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.

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.

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.

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

Datei:Schematische Darstellung DNS Hierarchie.png

Schematische Darstellung der DNS-Hierarchie

Der Domain-Namensraum hat eine baumförmige Struktur. Die Blätter und Knoten des Baumes werden als Labels bezeichnet. Ein kompletter Domainname eines Objektes besteht aus der Verkettung aller Labels eines Pfades.

Labels sind Zeichenketten, die jeweils mindestens ein Byte und maximal 63 Bytes lang sind (RFC 2181, Abschnitt „11. Name syntax“). Einzelne Labels werden durch Punkte voneinander getrennt. Ein Domainname wird mit einem Punkt abgeschlossen (der letzte Punkt wird normalerweise weggelassen, gehört rein formal aber zu einem vollständigen Domainnamen dazu). Somit lautet ein korrekter, vollständiger Domainname (auch Fully Qualified Domain Name (FQDN) genannt) zum Beispiel www.itw-berlin.net. und darf inklusive aller Punkte maximal 255 Bytes lang sein.

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. Der Punkt am rechten Ende eines Domainnamens trennt das Label für die erste Hierarchieebene von der Wurzel (englisch root). Diese erste Ebene wird auch als Top-Level-Domain (TLD) bezeichnet. Die DNS-Objekte einer Domäne (zum Beispiel die Rechnernamen) werden als Satz von Resource Records meist in einer Zonendatei gehalten, die auf einem oder mehreren autoritativen Nameservern vorhanden ist. Anstelle von Zonendatei wird meist der etwas allgemeinere Ausdruck Zone verwendet.

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.

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

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

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

Zusammenarbeit der einzelnen Nameserver

Ein nicht-autoritativer Nameserver bedient sich folgender Strategien:

Delegierung

   Teile des Namensraumes einer Domain werden oft an Subdomains mit dann eigens zuständigen Nameservern ausgelagert. Ein Nameserver einer Domäne kennt die zuständigen Nameserver für diese Subdomains aus seiner Zonendatei und delegiert Anfragen zu diesem untergeordneten Namensraum an einen dieser Nameserver.

Weiterleitung (forwarding)

   Falls der angefragte Namensraum außerhalb der eigenen Domäne liegt, wird die Anfrage an einen fest konfigurierten Nameserver weitergeleitet.

Auflösung über die Root-Nameserver

   Falls kein Weiterleitungsserver konfiguriert wurde oder dieser nicht antwortet, werden die Root-Nameserver befragt. Dazu werden in Form einer statischen Datei die Namen und IP-Adressen der Root-Server hinterlegt. Es gibt 13 Root-Server (Server A bis M). Die Root-Server beantworten ausschließlich iterative Anfragen. Sie wären sonst mit der Anzahl der Anfragen schlicht überlastet.

Anders konzipierte Namensauflösungen durch Server, wie der NetWare Name Service oder der Windows Internet Naming Service, sind meistens auf Local Area Networks beschränkt und werden zunehmend von der Internetprotokollfamilie verdrängt.