Как известно, для обращения к хостам в сети Internet используются 32-разрядные IP-адреса, однозначно идентифицирующие любой сетевой компьютер в этой глобальной сети. Однако для пользователей применение IP-адресов при обращении к хостам не слишком удобно. Поэтому в Internet принято присваивать имена всем компьютерам в Сети. Использование имен дает пользователю возможность лучше ориентироваться в киберпространстве Internet - куда проще запомнить, например, имя http://www.ferrari.it/, чем четырехзвенную цепочку IP-адреса. Применение в Internet мнемонически понятных для пользователей имен породило проблему их преобразования в IP-адреса. Такое преобразование необходимо, так как на сетевом уровне адресация пакетов осуществляется не по именам, а по IP-адресам, следовательно, для непосредственной адресации сообщений в Internet имена не годятся. На раннем этапе развития Internet, когда в сеть (тогда она еще не называлась Сеть) было объединено небольшое количество компьютеров, Информационный центр сети (Network Information Center, NIC) для решения проблемы преобразования имен в адреса завел специальный файл (файл hosts), в который вносились имена и соответствующие им IP-адреса всех хостов в сети. Данный файл регулярно обновлялся и распространялся по всей сети. Но по мере развития Internet число хостов, объединенных в сеть, увеличивалось, и данная схема становилась все менее и менее работоспособной. Поэтому была создана новая система преобразования имен, позволяющая пользователю в случае отсутствия у него информации о соответствии имен и IP-адресов получить необходимые сведения от ближайшего информационно-поискового сервера (DNS-сервера). Эта система получила название системы имен доменов - DNS (Domain Name System).
Для реализации системы DNS был создан специальный сетевой протокол DNS; кроме того, в сети создавались специальные выделенные информационно-поисковые серверы - DNS-серверы. Поясним основную задачу, решаемую службой DNS. В современной Сети хост при обращении к удаленному серверу обычно осведомлен только об его имени и не знает IP-адреса, который необходим для непосредственной адресации. Следовательно, перед хостом возникает стандартная проблема удаленного поиска: по имени удаленного хоста найти его IP-адрес. Решением этой проблемы и занимается служба DNS на базе протокола DNS.
Пространство имен DNS имеет иерархическую структуру,
которая внешне напоминает файловую систему Unix. На рисунке 1
оказана иерархическая организация DNS.
Каждый узел (кружочки на рисунке 1) имеет метку длиной до 63 символов. Корень дерева это специальный узел без метки. Метки могут содержать заглавные буквы или маленькие. Имя домена (domain name) для любого узла в дереве - это последовательность меток, которая начинается с узла выступающего в роли корня, при этом метки разделяются точками. (Здесь видно отличие от файловой системы Unix, где полный путь всегда начинается с вершины (корня) и опускается вниз по дереву.) Каждый узел дерева должен иметь уникальное имя домена, однако одинаковые метки могут быть использованы в различных точках дерева.
Имя домена, которое заканчивается точкой, называется абсолютным именем домена (absolute domain name) или полным именем домена . Например, sun.tuc.noao.edu.. Если имя домена не заканчивается на точку, подразумевается, что имя должно быть завершено. Как будет закончено имя, зависит от используемого программного обеспечения DNS. Если незаконченное имя состоит из двух или более меток, его можно воспринимать как законченное или полное; иначе справа от имени должен быть добавлен локальный суффикс. Например, имя sun может быть завершено локальным суффиксом .tuc.noao.edu..
Домены верхнего уровня поделены на три зоны:
В таблице 1 приведен список обычной классификации семи основных доменов.
Таблица 1. 3-символьные общие домены.
|
Домен |
Описание |
|
com |
коммерческие организации |
|
edu |
учебные организации |
|
gov |
правительственные организации США |
|
int |
международные организации |
|
mil |
военные организации США |
|
net |
сети |
|
org |
другие организации |
Иногда считается, что 3-символьные общие домены используются только организациями Соединенных Штатов, а 2-символьные домены стран всеми остальными, однако это не так. Существуют неамериканские организации в основных доменах, и множество организаций в Соединенных Штатах находятся в домене страны .us. (RFC 1480[Cooper and Postel 1993] описывает домен .us более подробно.) Единственные общие домены, которые закреплены за Соединенными Штатами, это .gov и .mil.
