4.11.1. Принцип работы dns

DNS представляет собой распределенную базу данных, размещенную на множестве компьютеров. Такие компьютеры называют серверами имен (Name Server), или просто DNS-серверами. Каждый сервер имен содержит лишь небольшую часть информации всего дерева DNS (обычно информацию только по одному домену), но знает адреса DNS-серверов вышестоящих и нижестоящих доменов.

Программное обеспечение, которое общается с серверами имен, называют клиентом DNS (английскому термину Resolver очень трудно подобрать подходящий русский перевод). Клиент DNS выполняет роль посредника между сетевыми приложениями и серверами имен. При этом он, как правило, скрыт от пользовательских программ. Сетевые приложения используют клиент DNS чаще всего неявно, через функции стека TCP/IP. Однако приложение nslookup позволяет получить любую информацию из базы DNS.

Структура системы DNS изображена на рис.4.8.

Клиент DNS входит в состав программного обеспечения TCP/IP. Но стек TCP/IP, помимо DNS, поддерживает и "плоскую" систему именования (через файл hosts). Это позволяет обеспечить работоспособность сетевых устройств при проблемах с DNS (например при отсутствии связи с сервером имен).

Клиент DNS может функционировать как на отдельном компьютере, так и на сервере имен.

Сервер имен на самом деле отвечает не за домен, а за так называемую зону управления, в которую могут входить несколько смежных доменов. Более того, сервер имен способен управлять несколькими, причем не обязательно смежными, зонами одновременно.

Сервер имен содержит полную информацию по своим зонам управления и хранит адреса серверов зон вышестоящих и нижестоящих доменов.

Клиенты DNS и серверы имен кэшируют в оперативной памяти данные, полученные от других серверов имен. Время, в течение которого информация хранится в кэше, определяется источником информации и обычно составляет от десятков минут до нескольких суток. Кэширование позволяет уменьшить трафик в сети, а также снизить нагрузку на серверы имен.

Серверы имен бывают нескольких типов. Первичный сервер имен (Primary Name Server) хранит на своих дисках главные файлы (master files), в которых содержится вся информация о зонах управления данного сервера. Эти файлы загружаются в память сервера имен при его запуске.

Вторичный сервер имен (Secondary Name Server) используется как дубликат первичного сервера, что обеспечивает отказоустойчивость DNS. Он загружает информацию с первичного сервера и затем периодически ее обновляет, посылая первичному серверу запросы.

Серверы "только для кэширования" (Cache-Only Server) записывают в кэш информацию, полученную от других серверов имен. Чаще всего они используются в больших сетях для разгрузки первичного сервера.

Это, однако, еще не все типы серверов имен, но оставшиеся (серверы Forwarder и Slave Forwarder) имеют лишь незначительные отличия в обработке информации DNS.

По правилам Internet, для повышения отказоустойчивости DNS зоной должны управлять как минимум два сервера имен. Обычно для этого устанавливают один первичный и один-два вторичных сервера.

При добавлении компьютера в сеть или изменении его IP-адреса, файлы (master files) редактируются только на первичном сервере имен. Обновление содержимого других серверов имен данной зоны будет происходить по мере устаревания содержимого их кэш-памяти. Эти серверы сами должны посылать запрос первичному серверу на обновление информации по зоне. Серверам имен других зон передается только конкретная информация (а не данные по всей зоне) и только по их запросам. Таким путем удалось резко снизить в Internet трафик, связанный с преобразованием имен в IP-адреса.

Серверы имен могут работать в двух режимах: нерекурсивном и рекурсивном.

Наиболее распространенным является нерекурсивный режим. Сервер имен получает запрос от клиента DNS, допустим, на преобразование доменного имени в IP-адрес. Если доменное имя входит в зону управления сервера, то сервер возвращает ответ клиенту. Ответ может быть положительным (т. е. IP-адрес) или отрицательным (к примеру такого имени нет). Если искомая информация не относится к зоне управления данного сервера, но присутствует в кэше сервера, то сервер имен также посылает клиенту ответ с указанием адреса сервера имен, который является управляющим для этой информации.

Если же информация не присутствует в кэше, то клиенту DNS отсылается IP-адрес сервера имен, который ближе к нужному домену и который может обладать необходимой информацией. В этом случае клиент DNS посылает запрос по данному адресу следующему серверу, работающему аналогично описанному. Так продолжается до тех пор, пока клиент не доберется до нужного сервера имен, располагающего требуемой информацией. Таким образом, в нерекурсивном режиме клиент сам осуществляет все запросы к серверам имен.

При рекурсивном режиме работы клиент DNS посылает запрос серверу имен, после чего последний, при отсутствии нужной информации, сам обращается по цепочке к другим серверам имен. После получения информации сервер имен отсылает клиенту результат. Благодаря этому клиент DNS освобождается от большей части работы по поиску информации в DNS.

Чтобы работать в рекурсивном режиме, сервер и клиент должны быть настроены соответствующим образом. Однако в большинстве случаев пользователь не имеет возможности менять настройку режима работы клиента, поскольку она "зашита" в программное обеспечение TCP/IP.

Рекурсивный режим применяется реже нерекурсивного, так как нагрузка на серверы имен в этом случае значительно возрастает. Да и для клиента такой режим не оптимален, ибо в случае задержки ответа ему трудно определить, что произошло: сбой на линии или просто опрашивается очень длинная цепочка серверов имен.