Основы DNS

Использование локального файла hosts и системы доменных имен DNS для разрешения имен сетевых узлов
Если люди в своих операциях с сетевыми ресурсами будут использовать имена узлов, а не IP-адреса, тогда должен существовать механизм, сопоставляющий именам узлов их IP-адреса.
Есть два таких механизма - локальный для каждого компьютера файл hosts и централизованная иерархическая служба имен DNS.
С ростом сетей поддерживать актуальность и точность информации в файле hosts становится все труднее. Появилась необходимость в централизованной базе данных имен, позволяющей производить преобразование имен в IP-адреса без хранения списка соответствия на каждом компьютере. Такой базой стала DNS (Domain Name System) - система именования доменов, которая начала массовую работу в 1987 году.

DNS - это иерархическая база данных, сопоставляющая имена сетевых узлов и их сетевых служб IP-адресам узлов.
В основе иерархической структуры базы данных DNS лежит доменное пространство имен (domain namespace), основной структурной единицей которого является домен, объединяющий сетевые узлы (хосты), а также поддомены. Процесс поиска в БД службы DNS имени некоего сетевого узла и сопоставления этому имени IP-адреса называется "разрешением имени узла в пространстве имен DNS".
Служба DNS состоит из трех основных компонент:
Пространство имен DNS и соответствующие ресурсные записи (RR, resource record) - это сама распределенная база данных DNS;
Серверы имен DNS - компьютеры, хранящие базу данных DNS и отвечающие на запросы DNS-клиентов;
DNS-клиенты (DNS-clients, DNS-resolvers) -компьютеры, посылающие запросы серверам DNS для получения ресурсных записей.

Пространство имен.
Пространство имен DNS - иерархическая древовидная структура, начинающаяся с корня, не имеющего имени и обозначаемого точкой ".".

Где находятся главные DNS-серверы?
DNS-серверы верхнего уровня, которые содержат информацию о корневой DNS-зоне, называются корневыми. Этими серверами управляют разные операторы. Изначально корневые серверы находились в Северной Америке, но затем они появились и в других странах. Основных серверов — 13. Но, чтобы повысить устойчивость интернета в случае сбоев, были созданы запасные копии, реплики корневых серверов. Так, количество корневых серверов увеличилось с 13 до 123.
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. Есть сервера в Австралии, Китае, Бразилии, ОАЭ и других странах, включая Исландию.
В России тоже есть несколько реплик корневых серверов DNS, среди которых:
F.root (Москва);
I.root (Санкт-Петербург);
J.root (Москва, Санкт-Петербург);
K.root (Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск);
L.root (Москва, Ростов-на-Дону, Екатеринбург).
Один из узлов корневого DNS-сервера K-root размещен в Selectel.

Для доменов 1-го уровня различают 3 категории имен:
ARPA - специальное имя, используемое для обратного разрешения DNS (из IP-адреса в полное имя узла);
Общие (generic) имена 1-го уровня - 16 (на данный момент) имен, назначение которых приведено в табл. 1;
Двухбуквенные имена для стран - имена для доменов, зарегистрированных в соответствующих странах (например, ru - для России, ua - для Украины, uk - для Великобритании и т.д.).

Служба DNS: домены и зоны
Каждый DNS-сервер отвечает за обслуживание определенной части пространства имен DNS. Информация о доменах, хранящаяся в БД сервера DNS, организуется в особые единицы, называемые зонами (zones).
Зона - это способ представления информации о домене и его поддоменах в хранилище тех серверов DNS, которые отвечают за данный домен и поддомены.