Многие 2-символьные домены стран второго уровня, очень похожи на основные домены: .ac.uk, например, принадлежит академическим институтам, а .co.uk коммерческим организациям Великобритании.
Одна важная характеристика DNS, не показанная на рисунке 1, это передача ответственности внутри DNS. Не существует организации, которая бы управляла и обслуживала все дерево в целом и каждую метку в отдельности. Вместо этого, одна организация (NIC) обслуживает только часть дерева (домены верхнего уровня), а ответственность за определенные зоны передает другим организациям.
Зона (zone) это отдельно администрируемая часть дерева DNS. Например, домен второго уровня noao.edu это отдельная зона. Многие домены второго уровня поделены на меньшие зоны. Например, университет может поделить свою зону на подзоны по факультетам, а компания может поделить себя на зоны по принципу деления на филиалы или отделы.
Если Вы знакомы с файловой системой Unix, то обратите внимание, что деление дерева DNS на зоны очень напоминает деление на логические файловые системы физических дисковых разделов. Однако мы не можем сказать, основываясь на рисунке 1, под чьим руководством находятся зоны, также как мы не можем по подобному рисунку сказать, какие директории в файловой системе находятся в определенном дисковом разделе.
С того момента, как выбрана организация или персона, которая несет ответственность за управление зоной, эта организация или персона должна организовать несколько серверов DNS (name servers) для этой зоны. Как только в зоне появляется новая система, администратор этой зоны помещает имя и IP адрес нового хоста в базу данных сервера DNS. В небольших университетах, например, один человек может делать это каждый раз при появлении новой системы, однако в больших университетах ответственность должна быть распределена (например, по департаментам), так как один человек не может осуществлять эту работу в целом.
Сервер DNS, скажем, обслуживает одну зону или несколько зон. Человек, который несет ответственность за зону, администрирует основной сервер DNS (primary name server) для этой зоны и один или нескольковторичных серверов DNS (secondary name servers). Первичный и вторичный сервера должны быть независимы и избыточны таким образом, чтобы система DNS не вышла из строя при отказе одного из серверов.
Основное отличие между первичными и вторичными серверами заключается в том, что первичные загружают всю необходимую информацию из дисковых файлов, тогда как вторичные получают информацию от первичного. Процесс передачи информации от первичного сервера вторичному называется передачей зоны (zone transfer). Когда в зоне появляется новый хост, администратор добавляет соответствующую информацию (минимум, имя и IP адрес) в дисковый файл на первичном сервере. После чего первичный сервер DNS уведомляется о необходимости повторно считать свои конфигурационные файлы. Вторичные сервера регулярно опрашивают первичные (обычно каждые 3 часа), и если первичные содержат новую информацию, вторичный получает ее с использованием передачи зоны.
Что произойдет, если сервер DNS не содержит необходимой информации? Он должен установить контакт с другим сервером DNS. (В этом заключается распределенная природа DNS.) Однако не каждый сервер DNS знает, как обратиться к другому серверу. Вместо этого каждый сервер DNS должен знать, как установить контакт с корневыми серверами DNS (root name servers). В апреле 1993 года существовало восемь корневых серверов, все первичные сервера должны знать IP адреса каждого корневого сервера. (Эти IP адреса находятся в конфигурационных файлах первичного сервера. Первичные сервера должны знать именно IP адреса корневых серверов, а не их DNS имена.) Корневой сервер, в свою очередь, знает имена и положения (IP адрес) каждого официального сервера DNS для всех доменов второго уровня. При этом возникает последовательный процесс: запрашивающий сервер должен установить контакт с корневым сервером. Корневой сервер сообщает запрашивающему серверу о необходимости обратиться к другому серверу и так далее.
Фундаментальная характеристика DNS - это кэширование (caching). Когда DNS сервер получает информацию о соответствии (скажем, IP адресов именам хостов), он кэширует эту информацию таким образом, что в случае следующего запроса может быть использована информация из кэша, дополнительный запрос на другие сервера не делается.
