Domeinnaamstelsel

Internet- en netwerkprotokolle
Toepassingvlak:	DNS FTP Gopher HTTP HTTPS IMAP IRC NNTP POP3 RTP SIP SMTP SNMP SSH SSL Telnet UUCP XMPP
Versendvlak:	DCCP SCTP TCP UDP
Netwerkvlak:	ARP ICMP IGMP IP(IPv4, IPv6) RARP
Dataskakelvlak:	ATM Ethernet FDDI PPP Token ring Wi-Fi
volgens die TCP/IP-model

Op die internet stoor die Domeinnaamstelsel (DNS) baie soorte inligting wat verband hou met 'n domeinnaam. Die belangrikste hiervan is dat dit die domein-naam ('n rekenaar se gasheernaam) na IP-adresse omskakel. Dit lys ook epos-uitruilbedieners wat epos vir elke domein aanvaar. Aangesien DNS 'n wêreldwye sleutelwoord-gebaseerde gids verskaf is dit 'n noodsaaklike komponent van die hedendaagse internet.

Gebruike

Die mees basiese gebruik van DNS is om gasheername (Engels: hostnames) na IP-adresse om te skakel. Eenvoudig beskou is dit baie soos 'n telefoongids. As 'n mens byvoorbeeld die internetadres vir en.wikipedia.org soek, kan DNS vir jou bepaal dat dit 66.230.200.100 is. DNS het bowendien ook ander belangrike gebruike.

Die belangrikste voordeel verbonde aan DNS is dat dit die toekenning bewerkstellig van internetbestemmings aan mense en organisasies wat onafhanklik is van die fisiese roetebepalingshiërargie wat deur die IP-adresse voorgestel word. Gevolglik kan internet skakel- en kontakinligting dieselfde bly ongeag die veranderinge in die netwerkopstelling en roetes waarlangs data versend word en verder kan dit in 'n menslik leesbare vorm geskryf word (soos "wikipedia.org") wat makliker onthou kan word as IP-adresse (soos bv. 66.230.200.100). Mense kan dus betekenisvolle URL'e en epos-adresse weergee sonder om hul te bekommer oor hoe die masjien dit gaan opspoor.

Die DNS versprei ook die verantwoordelikheid vir die toekenning van domein-name en hul assosiase met IP-netwerke deur gesaghebbende bedieners toe te laat vir elke domein sodat dié tred kan hou met sy eie veranderinge. Sodoende word die behoefte vermy vir 'n sentrale register wat voortdurend geraadpleeg en opgedateer moet word.

Geskiedenis van die DNS

Die praktyk om 'n naam te gebruik as 'n meer leesbare weergawe van 'n masjien se numeriese adres op 'n netwerk het selfs TCP/IP voorafgegaan en dateer uit die dae van ARPAnet. Destyds is 'n ander stelsel gebruik aangesien DNS eers in 1983 ontwikkel is, kort nadat TCP/IP vir die eerste keer uitgerol is. Met die ouer stelsel het elke rekenaar op die netwerk 'n lêer genaamd HOSTS.TXT gelees vanaf 'n rekenaar by 'n instansie genaamd SRI. Die HOSTS.TXT-lêer het die numeriese adresse met die ooreenstemmende naam verbind.

'n Hosts-lêer bestaan steeds op die meeste moderne bedryfstelsels, hetsy by verstek of deur konfigurasie, en stel gebruikers in staat om 'n IP-adres (bv. 192.0.34.166) te spesifiseer om vir 'n gasheernaam (bv. example.net) te gebruik, sonder om van die DNS gebruik te maak. Teenswoordig (2007) word die hosts-lêer hoofsaaklik gebruik om DNS-foute na te speur of om plaaslike IP-adresse met meer leesbare name te verbind. Stelsels wat op 'n hosts-lêer gebaseer is het inherente beperkinge aangesien elke rekenaar wat met 'n rekenaar wil kommunikeer waarvan die adres verander het hul hosts-lêer sal moet opdateer.

Die groei in rekenaarnetwerke het 'n meer skaalbare stelsel vereis: een wat 'n verandering in 'n gasheer se adres slegs op een plek opdateer. Ander rekenaars sal dan op 'n dinamiese wyse van die verandering bewus gemaak word deur middel van 'n kennisgewingstelsel.

