Что такое DNS-сервер — объясняем простыми словами

Из этой статьи вы узнаете ряд нюансов работы глобальной сети. Осветим, что такое Domain Name System, как работает технология, какие DNS-серверы бывают и другие важные вопросы.

Что такое DNS

Прежде чем начать говорить о DNS-серверах, расскажем о самой технологии DNS (Domain Name System). DNS — это технология, которая позволяет браузеру вроде Firefox, Chrome или Edge найти запрошенный пользователем сайт по его имени.
Любой сайт в интернете фактически находится на каком-либо устройстве. Отдельный компьютер, подключенный к интернету, имеет индивидуальный номер, который называется IP-адресом. Он представляет собой набор из четырех чисел от 0 до 255. Благодаря этому адресу можно узнать, откуда загружается страница нужного нам ресурса.

IP-адрес устройства можно сравнить с номером мобильного телефона, а DNS — с телефонной книгой. Если говорить конкретнее, DNS — система доменных имен, которая обеспечивает связь между наименованием сайта и его цифровым адресом.
Иными словами, пользователь набирает доменное имя ресурса в адресной строке браузера, а DNS конвертирует его в IP-адрес и передает вашему устройству. После чего компьютер, находящийся по этому адресу, обрабатывает запрос и присылает информацию для открытия необходимой страницы сайта.

Структуру DNS можно сравнить с логическим деревом. Система содержит распределенную базу доменных имен — пространство, которое организовано по принципу иерархии. На верхнем уровне располагается корневой домен, к которому примыкают домены первого уровня. К каждому из них присоединяются домены второго уровня и так далее. 
Как работает DNS

Принцип работы DNS похож на поиск и вызов контактов из телефонной книги смартфона. Ищем имя, нажимаем «позвонить», и телефон соединяет нас с нужным абонентом. Понятно, что смартфон в ходе звонка не использует само имя человека, вызов возможен только по номеру телефона. Если вы внесете имя без номера телефона, позвонить человеку не сможете.
Так и с сайтом. Каждому имени сайта соответствует набор цифр формата ХХХ.ХХХ.ХХХ.ХХХ. Каждый октет адреса занимает ровно один байт, поэтому цифры актуальны только на отрезке от 0 до 255. Этот набор называется IP-адресом, примером реального IP-адреса является 192.168.0.154 или 203.113.89.134. Когда пользователь вводит в адресной строке браузера имя сайта, например google.com, компьютер запрашивает IP-адрес этого сайта на специальном DNS-сервере и после получения корректного ответа открывает сам сайт.

Зачем нужны DNS-серверы и какие они бывают

Основное предназначение DNS-серверов — хранение информации о доменах и ее предоставление по запросу пользователей, а также кэширование DNS-записей других серверов. Это как раз «книга контактов», о которой мы писали выше.
В случае кэширования все несколько сложнее. Дело в том, что отдельно взятый DNS-сервер не может хранить вообще всю информацию об адресах сайтов и связанных с ними IP-адресами. Есть исключения — корневые DNS-серверы, но о них позже. При обращении к сайту компьютера пользователя браузер первым делом проверяет локальный файл настроек DNS, файл hosts. Если там нет нужного адреса, запрос направляется дальше — на локальный DNS-сервер интернет-провайдера пользователя.
Локальный DNS-сервер в большинстве случаев взаимодействует с другими DNS-серверами из региона, в котором находится запрошенный сайт. После нескольких обращений к таким серверам локальный DNS-сервер получает искомое и отправляет эти данные в браузер — запрошенный сайт открывается. Полученные данные сохраняются на локальном сервере, что значительно ускоряет его работу. Поскольку единожды «узнав» IP-адрес сайта, запрошенного пользователем, локальный DNS сохраняет эту информацию. Процесс сохранения полученных ранее данных и называется кэшированием.

Если пользователь обратится к ранее запрошенному сайту еще раз, то сайт откроется быстрее, поскольку используется сохраненная информация. Правда, хранится кэш не вечно, время хранения зависит от настроек самого сервера.
IP-адрес сайта может измениться — например, при переезде на другой хостинг или сервер в рамках прежнего хостинга. Что происходит в этом случае? В этом случае обращения пользователей к сайту, чей IP-адрес поменялся, некоторое время обрабатываются по-старому, то есть перенаправление идет на прежний «айпишник». И лишь через определенное время (например, сутки) кэш локальных серверов обновляется, после чего обращение к сайту идет уже по новому IP-адресу.

