Узнать стоимость разработки

Содержание

Понятие DNS

Система доменных имен (DNS, Domain Name System) представляет собой распределенную базу данных, предназначенную для сопоставления доменных имен с их соответствующими IP-адресами. Без DNS пользователям пришлось бы запоминать длинные цифровые IP-адреса для каждого веб-сайта, что сделало бы интернет менее удобным для использования.

История возникновения DNS

До появления DNS в 1983 году в сети ARPANET использовался статический файл HOSTS.TXT, который вручную обновлялся и распространялся среди всех участников сети. Однако с ростом количества компьютеров и сайтов такая система стала неэффективной, поскольку изменения в файле требовали значительного времени и ресурсов для распространения.

Как работает DNS?

Когда пользователь вводит доменное имя в адресную строку браузера, система выполняет ряд последовательных шагов:

  • Проверка локального кэша – устройство (компьютер или смартфон) проверяет, не запрашивался ли этот сайт ранее. Если данные сохранены в кэше, они сразу же используются.
  • Обращение к DNS-рекурсору – если локальный кэш не содержит нужной информации, запрос направляется к DNS-рекурсору (обычно это сервер интернет-провайдера).
  • Запрос к корневым серверам – если рекурсор не имеет информации, он отправляет запрос к корневым DNS.
  • Запрос к доменной зоне – корневой перенаправляет запрос к верхнему уровню (например, .com, .org, .ru).
  • Запрос к авторитетному серверу – далее запрос поступает к серверу, который управляет конкретным доменом.
  • Получение IP-адреса – авторитетный сервер отправляет ответ с IP-адресом нужного сайта, после чего браузер использует его для соединения с веб-сервером.
  • Этот процесс занимает доли секунды, после чего пользователь получает доступ к нужному веб-сайту.

Компоненты DNS

Система доменных имен (DNS) включает в себя несколько ключевых компонентов, которые обеспечивают её работу. Эти компоненты взаимодействуют между собой, чтобы быстро и точно находить нужные IP-адреса для доменных имен. Рассмотрим основные составляющие DNS, их функции и роль в работе системы.

1. Доменное имя

Доменное имя — это удобочитаемый адрес, который используется вместо IP-адреса для доступа к веб-сайтам и другим интернет-ресурсам. Оно состоит из нескольких уровней, разделённых точками. Например, в www.example.com:

  • .com — домен верхнего уровня (TLD, Top-Level Domain);
  • example — домен второго уровня (SLD, Second-Level Domain);
  • www — поддомен (субдомен).

Доменное имя регистрируется у специальных регистраторов доменов и связано с IP-адресом с помощью DNS-записей.

2. DNS-серверы

Хранят и обрабатывают информацию о доменах и их IP-адресах. В системе DNS участвуют несколько типов серверов, каждый из которых выполняет свою задачу:

Корневые серверы DNS

Корневые серверы — это верхний уровень системы, который направляет запросы к соответствующим серверам доменов верхнего уровня. В мире всего 13 основных корневых, распределённых в разных странах.

Серверы доменов верхнего уровня (TLD-серверы)

Эти серверы управляют доменами определённой зоны, например .com, .ru, .org. Они передают запросы к авторитетным серверам нужного домена.

Авторитетные DNS-серверы

Эти серверы хранят официальные данные о конкретных доменах и отвечают на запросы о них. Именно на авторитетном сервере хранятся записи, указывающие IP-адреса сайтов.

Рекурсивные DNS-серверы (резолверы)

Рекурсивные серверы получают DNS-запросы от пользователей и выполняют всю последовательность поиска нужного IP-адреса. Чаще всего такими серверами пользуются интернет-провайдеры.

3. Ресурсные записи DNS

DNS-хранилище содержит множество типов записей, каждая из которых выполняет определённую функцию. Вот основные:

  • A (Address) – связывает доменное имя с IPv4-адресом;
  • AAAA – связывает доменное имя с IPv6-адресом;
  • CNAME (Canonical Name) – создаёт псевдонимы (например, shop.example.com может ссылаться на example.com);
  • MX (Mail Exchange) – указывает серверы электронной почты для домена;
  • NS (Name Server) – указывает авторитетные серверы для домена;
  • SOA (Start of Authority) – содержит важные параметры зоны, такие как сервер и время обновления;
  • TXT – может содержать дополнительную текстовую информацию, например, для подтверждения владения доменом.