Paul Mockapetris het DNS in 1983 ontwikkel en die eerste implentering daarvan geskryf. Die oorspronklike spesifikasie verkyn in RFC 882 en RFC 883. In 1987 is die DNS-spesifikasie opgedateer met die publikasie van RFC 1034 en RFC 1035. Verskeie meer onlangse kommentaarversoeke het verskeie uitbreidings op die kern DNS-protokolle voorgestel.

In 1984, het vier studente verbonde aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley - Douglas Terry, Mark Painter, David Riggle en Songnian Zhou - die eerste implementering vir Unix geskryf, en is daarna deur Ralph Campbell onderhou. In 1985 het Kevin Dunlap van DEC diet grootliks oorgeskryf en dit herdoop tot BIND. Mike Karels, Phil Almquist en Paul Vixie het BIND sedertdien onderhou. BIND is in die vroeë negentigs op die Windows NT beskikbaar gemaak.

Hoe die DNS teoreties werk

Domain-name, in 'n boom gerangskik, verdeel in sones wat elk bedien word deur 'n naambediener.

Die domein-naam ruimte bestaan uit 'n boomvormige datastruktuur van domein-name. Elke node of blaar van die boom het een of meer hulpbronrekords (Engels: resource records), wat inligtingbevat wat met die domein-naam verband hou. Die boom word in verskeie sones verdeel. 'n Sone bestaan uit 'n versameling van verbinde nodes wat bedien word deur 'n gesaghebbende DNS naambediener.

Wanneer 'n netwerk administrateur 'n ander administrateur beheer oor 'n deel van die domein-naam ruimte wil gee, kan hy beheer daarvan delegeer.

'n Program (resolver) soek die inligting op wat met die node verband hou. 'n Resolver kommunikeer met naambedieners deur standaard DNS-versoeke te stuur, en ontvang dan die anwoord vanaf die DNS. Die program itereer dikwels deur verskeie naambedieners om die benodigde inligting te kry. Ander resolver-programme werk eenvoudig deur slegs met 'n enkele naambediener te kommunikeer. Sulke resolver-programme maak staat op 'n rekursiewe naambediener om die inligting vir hulle te verkry.

Adresopsporingsmeganisme

Die programmatuur interpreteer die domein-naam segment vir segment, van regs na links deur van 'n iteratiewe soekprosedure gebruik te maak. Elke segment se ooreenstemmende DNS-bediener word geraadpleeg deur 'n wyser te verkry na die volgende bediener wat geraadpleeg moet word.

'n Rekursiewe DNS-program raadpleeg drie naambedieners om die adres vir www.wikipedia.org op te spoor.

Die proses soos dit oorspronklik voorsien is, is as volg (inadomain.example):

die plaaslike stelsel word vooraf opgestel met die bekende adresse van die root-naambedieners in 'n lêer met root wenke (Engels: root hints), wat periodies opgedateer moet word deur die plaaslike administrateur vanaf 'n betroubare bron om tred te hou met veranderinge wat mettertyd plaasvind.
een van die root-bedieners word geraadpleeg om die gesaghebbende bediener vir die volgende vlak (die topvlakdomein genaamd example) ondertoe te vind.
die tweede bediener word geraadpleeg vir die adres van die DNS-bediener wat meer besonderhede het oor die tweede vlak domein (inadomain.example).
die stappe word dan vir elke naamsegment herhaal totdat die uiteindelike IP-adres verkry word.

Die meegaande diagram verduidelik hoe die proses vir die gasheer www.wikipedia.org sal werk.

Die meganisme soos hierbo verduidelik het 'n tekortkoming: dit plaas 'n baie groot las op die versameling root-bedieners, deurdat een van hulle geraadpleeg moet word vir elke liewe soektog vir 'n adres op die netwerk. Gegewe hulle kritieke belang vir die funksionering van die stelsel sal so 'n swaar las op hulle 'n onoorkombare knyppunt vir die letterlik triljoene navrae tot gevolg hê en daarom word DNS in die praktyk effe anders geïmplementeer.

Lusafhanklikheid en "glue records"

Naambedieners waarna gedelegeer word, word volgens naam eerder as IP-adres gelys. Dit beteken dat die naambediener wat 'n naam probeer opspoor ook eers 'n ander DNS-navraag moet doen om die IP-adres van die bediener waarna dit verwys word op te spoor. Aangesien dit 'n lusafhanklikheid tot gevolg kan hê as die naambediener waarna dit verwys word in die domein val waarvoor die betrokke naambediener die gesaghebbende bron is, is dit ook soms nodig dat die naambediener wat delegeer ook die IP-adres van die volgende naambediener moet verskaf. Hierdie rekord word na verwys as 'n glue record.

