse Path Forwarding), идея которой заключается в определении того, может ли пакет с определенным адресом отправителя быть принят на конкретном сетевом интерфейсе. Если пакет получен с сетевого интерфейса, который используется для передачи данных, адресованных отправителю этого пакета, то пакет считается прошедшим проверку. В противном случае он отбрасывается.
Несмотря на то что, данная функция может помочь обнаружить и отфильтровать некоторую часть поддельного трафика, uRPF не обеспечивает полную защиту от подмены. uRPF предполагает, что прием и передача данных для конкретного адреса производится через один и тот же интерфейс, а это усложняет положение вещей в случае нескольких провайдеров. Более подробную информацию о uRPF можно найти здесь.
Еще один вариант – использование функции IP Source Guard. Она основывается на технологии uRPF и отслеживании DHCP-пакетов для фильтрации поддельного трафика на отдельных портах коммутатора. IP Source Guard проверяет DHCP-трафик в сети и определяет, какие IP-адреса были назначены сетевым устройствам.
После того как эта информация была собрана и сохранена в таблице объединения отслеживания DHCP-пакетов, IP Source Guard может использовать ее для фильтрации IP-пакетов, полученных сетевым устройством. Если пакет получен с IP-адресом источника, который не соответствует таблице объединения отслеживания DHCP-пакетов, то пакет отбрасывается.
Также стоит отметить утилиту dns-validator, которая наблюдает за передачей всех пакетов DNS, сопоставляет каждый запрос с ответом и в случае несовпадения заголовков уведомляет об этом пользователя. Подробная информация доступна в репозитории на GitHub.
Заключение
Система доменных имён разработана в еще 80-х годах прошлого века и продолжает обеспечивать удобство работы с адресным пространством интернета до сих пор. Более того, технологии DNS постоянно развиваются, например, одним из значимых нововведений недавнего времени стало внедрение доменных имен на национальных алфавитах (в том числе кириллический домен первого уровня.рф).
Постоянно ведутся работы по повышению надежности, чтобы сделать систему менее чувствительной к сбоям (стихийные бедствия, отключения электросети и т. д.), и это очень важно, поскольку интернет стал неотъемлемой частью нашей жизни, и «терять» его, даже на пару минут, совершенно не хочется.
Кстати, компания 1cloud предлагает своим пользователям VPS бесплатную услугу «DNS-хостинг» – инструмент, упрощающий администрирование ваших проектов за счет работы с общим интерфейсом для управления хостами и ссылающимися на них доменами.
Любой сайт в интернете фактически находится на каком-либо устройстве. Отдельный компьютер, подключенный к интернету, имеет индивидуальный номер, который называется IP-адресом. Он представляет собой набор из четырех чисел от 0 до 255. Благодаря этому адресу можно узнать, откуда загружается страница нужного нам ресурса.
IP-адрес устройства можно сравнить с номером мобильного телефона, а DNS — с телефонной книгой. Если говорить конкретнее, DNS — система доменных имен, которая обеспечивает связь между наименованием сайта и его цифровым адресом.
Иными словами, пользователь набирает доменное имя ресурса в адресной строке браузера, а DNS конвертирует его в IP-адрес и передает вашему устройству. После чего компьютер, находящийся по этому адресу, обрабатывает запрос и присылает информацию для открытия необходимой страницы сайта.
Структуру DNS можно сравнить с логическим деревом. Система содержит распределенную базу доменных имен — пространство, которое организовано по принципу иерархии. На верхнем уровне располагается корневой домен, к которому примыкают домены первого уровня. К каждому из них присоединяются домены второго уровня и так далее.
Что такое DNS-сервер
Система доменных имен действует посредством DNS-сервера, который нужен для выполнения двух основных функций:
Если пользователь собирается посетить сайт, находящийся в другой стране, то регулярная передача запросов к первичному серверу занимает много времени и приводит к медленной загрузке страниц. Чтобы избежать подобных неудобств, DNS-сервер, находящийся рядом с вашим устройством, кэширует данные о запрашиваемых ранее IP-адресах и выдает их при следующем обращении.