4. Кэширование DNS

Чтобы ускорить работу, система DNS использует кэширование. Это означает, что результаты запросов временно сохраняются на стороне пользователя, провайдера или рекурсивного сервера.

Пример работы кэша:

  • Если пользователь запрашивает example.com, а его IP-адрес уже есть в кэше, то браузер сразу использует сохранённые данные, не отправляя запрос в интернет.
  • Если IP-адрес устарел, происходит новый DNS-запрос.

Кэширование позволяет значительно ускорить загрузку сайтов и уменьшить нагрузку.

5. Протоколы DNS

DNS использует несколько сетевых протоколов для передачи данных:

  • UDP (User Datagram Protocol) – основной протокол, который обеспечивает быструю передачу запросов и ответов.
  • TCP (Transmission Control Protocol) – используется при передаче больших пакетов данных, например, при передаче зоны между ними.
  • DNSSEC (Domain Name System Security Extensions) – набор расширений безопасности, предотвращающих подмену DNS-запросов.

Компоненты DNS работают вместе, чтобы обеспечить бесперебойную работу интернета. Они позволяют быстро находить нужные IP-адреса, оптимизируют нагрузку на сеть и защищают пользователей от атак. Без этой системы взаимодействие между пользователями и веб-сайтами было бы крайне сложным и неудобным.

Первичный DNS-сервер - что это?

Первичный DNS-сервер (Primary DNS или Master DNS) — содержит  оригинальную базу данных доменной зоны и отвечающий за управление всеми записями. Он играет ключевую роль в обеспечении корректного функционирования системы доменных имен, так как именно на нём хранятся и редактируются DNS-записи.

В отличие от вторичного, который только копирует информацию, первичный обладает правами на изменение данных зоны. Любые изменения в конфигурации выполняются только на первичном DNS. Затем обновлённые данные передаются на вторичные для обеспечения отказоустойчивости.

Как работает первичный DNS-сервер?

Процесс работы dns-запросов можно разделить на несколько этапов:

  1. Хранение оригинальных записей зоны
    • В файле конфигурации (обычно zone file) содержатся все ресурсные записи DNS (A, MX, NS, CNAME и другие).
    • Эти данные администратор сети может редактировать вручную.
  2. Ответ на запросы пользователей
    • Когда пользователь вводит в браузере адрес example.com, его рекурсивный отправляет запрос авторитетному серверу, который отвечает с IP-адресом, соответствующим доменному имени.
    • Сервер отвечает на такие запросы, предоставляя актуальную информацию.
  3. Синхронизация с вторичными серверами
    • Чтобы повысить отказоустойчивость, данные с первичного сервера передаются на вторичные с помощью механизма zone transfer (передача зоны).
    • Это позволяет распределить нагрузку и обеспечить стабильную работу.

Какую роль играет первичный DNS? 

Выполняет ключевую роль в системе доменных имен, так как именно он содержит оригинальную базу данных зоны и управляет всеми DNS-записями, связанными с конкретным доменом. Он является центральным узлом, где создаются, редактируются и хранятся записи, определяющие маршрутизацию интернет-трафика.

В упрощённом виде можно сказать, что без первичного DNS-сервера интернет-сайты не могли бы работать корректно, так как браузеры и другие сетевые приложения не смогли бы найти нужные IP-адреса по доменным именам.

Основные функции первичного DNS

1. Хранение и управление DNS-записями

На сервере создаются и редактируются все DNS-записи доменной зоны. Это включает в себя:

  • A-записи (сопоставляют с IP-адресом);
  • CNAME-записи (создают псевдонимы);
  • MX-записи (указывают почтовые серверы для обработки электронной почты);
  • NS-записи (определяют DNS-серверы, обслуживающие домен);
  • TXT-записи (хранят текстовую информацию, например, SPF-записи для защиты от спама).

Администратор может изменять или добавлять новые записи, и все изменения вносятся именно на первичный DNS-сервер.