Neem byvoorbeeld aan dat die subdomein en.wikipedia.org verdere subdomeine bevat (soos something.en.wikipedia.org) en dat die gesaghebbende naambediener hiervoor gevind kan word by ns1.en.wikipedia.org. 'n Rekenaar wat something.en.wikipedia.org probeer opspoor sal dus eers ns1.en.wikipedia.org moet opspoor. Aangesien ns1 ook onder die en.wikipedia.org subdomein val, vereis die opsporing van ns1.en.wikipedia.org dat en.wikipedia.org eers opgespoor word wat op sy beurt weer die opsporing van ns1.en.wikipedia.org vereis. Dit is dan juis die lusafhanklikheid waarna hierbo verwys word.

Die afhanklikheid word verbreek deur gebruik te maak van die "glue record" in die naambediener van wikipedia.org wat die IP-adres van ns1.en.wikipedia.org direk aan die aanvraer verskaf.

DNS in die praktyk

Wanneer 'n program (soos 'n webblaaier) probeer om die IP-adres van 'n domein-naam op te spoor, volg dit nie noodwendig die stappe soos in die Teorie-afdeling hierbo uiteengesit is nie. Om DNS in die praktyk te verstaan moet 'n mens eers die begrip van 'n kas (cache) verstaan.

Kas en "Time To Live"

Omdat 'n stelsel soos DNS 'n groot aantal versoeke tot gevolg het, het die ontwerpers gepoog om 'n meganisme daar te stel om die lading op indiwiduele DNS-bedieners te verlig. Ten einde hierdie doel te verwesenlik laat die DNS toe dat 'n kas geskep word (d.w.s. die plaaslike opname en daaropvolgende raadpleging van die resultate van vorige DNS-navrae) vir 'n gegewe tydperk na 'n suksesvolle antwoord verkry is. Die tydperk waarop so 'n "resolver" die DNS-antwoord in 'n kas stoor (oftewel die tydperk waartydens die DNS-antwoord geldig bly) word bepaal deur 'n waarde wat die "Time To Live" (TTL) genoem word. Die TTL word deur die administrateur van die bediener wat die antwoorde hanteer gestel. Die geldigheidsperiode kan wissel van etlike sekondes tot selfs weke.

Kastyd

'n Noemenswaardige gevolg van die verspreide kasargitektuur is dat veranderinge aan DNS nie altyd onmiddellik wêreldwyd toegepas word nie. Dit kan die beste met 'n voorbeeld verduidelik word: As 'n administrateur 'n TTL van 6 uur opgestel het vir die gasheer www.wikipedia.org en dan die IP adres vir www.wikipedia.org om 12:01 nm verander moet die administrateur in gedagte hou dat 'n persoon wat die vorige DNS-antwoord met die ou IP-adres in 'n kas gestoor het om 12:00 nm, eers weer die DNS-bediener sal raadpleeg om 6:00 nm. Die periode tussen 12:01 nm en 6:00 nm in hierdie voorbeeld word die kastyd genoem, en word gedefinieer as die tydsverloop vanaf die aanbring van die verandering, totdat die maksimum tyd deur die TTL verstryk het. Dit gee aanleiding tot 'n baie belangrike logistieke oorweging wanneer veranderinge aan die DNS gemaak word: nie almal sien noodwendig dieselfde bediener nie. RFC 1537 dra 'n paar basiese reëls oor vir die opstel van die TTL.

Die term propagation wat dikwels in hierdie verband gebruik word beskryf dus nie die impak van kasberging behoorlik nie. Dit impliseer dat wanneer 'n mens 'n verandering aan DNS aanbring dit op die een of ander manier na al die ander DNS-bedieners versprei word (in plaas daarvan dat DNS-bedieners 'n navraag sal doen wanneer benodig) en dat 'n mens beheer het oor die tydsverloop wanneer 'n rekord gekas word ('n mens beheer wel die TTL-waardes vir al die DNS-rekords in jou eie domein, buiten die NS-rekords en enige gesaghebbende DNS-bedieners wat jou domein-naam gebruik).