Типы записей DNS-сервера

Одному домену могут подходить несколько сетевых адресов, например, интернет-сайт и почтовый сервер. Более того, каждое доменное имя содержит один или несколько поддоменов.
Все соответствия домена и его IP-адресов хранятся в файле на DNS-сервере, содержимое которого называется DNS-зона. Чтобы внести информацию в систему DNS, необходимо прописать ресурсные записи.
Различают несколько ключевых типов ресурсных записей, информация о которых хранится на DNS-сервере:
⦁    А — адрес веб-ресурса, который соответствует введенному имени домена.
⦁    MX — адрес почтового сервера.
⦁    CNAME — указание привязки аналога к собственному доменному имени. Чаще всего используется для прикрепления поддомена. Например, можно привязать веб-адрес www.site.ru к фактическому сайту для домена site.ru.
⦁    NS — адрес DNS-сервера, отвечающего за содержание прочих ресурсных записей.
⦁    TXT — любая текстовая информация о домене.
⦁    SPF — данные с указанием списка серверов, которым позволено отправлять письма от имени указанного домена.
⦁    SOA — исходная запись зоны, в которой указаны сведения о сервере, содержащем образцовую информацию о доменном имени. 

Зачем нужно прописывать DNS-серверы

Представьте, что вы только что зарегистрировали домен. Чтобы остальным серверам стала доступна информация о существовании вашего домена, необходимо прописать ресурсные записи. Первым делом нужно произвести настройку и прописать для домена DNS-серверы.
Серверы такого формата обновляются до 24 часов, в этот период сайт может не работать. Поэтому необходимо подождать сутки после того, как вы их прописали.

Зачастую такие серверы прописывают парами. У каждого домена существует один первичный и до 12 вторичных серверов. Это нужно для обеспечения надежности работы сайта. Если один из них полетит, то домен и ресурс будут функционировать.

Защита DNS-серверов от атак

В наши дни опасность воздействия хакеров на DNS приобрела глобальные масштабы. Ранее уже были ситуации атак на серверы такого формата, которые приводили к многочисленным сбоям в работе всемирной паутины, в особенности известных социальных сетей.
Наиболее опасными считают нападения на корневые серверы, хранящие данные об IP-адресах. Например, в историю вошла произошедшая в октябре 2002 года DDoS-атака на 10 из 13 серверов верхнего уровня.
Протокол DNS получает результаты по запросам с помощью протокола пользовательских датаграмм UDP. UDP использует модель передачи данных без соединений для обеспечения безопасности и целостности информации. Таким образом, большинство атак производятся на этот протокол с помощью подделки IP-адресов.
Существует несколько схем, настройка которых позволит защитить DNS-сервер от атак хакеров:
⦁    Использование технологии uRPF (Unicast Reverse Path Forwarding).
Суть состоит в том, чтобы определить возможность принятия пакета с конкретным адресом отправителя на указанном устройстве для передачи данных. Пакет проходит проверку и принимается в том случае, когда сетевой интерфейс, с которого он получен, предназначен для обмена информацией с адресатом данного пакета. В обратной ситуации пакет будет отброшен. Этот способ помогает выявить и частично отобрать фальшивый трафик, но не гарантирует надежную защиту от фальсификации. uRPF полагает, что данные отправляются на определенный адрес через неизменный интерфейс. Ситуация усложняется, если появляется несколько провайдеров.
⦁    Применение функции IP Source Guard.
В ее основе лежит технология uRPF и проверка DHCP-пакетов. IP Source Guard отслеживает DHCP-трафик в интернете и выясняет, какие IP-адреса получили сетевые устройства. Это позволяет выявить поддельный трафик на некоторых портах установки. После этого данные собираются и записываются в общую таблицу итогов проверки DHCP-пакетов. В дальнейшем IP Source Guard обращается к этой таблице, чтобы осуществить проверку пакетов, полученных коммутатором. Если IP-адрес пакета не совпадает с адресом источника, то пакет откладывается.
⦁    Использование утилиты dns-validator.
Эта программа контролирует передачу всех пакетов DNS, соотносит запрос с ответом и в случае расхождения названий отправляет уведомление пользователю.

Вывод

DNS-сервер хранит информацию о соответствии домена IP-адресу, а также содержит сведения об остальных ресурсных записях.
Распределенная система доменных имен была создана в начале 1980-х годов. До настоящего времени она обеспечивает взаимодействие с адресным пространством всемирной паутины. Вместе с тем технологии DNS регулярно совершенствуются. Например, в 2010 году в России был внедрен национальный кириллический домен первого уровня .рф.
Значительное внимание уделяется усилению безопасности системы и снижению чувствительности к перебоям в работе. В наши дни интернет является существенной частью жизни, поэтому стихийные бедствия, перепады напряжения в сети и отключение электроэнергии не должны влиять на его производительность.