Источниками хранения ресурсных записей являются исходные DNS-серверы, содержащие начальные связи между доменами и сетевыми адресами узлов.
Как правило, рекомендуют задействовать два сервера: первичный и вторичный. Это гарантирует получение доступа к вашему домену, потому как, если будет недоступен один сервер, ответит другой.
Как работают DNS-серверы
Рассмотрим поэтапно функционирование приложений, предназначенных для ответа на DNS-запросы:
Также возможна обратная процедура — поиск имени домена в DNS-сервере, соответствующего запрашиваемому IP-адресу. К примеру, это происходит в случае работы с сервером электронной почты.
Читайте также
Где находятся DNS-серверы
Фундаментом для обработки запросов о доменных именах являются корневые серверы, отвечающие за корневую DNS-зону. Ими руководят разные операторы, которые обеспечивают бесперебойное функционирование серверов. Первые корневые серверы появились в Северной Америке, но с течением времени они стали появляться в других странах мира. На сегодня существует 123 корневых сервера, которые располагаются в разных точках мира (в зависимости от интенсивности пользования всемирной паутиной).
Типы записей DNS-сервера
Одному домену могут подходить несколько сетевых адресов, например, интернет-сайт и почтовый сервер. Более того, каждое доменное имя содержит один или несколько поддоменов.
Все соответствия домена и его IP-адресов хранятся в файле на DNS-сервере, содержимое которого называется DNS-зона. Чтобы внести информацию в систему DNS, необходимо прописать ресурсные записи.
Различают несколько ключевых типов ресурсных записей, информация о которых хранится на DNS-сервере:
Зачем нужно прописывать DNS-серверы
Представьте, что вы только что зарегистрировали домен. Чтобы остальным серверам стала доступна информация о существовании вашего домена, необходимо прописать ресурсные записи. Первым делом нужно произвести настройку и прописать для домена DNS-серверы.
Серверы такого формата обновляются до 24 часов, в этот период сайт может не работать. Поэтому необходимо подождать сутки после того, как вы их прописали.
Зачастую такие серверы прописывают парами. У каждого домена существует один первичный и до 12 вторичных серверов. Это нужно для обеспечения надежности работы сайта. Если один из них полетит, то домен и ресурс будут функционировать.
Читайте также
Защита DNS-серверов от атак
В наши дни опасность воздействия хакеров на DNS приобрела глобальные масштабы. Ранее уже были ситуации атак на серверы такого формата, которые приводили к многочисленным сбоям в работе всемирной паутины, в особенности известных социальных сетей.
Наиболее опасными считают нападения на корневые серверы, хранящие данные об IP-адресах. Например, в историю вошла произошедшая в октябре 2002 года DDoS-атака на 10 из 13 серверов верхнего уровня.
Протокол DNS получает результаты по запросам с помощью протокола пользовательских датаграмм UDP. UDP использует модель передачи данных без соединений для обеспечения безопасности и целостности информации. Таким образом, большинство атак производятся на этот протокол с помощью подделки IP-адресов.
Существует несколько схем, настройка которых позволит защитить DNS-сервер от атак хакеров:
Вывод
DNS-сервер хранит информацию о соответствии домена IP-адресу, а также содержит сведения об остальных ресурсных записях.
Значительное внимание уделяется усилению безопасности системы и снижению чувствительности к перебоям в работе. В наши дни интернет является существенной частью жизни, поэтому стихийные бедствия, перепады напряжения в сети и отключение электроэнергии не должны влиять на его производительность.
Вы можете получить бесплатно первичные и вторичные DNS-серверы с базовой функциональностью при покупке веб-хостинга для сайта. Либо разместить DNS на собственном сервере. О том, как выбрать сервер такого формата, подробно рассказывается в статье «Как выбрать DNS-сервер».
DNS сервера ― что это
DNS переводит имя домена в IP-адрес: как это работает