Системы семейства Windows Server поддерживают следующие типы зон:
Стандартная основная (standard primary) - главная копия стандартной зоны; только в данном экземпляре зоны допускается производить какие-либо изменения, которые затем реплицируются на серверы, хранящие дополнительные зоны;
Стандартная дополнительная (standard secondary) - копия основной зоны, доступная в режиме "только-чтение", предназначена для повышения отказоустойчивости и распределения нагрузки между серверами, отвечающими за определенную зону; процесс репликации изменений в записях зон называется "передачей зоны" ( zone transfer ) (информация в стандартных зонах хранится в текстовых файлах, файлы создаются в папке "%system root%\system32\dns", имя файла, как правило, образуется из имени зоны с добавлением расширения файла ".dns"; термин "стандартная" используется только в системах семейства Windows);
Интегрированная в Active Directory (Active Directory–integrated) - вся информация о зоне хранится в виде одной записи в базе данных Active Directory (такие типы зон могут существовать только на серверах Windows, являющихся контроллерами доменов Active Directory; в интегрированных зонах можно более жестко управлять правами доступа к записям зоны; изменения в записях зоны между разными экземплярами интегрированной зоны производятся не по технологии передачи зоны службой DNS, а механизмами репликации службы Active Directory);
Зона-заглушка ( stub ; только в Windows 2003) - особый тип зоны, которая для данной части пространства имен DNS содержит самый минимальный набор ресурсных записей (начальная запись зоны SOA, список серверов имен, отвечающих за данную зону, и несколько записей типа A для ссылок на серверы имен для данной зоны).

пример соотношения между понятиями домена и зоны.

В данном примере пространство имен DNS начинается с домена microsoft.com, который содержит: 3поддомена: sales.microsoft.com, it.microsoft.com и edu.microsoft.com (домены на рисунке обозначены маленькими горизонтальными овалами).
Домен - понятие чисто логическое, относящееся только к распределению имен. Понятие домена никак не связано с технологией хранения информации о домене.
Зона - это способ представления информации о домене и его поддоменах в хранилище тех серверов DNS, которые отвечают за данный домен и поддомены.
В данной ситуации, если для хранения выбрана технология стандартных зон, то размещение информации о доменах может быть реализовано следующим образом:
записи, относящиеся к доменам microsoft.com и edu.microsoft.com, хранятся в одной зоне в файле "microsoft.com.dns" (на рисунке зона обозначена большим наклонным овалом);
управление доменами sales.microsoft.com и it.microsoft.com делегировано другим серверам DNS, для этих доменов на других серверах созданы соответствующие файлы "sales.microsoft.com.dns" и "it.microsoft.com.dns" (данные зоны обозначены большими вертикальными овалами).
Делегирование управления - передача ответственности за часть пространства имен другим серверам DNS.

Все запросы, отправляемые DNS-клиентом DNS-серверу для разрешения имен, делятся на два типа:
итеративные запросы (клиент посылает серверу DNS запрос, в котором требует дать наилучший ответ без обращений к другим DNS-серверам);
рекурсивные запросы (клиент посылает серверу DNS запрос, в котором требует дать окончательный ответ даже если DNS-серверу придется отправить запросы другим DNS-серверам; посылаемые в этом случае другим DNS-серверам запросы будут итеративными).
Обычные DNS-клиенты (например, рабочие станции пользователей), как правило, посылают рекурсивные запросы.

Различают локальные, корневые и авторитетные серверы имен.
Для непосредственного отображения пространства имен в пространство IP-адресов служат т.н. ресурсные записи (RR, resource record).
Каждый сервер DNS содержит ресурсные записи для той части пространства имен, за которую он несет ответственность (authoritative).
Табл. 3 содержит описание наиболее часто используемых типов ресурсных записей.

Ресурсные записи
Формат ресурсных записей в DNS (RR)

Ресурсные записи
Имя домена в такой записи может иметь произвольную длину.
Поля тип и класс характеризуют тип и класс данных, включенных в запись (аналогичны используемым в запросах).
Поле время жизни (TTL) содержит время (в секундах), в течение которого запись о ресурсах может храниться в буферной памяти (в кэше). Обычно это время соответствует двум дням.
Формат информации о ресурсах зависит от кода в поле тип, так для тип=1 - это 4 байта IP-адреса.
Сервер имен может обслуживать и другие запросы, например, по IP-адресу определять символьное имя домена или преобразовать имя домена в адрес почтового сервера.
Когда организация присоединяется к Интернет, она получает в свое распоряжение не только определенную DNS-область, но и часть пространства в in-addr.arpa, соответствующую ее IP-адресам.
Домен in-addr.arpa предназначен для определения имен по их IP-адресам. Такая схема исключает процесс перебора серверов при подобном преобразовании.