2. Обработка и выдача ответов на DNS-запросы

Когда пользователь вводит адрес сайта в браузере, его запрос передаётся к серверу. DNS отвечает на такие запросы, предоставляя браузеру или другому сервису IP-адрес, связанный с запрашиваемым доменом.

Пример работы:

  1. Пользователь вводит example.com в браузере.
  2. Запрос передаётся на рекурсивный сервер интернет-провайдера.
  3. Провайдер направляет запрос к авторитетному DNS-серверу домена.
  4. Авторитетный передаёт IP-адрес 192.168.1.100.
  5. Браузер устанавливает соединение с сервером по указанному IP-адресу, и сайт загружается.

3. Репликация данных на вторичные серверы

DNS передаёт данные DNS-серверам, обеспечивая резервное копирование информации. Это важно по нескольким причинам:

  • Повышает отказоустойчивость: если он выйдет из строя, вторичный сможет обрабатывать запросы.
  • Уменьшает нагрузку на основной сервер, так как вторичный DNS помогает распределять трафик.
  • Обеспечивает быстрое восстановление данных в случае сбоя.

Механизм передачи данных между ними называется передачей зоны (zone transfer) и осуществляется по протоколу AXFR (Authoritative Zone Transfer Request).

4. Контроль времени жизни записей (TTL)

Каждая DNS-запись содержит параметр TTL (Time to Live), который указывает, как долго другие могут хранить закэшированную информацию перед тем, как снова запросить её у DNS.

5. Обеспечение безопасности и защиты данных

Он поддерживает современные механизмы защиты, включая:

  • DNSSEC (Domain Name System Security Extensions) – предотвращает подмену DNS-записей злоумышленниками.
  • Защиту от DDoS-атак – некоторые используют фильтрацию вредоносных запросов и ограничение числа соединений.
  • Ограничение доступа – только авторизованные пользователи могут вносить изменения в конфигурацию DNS-зоны.

Отличие первичного DNS от вторичного? 

Рассмотрим основные различия между ними.

1. Основное различие: источник данных

  • Первичный DNS-сервер (Master DNS) — содержит оригинальные записи DNS и является единственным местом, где можно вносить изменения.
  • Вторичный DNS-сервер (Slave DNS) — копирует записи с первичного, но не может их изменять. Он регулярно получает обновления через механизм передачи зоны (zone transfer).

2. Роль в системе DNS

  • Первичный DNS отвечает за создание и хранение DNS-записей. Он выступает как основной источник правды.
  • Вторичный DNS дублирует данные с первичного и служит резервной копией в случае сбоя.

Таким образом, первичный управляет, второй страхует.

3. Где хранятся DNS-записи?

  • На первичном записи хранятся в локальном файле зоны, и он может их изменять.
  • На вторичном файлы зоны создаются автоматически, когда он получает копию данных от первичного.

4. Кто отвечает за обновление записей?

  • Изменения вносятся только на первичном.
  • Вторичный обновляется автоматически после изменения данных на первичном.

5. Производительность и нагрузка

  • Первичный DNS может испытывать высокую нагрузку, так как он обрабатывает не только запросы пользователей, но и обновления записей.
  • Вторичный DNS разгружает первичный, так как может сам отвечать на запросы, используя копию базы.

Услуги мобильной разработки

Узнайте цену

Почему используют как первичный, так и вторичный DNS 

Один из главных факторов — отказоустойчивость. Если он выходит из строя, пользователи не смогут получить доступ к веб-сайту, так как их запросы останутся без ответа. Однако, если в системе настроен вторичный DNS, он продолжит обслуживать запросы, обеспечивая бесперебойную работу домена. Например, если у компании настроены ns1.example.com и ns2.example.com (вторичный), и первый выходит из строя, то второй автоматически берёт на себя все DNS-запросы. Это предотвращает простои и делает работу стабильной.

Распределение нагрузки — ещё одна важная причина использования нескольких серверов. Первичный может испытывать высокую нагрузку, особенно если веб-сайт имеет большой трафик. Вторичный помогает снизить нагрузку, обрабатывая часть запросов. Например, крупные интернет-ресурсы, такие как Amazon или Google, получают миллионы запросов каждую секунду. Если бы у них был только один, он мог бы перегружаться и замедлять работу сайта. Использование нескольких серверов помогает оптимизировать нагрузку и повысить скорость работы.

