DNS (Domain Name System) — это глобальная распределённая система, которая преобразует удобные для человека доменные имена (например, google.com) в IP-адреса (например, 142.251.32.14), необходимые компьютерам для коммуникации в интернете. DNS часто сравнивают с телефонной книгой интернета.
Принцип работы DNS
Когда пользователь вводит доменное имя в адресную строку браузера, происходит следующий процесс:
- Инициация запроса
браузер отправляет DNS-запрос на ближайший DNS-сервер, обычно предоставляемый интернет-провайдером (провайдерский DNS или рекурсивный резолвер).
- Проверка кэша
если рекурсивный резолвер знает IP-адрес запрошенного домена (из ранее выполненных запросов), он сразу возвращает его браузеру, ускоряя процесс.
- Обращение к корневому серверу
если ответ не найден в кэше, запрос перенаправляется корневому DNS-серверу, который содержит информацию о всех серверах первого уровня (серверах доменов верхнего уровня, таких как .RU, .COM).
- Последовательное разрешение
корневой сервер перенаправляет запрос на сервер, отвечающий за домен верхнего уровня (например, .RU), тот в свою очередь — на сервер второго уровня (например, для домена example.ru) и так далее, пока не будет найден авторитетный сервер, содержащий требуемую информацию.
- Получение ответа
как только IP-адрес найден, информация движется обратно по цепочке к браузеру, который затем может подключиться к веб-серверу и отобразить веб-страницу.
Структура DNS
Иерархическое дерево доменов: DNS организована как распределённая база данных в виде логического дерева, называемого пространством имён домена. Каждый узел в этом пространстве имеет уникальное имя.
Корневая зона: вершиной доменной структуры является корневая зона, обозначаемая символом точки (.). Корневая зона находится на множестве серверов-зеркал, размещённых по всему миру.
Домены разных уровней: от корневого элемента ответвляются поддоменные зоны и узлы. Например, в доменном имени www.example.ru структура выглядит как:
- Корневая зона (.)
- Домен первого уровня (.RU)
- Домен второго уровня (example.ru)
- Домен третьего уровня (www.example.ru)
Типы DNS-серверов
DNS-система использует два основных типа серверов с разными ролями:
Рекурсивные DNS-серверы выступают в роли посредников между конечными пользователями и авторитетными серверами. Они выполняют рекурсивные запросы, неустанно преодолевая иерархию DNS в поисках нужного IP-адреса. Рекурсивные серверы кэшируют ранее полученные результаты, что значительно повышает скорость просмотра веб-страниц.
Авторитетные DNS-серверы содержат авторитетные (официальные) записи для конкретных доменов и выступают в качестве опорных точек для IP-адресов и других данных DNS. Иерархия авторитетных DNS-серверов начинается с корневых серверов, которые содержат IP-адреса авторитетных серверов, обрабатывающих запросы для доменов верхнего уровня (TLD).
Типы ресурсных записей DNS
DNS использует различные типы записей для хранения разной информации:
- A-запись — сопоставление доменного имени с IPv4-адресом.
- AAAA-запись — сопоставление доменного имени с IPv6-адресом.
- CNAME-запись — создание альтернативного имени (псевдонима) для существующего домена.
- MX-запись — указание почтовых серверов для домена.
- TXT-запись — хранение текстовой информации, используется для проверки владения доменом и других целей.
- NS-запись — указание авторитетных DNS-серверов для домена.
- SOA-запись — содержит информацию о главном DNS-сервере, адресе администратора зоны, серийном номере файла зоны и другие параметры.
Структура DNS-пакета
DNS-пакеты состоят из следующих частей:
- Заголовок (Header) — служебная информация о запросе, содержит ID транзакции, флаги (QR для определения запроса/ответа, OPCODE для типа запроса) и счётчики количества записей в каждой секции.
- Секция запросов (Question) — DNS-клиент сообщает серверу, для какого имени необходимо разрешить запись и какого типа (NS, A, TXT и т.д.).
- Секция ответа (Answer) — сервер предоставляет один или несколько ответов на запрос.
- Секция авторитетных серверов (Authority) — содержит сведения об авторитетных серверах, с помощью которых была получена информация.
- Секция дополнительных записей (Additional) — дополнительные записи, связанные с запросом, но не являющиеся прямыми ответами.
Преимущества DNS
- Удобство для пользователей — люди легко запоминают доменные имена вместо длинных числовых IP-адресов.
- Масштабируемость — распределённая архитектура позволяет системе масштабироваться на миллионы доменов.
- Надёжность — использование множества серверов-зеркал и кэширования обеспечивает надёжность и быстроту разрешения имён.
- Гибкость — система поддерживает различные типы записей для разных целей (веб-сайты, электронная почта, услуги).
Современное состояние
Сегодня DNS остаётся фундаментальной системой интернета, работающей 24/7, обрабатывая миллиарды запросов ежедневно. Система продолжает совершенствоваться для повышения безопасности (DNSSEC) и поддержки новых технологий.
