Domain Name System

Das Domain Name System (DNS) spielt eine essentielle Rolle in IP-basierten Netzwerken. Seine Hauptaufgabe ist die Beantwortung von Anfragen zur Namensauflösung.

Überblick

• Das DNS ist ein weltweit auf Tausenden von Servern verteilter hierarchischer Verzeichnisdienst, der den Namensraum des Internets verwaltet.
• Dieser Namensraum ist in sogenannte Zonen unterteilt.
• Das DNS funktioniert ähnlich wie eine Telefonauskunft.
  • Der Benutzer kennt die Domain (den für Menschen merkbaren Namen eines Rechners im Internet) – zum Beispiel itw-berlin.net.
  • Diese sendet er als Anfrage in das Internet.
  • Die Domain wird dann dort vom DNS in die zugehörige IP-Adresse (die „Anschlussnummer“ im Internet) umgewandelt – zum Beispiel eine IPv4-Adresse der Form 88.99.60.173 oder eine IPv6-Adresse wie 2a01:4f8:10a:cec::2, und führt so zum richtigen Rechner.
• Hauptsächlich wird das DNS zur Umsetzung von Domainnamen in IP-Adressen (forward lookup) benutzt.
  • Dies ist vergleichbar mit einem Telefonbuch, das die Namen der Teilnehmer in ihre Telefonnummer auflöst.
  • Das DNS bietet somit eine Vereinfachung, weil Menschen sich Namen weitaus besser merken können als Zahlenketten.
  • Dieser Punkt gewinnt im Zuge der Einführung von IPv6 noch mehr an Bedeutung, denn dann werden einem Namen jeweils IPv4- und IPv6-Adressen zugeordnet.
  • So löst sich beispielsweise der Name www.itw-berlin.net in die IPv4-Adresse 88.99.60.173 und die IPv6-Adresse 2a01:4f8:10a:cec::2 auf.
• Mit dem DNS ist auch eine umgekehrte Auflösung von IP-Adressen in Namen (reverse lookup) möglich.
  • In Analogie zum Telefonbuch entspricht dies einer Suche nach dem Namen eines Teilnehmers zu einer bekannten Rufnummer, was innerhalb der Telekommunikationsbranche unter dem Namen Inverssuche bekannt ist.
• Das DNS wurde 1983 von Paul Mockapetris entworfen und in RFC 882 und RFC 883 (RFC = Request for Comments) beschrieben.
  • Beide wurden inzwischen von RFC 1034 und RFC 1035 abgelöst und durch zahlreiche weitere Standards ergänzt.

Komponenten

Domain-Namensraum

• Baumförmige Struktur
• Blätter und Knoten werden als Labels bezeichnet
• Kompletter Domainname besteht aus einer Verkettung aller Labels eines Pfades
• Labels werden durch einen Punkt getrennt
• Voll qualifizierte Domainnamen enden mit einem Punkt

DNS-Hierarchie

Fully Qualified Domain Name (FQDN)

Der vollständige Name einer Domain wird als ihr Fully Qualified Domain Name (FQDN) bezeichnet. Der Domain-Name ist in diesem Fall eine absolute Adresse und darf inklusive aller Punkte maximal 255 Bytes lang sein.

Der FQDN www.itw-berlin.net. ergibt sich durch:

3rd-level-label. | 2nd-level-label. | Top-Level-Domain. | root-label
------------------------------------------------------------------
www.             | itw-berlin.      | net               |

Ein Domainname wird immer von rechts nach links delegiert und aufgelöst, das heißt je weiter rechts ein Label steht, umso höher steht es im Baum.

.net.itw-berlin.www

root-label. | Top-Level-Domain. | 2nd-level-label. | 3rd-level-label.
------------------------------------------------------------------
            | net               | .itw-berlin      | .www

Nameserver

• bietet Namensauflösung an
  • autoritativ
    • verantwortlich für eine Zone
    • wird als gesichert angesehen
    • redundant
      • primärer Nameserver
      • sekundärer Nameserver
      • Zonentransfer
  • nicht-autoritativ
    • bezieht Informationen von anderen Nameservern
    • wird als nicht gesichert angesehen
    • speichert Informationen im RAM (caching)

Zusammenarbeit der einzelnen Nameserver

Ein nicht-autoritativer Nameserver bedient sich folgender Strategien um Informationen über andere Teile des Namensraumes zu finden:

• Delegierung
  • leitet Anfragen an Subdomain Nameserver weiter
• Weiterleitung (forwarding)
  • bei ausserhalb liegenden Namensräumen, Weiterleitung an fest konfigurierten Nameserver
  • oder Auflösung über die Root-Nameserver (ausschliesslich Beantwortung iterativer Anfragen)

Resolver

• Resolver sind einfach aufgebaute Software-Module, die auf dem Rechner eines DNS-Teilnehmers installiert sind und die Informationen von Nameservern abrufen können.
  • Sie bilden die Schnittstelle zwischen Anwendung und Nameserver.
  • Der Resolver übernimmt die Anfrage einer Anwendung, ergänzt sie, falls notwendig, zu einem FQDN und übermittelt sie an einen normalerweise fest zugeordneten Nameserver.
  • Ein Resolver arbeitet entweder rekursiv oder iterativ.

rekursiv

• Resolver schickt Nameserver die Anfrage
• kennt der Nameserver die Antwort erhält der Resolver die Antwort direkt, sonst schickt er die Anfrage weiter (s. Zusammenarbeit der einzelnen Nameserver)
• am Ende erhält der Resolver die endgültige ANtwort

iterativ

• Resolver erhält entweder die Antwort vom ersten Nameserver oder den Verweis zum nächsten Nameserver
• in diesem Fall fragt der Resolver den nächsten Nameserver
• dies geschieht so lange, bis er eine Antwort hat
• Bekannte Programme zur Überprüfung der Namensauflösung sind nslookup und dig.

Protokoll

• DNS-Anfragen normalerweise per UDP-Port 53 zum Namensserver
• bei DNS-UDP-Packeten grösser als 512 Bytes werden die Antworten abgeschnitten
• Clienst wird dann per Truncate-Flag informiert und kann Anfrage per TCP-Port 53 wiederholen
• Zonentransfers immer über TCP-Port 53, Auslösung aber per UDP.