Скорость обработки DNS-запросов также возрастает, если в сети используется несколько серверов, расположенных в разных частях света. Когда у домена есть несколько серверов, запрос пользователя направляется к ближайшему, что уменьшает время ожидания и ускоряет загрузку веб-страниц. Например, если первичный находится в США, а вторичный — в Европе, то пользователи из Европы будут получать ответ от ближайшего, а не ждать отклика от американского. Это значительно сокращает задержки и улучшает работу сайта.

Ещё одной причиной является соответствие требованиям доменных регистраторов и интернет-провайдеров. Большинство регистраторов требуют минимум два для регистрации домена, так как это повышает надёжность системы. Например, ICANN и большинство доменных зон, таких как .com, .net, .org, обязывают владельцев сайтов использовать минимум два. Это связано с тем, что резервные снижают вероятность сбоев и делают домен доступным даже при проблемах с основным.

Дополнительную защиту обеспечивает наличие вторичного DNS в случае атак или технических сбоев. Если сайт использует только один сервер, его легче вывести из строя, например, с помощью DDoS-атаки. Однако если есть несколько серверов, нагрузка распределяется между ними, и вероятность отключения сайта снижается. Например, в 2016 году крупнейшая DDoS-атака на DNS-провайдера Dyn вызвала сбои в работе Twitter, Reddit и Netflix. Однако компании, которые использовали несколько DNS-провайдеров и серверов, продолжили работу без перебоев.

С точки зрения безопасности, использование нескольких серверов также позволяет реализовать DNSSEC (DNS Security Extensions) — расширения безопасности для защиты от подмены DNS-записей. Обычно DNSSEC разворачивается как на первичном, так и на вторичном, что делает систему более защищённой.

Принцип взаимодействия первичного и вторичного DNS заключается в том, что администратор вносит изменения в записи на первичном, после чего вторичный получает обновления через механизм передачи зоны (zone transfer). После этого оба обрабатывают DNS-запросы, обеспечивая балансировку нагрузки и отказоустойчивость. Например, если пользователь запрашивает сайт example.com, его запрос сначала отправляется на первичный. Если он недоступен, то запрос автоматически переадресуется на вторичный, и сайт остаётся доступным.

Каким образом используется первичный DNS

  1. Реестр доменных записей:
    На первичном сервере хранятся все записи, связанные с доменом, такие как записи типа A (IP-адреса), MX (почтовые серверы), CNAME (псевдонимы) и другие. Эти записи определяют, как пользователи взаимодействуют с веб-сайтом или сервисами домена.
  2. Ответственность за изменения:
    Первичный сервер является тем местом, где администратор может вносить изменения в записи DNS. Например, если требуется обновить IP-адрес веб-сайта, сделать изменения в настройках почтового сервера или добавить новые поддомены, все изменения происходят на первичном DNS.
  3. Зона домена:
    Первичный управляет файлом зоны (zone file), который содержит список всех DNS-записей для конкретного домена. Этот файл имеет структуру, включающую записи, указывающие на другие серверы или ресурсы, связанные с доменом.
  4. Доступность и безопасность:
    Так как первичный хранит оригинальные данные, он должен быть защищен от несанкционированного доступа. Для защиты данных на нем могут быть использованы различные средства безопасности, такие как шифрование и DNSSEC (расширения безопасности DNS).
  5. Обработка DNS-запросов:
    Когда DNS-запрос поступает на первичный, он отправляет ответ в виде запрашиваемой записи. Если это прямой запрос к первичному, ответ будет обработан именно на нем. Однако чаще всего запросы от клиентов поступают через рекурсивные DNS-серверы или вторичные DNS-серверы.

Как происходит настройка основного DNS-сервера - этапы: 

Настройка первичного DNS-сервера включает несколько этапов, начиная от установки программного обеспечения до конфигурации зон и создания записей для доменов. Рассмотрим эти этапы:

  1. Выбор DNS-сервера: На первом этапе необходимо выбрать программное обеспечение для DNS-сервера. Среди популярных решений можно выделить:
    • BIND (Berkeley Internet Name Domain) — одно из самых распространённых решений для настройки DNS.
    • Microsoft DNS — DNS от Microsoft, который используется в системах Windows Server.
    • PowerDNS и Unbound — альтернативы для настройки DNS-серверов.
  2. В зависимости от операционной системы и инфраструктуры выбирается подходящее ПО.
  3. Установка DNS-сервера: После выбора программы нужно установить её на сервер. Для этого необходимо загрузить и установить соответствующее ПО, следуя инструкциям. Например, для BIND на Linux можно использовать команду apt-get install bind9 или аналогичную для вашей системы.
  4. Настройка конфигурационных файлов: Конфигурация DNS-сервера обычно происходит через редактирование файлов конфигурации, таких как named.conf в BIND. В этих файлах указывается информация о том, как сервер будет работать, какие зоны он будет обслуживать, какие разрешения и политики доступа будут установлены.
  5. Создание файла зоны (Zone File): Один из важнейших этапов настройки — создание файла зоны для домена. В файле зоны содержатся все необходимые записи DNS для домена, включая записи типа A (для указания IP-адресов), MX (для почтовых серверов), CNAME (для псевдонимов), а также SOA-запись (для определения данных о зоне).

Сбои в работе DNS и способы их устранение

Сбои в работе DNS могут привести к недоступности веб-сайтов или других сервисов, которые зависят от DNS-записей. Эти сбои могут быть вызваны различными причинами, и для их устранения важно понимать типичные проблемы и способы их решения.

  1. Проблемы с DNS-сервером: Одной из самых распространённых причин сбоев является недоступность DNS-сервера. Если первичный сервер выходит из строя, пользователи не смогут разрешить домен в IP-адрес. Для решения этой проблемы важно иметь настроенные вторичные серверы, которые возьмут на себя обработку запросов. В случае использования DNS-сервера на базе BIND или другого ПО необходимо проверять его состояние с помощью инструментов мониторинга и логов.
  2. Ошибки в настройке записей: Если в файле зоны присутствуют ошибки (например, неверные записи A или MX), это может привести к неправильной работе сайта или почтовых сервисов. Для устранения ошибок нужно тщательно проверять конфигурацию зоны и убеждаться, что все записи корректны. Инструменты, такие как dig или nslookup, позволяют проверить правильность записи DNS.
  3. Передача зоны (Zone Transfer) не работает: Иногда вторичные DNS-серверы не могут получить актуальные данные с первичного из-за неправильной настройки передачи зоны. Нужно убедиться, что на первичном сервере разрешена передача зоны для вторичных серверов и что IP-адреса вторичных серверов указаны верно.
  4. Проблемы с кэшированием: DNS-серверы и клиенты часто кэшируют результаты запросов. Если изменения в записях были сделаны недавно, а кэш не обновился, это может привести к тому, что старые данные продолжат использоваться. В таких случаях можно использовать команды для очистки кэша (например, rndc flush для BIND).
  5. Атаки на DNS (DDoS): Атаки типа DDoS могут перегрузить серверы, сделав их недоступными. В таких случаях важно использовать защиту от DDoS-атак, например, через облачные сервисы, которые могут фильтровать нежелательные запросы. Также следует рассмотреть использование нескольких серверов в разных географических точках для распределения нагрузки.

Заключение

Первичный DNS-сервер играет ключевую роль в системе доменных имен, обеспечивая правильную маршрутизацию запросов и управление записями для доменов. Его надежная настройка и правильное функционирование критически важны для бесперебойной работы веб-сайтов и онлайн-сервисов. Использование как первичного, так и вторичного DNS-серверов помогает обеспечить отказоустойчивость, распределение нагрузки и ускорение отклика. Важно также учитывать возможные сбои в работе DNS, регулярно проверяя настройки и обеспечивая безопасность сервера. Эффективная настройка и мониторинг DNS-системы позволяют минимизировать риски и гарантировать стабильную работу интернет-ресурсов.

Дмитрий Лукьянов, backend-разработчик

Найдем лучшее решение для вас!