Другими словами, корневые серверы являются распределенной и децентрализованной компьютерной системой, но это лишь транспорт, механизм доставки. Корневая зона DNS ими ретранслируется из единого центрального источника. Поэтому расхожее мнение о децентрализованной и никем в одиночку не управляемой DNS, которое часто можно встретить в интернетовских форумах, в корне неверно.
Ключевую роль в системе имен Интернета играют также серверы доменов первого уровня (например, RU), обеспечивающие распространение по всей Сети DNS информации о домене, находящемся в их зоне ответственности.
Все хитрые технологические решения в построении практически работающей DNS направлены на то, чтобы каждый из сотен миллионов разбросанных по всему миру компьютеров, подключенных к Интернету, имел возможность корректного преобразования адресов.
Важно понимать, что все серверы DNS делятся на два типа согласно основной роли, которую они играют. Одни отвечают за хранение и распространение информации о вверенном им домене в глобальной Сети, другиеза поиск информации о том или ином адресе DNS. Иногда обе роли могут быть объединены в одном физическом сервере, но использовать такую конфигурацию не рекомендуется.
Серверы, выполняющие поиск информации в DNS, призваны отвечать на запросы своих клиентов о тех или иных адресах. Ответы они ищут, опрашивая другие серверы DNS. То есть в рамках обеспечения работы сервиса доменных имен различные DNS-серверы обмениваются между собой информацией.
Серверы, опрашивающие DNS в поисках нужных адресов, называются рекурсивными резолверами (от англ. resolveрешать, решение, резолюция), или просто резолверами (также иногда используются термины «сопоставитель» и «рекурсор»).
С точки зрения пользователя и в сильно упрощенном виде алгоритм работы DNS-резолвера по поиску адресов сайтов можно описать следующим образом. Когда пользователь вводит в адресной строке браузера адрес сайта, например hat.nic.ru, компьютер выполняет запрос к тому или иному известному ему DNS-резолверу, спрашивая этот сервер о том, какой IP-адрес связан с «доменным адресом», указанным пользователем. В ответ сервер-резолвер DNS, проверив соответствие по своим внутренним таблицам или выполнив запрос к другим серверам, присылает искомый IP-адрес. Далее браузер устанавливает соединение с сайтом уже по IP-адресу.
По отношению к другим серверам DNS-резолвер выступает клиентом, так как отправляет запросы, на которые они отвечают с теми или иными данными. У резолвера есть и свои клиенты, для них онсервер. Это операционные системы на компьютерах, обслуживаемых данным резолвером. Например, в сети интернет-провайдера обязательно существует резолвер, обслуживающий его клиентов. Традиционно им является сервер, доступный изнутри сети по известному IP-адресу.
В ряде случаев работа DNS-резолвера, пытающегося выяснить IP-адрес, соответствующий заданному имени домена, начинается с запроса к одному из корневых серверов. Корневой сервер, конечно, не знает ответа для каждого из имен, существующих в Интернете, однако он может сообщить клиенту адреса тех серверов, которые располагают информацией об искомом имени, и клиент обратится к следующим серверам с тем же запросом. В этом и состоит рекурсия. Ниже мы разберем процесс подробно.
Попробуем проследить за запросами на простом примере. Предположим, что требуется определить IP-адрес, соответствующий домену www.nic.ru.
Сразу нужно обговорить пару важных моментов. Во первых, резолвер, занимающийся поиском имен, это обычно специальная программа, работающая на том или ином компьютере. Как мы разобрались, резолвер обрабатывает запросы вида «А какой адрес у www.nic. ru?», поступающие от других программ и компьютеров. Резолвер может быть и локальным, то есть работающим на том же компьютере, где, например, запущен браузер. Во-вторых, наиболее важные из резолверов (кэширующие DNS-серверы) обслуживают множество разных запросов и имеют собственный кэш адресов (особую память), в котором в течение определенного времени сохраняются ранее полученные из DNS сведения об адресации внутри доменов. Наличие такого кэшированияважнейшая особенность DNS, делающая эту систему распределенной и устойчивой к большим нагрузкам.
Вернемся к нашему примеру: получив запрос о www. nic.ru резолвер прежде всего проверит свой кэш; если там не удастся найти ответа на вопрос об адресе узла с именем www.nic.ru, то рекурсивный резолвер начнет опрос глобальной DNS с запроса к одному из корневых серверов. Конечно, корневой сервер не знает ответа на вопрос о www.nic.ru, но он сообщит резолверу адреса тех серверов, которые отвечают за доменную зону .ru, благо они содержатся в корневой доменной зоне. Серверы .ru в свою очередь отправят резолвер к серверам, отвечающим за .nic.ru, и те наконец ответят о www.nic.ru, то есть об адресе узла, соответствующего домену третьего уровня www.nic.ru. Вот так рекурсивно работает DNS.
Надо заметить, что сейчас на подавляющем большинстве пользовательских компьютеров используются так называемые глупые (dumb или stub в англоязычной литературе) или, если выразиться более корректно, «простые» резолверы, которые не умеют выполнять сложные рекурсивные DNS-запросы, требующие обхода множества серверов имен. Они целиком полагаются на тот или иной известный им «умный» резолверкэширующий сервер DNS, просто передавая свои запросы ему. Традиционно это сервер интернет-провайдера, обеспечивающего доступ к Сети. В такой конфигурации запросы к корневым серверам, а равно и к серверам, отвечающим за другие доменные зоны, выполняет сервер провайдера, делая за «глупого» всю сложную работу.
Беглое ознакомление с устройством глобальной DNS наводит на следующий вопрос: откуда только что подключенный к Интернету компьютер может узнать адреса корневых серверов? Обычно они задаются в специальных файлах, распространяемых в составе дистрибутивов операционных систем. А компьютер, программное обеспечение которого использует простой, «глупый» ре-золвер, может начать работать с глобальной DNS после того, как получит IP-адрес того или иного DNS-сервера. Этот IP-адрес указывается при начальной настройке операционной системы или при настройке сетевого соединения.
Здесь важно запомнить следующее: адреса корневых серверов требуются для работы полноценного рекурсивного резолвера, такой резолвер предоставляет интернет-провайдер (или другой сервис-провайдер); «глупый» резолвер, являющийся стандартным для большинства пользовательских компьютеров, нуждается в адресе хотя бы одного полноценного рекурсивного резолвера, которому он будет переправлять поступающие запросы.
Существуют автоматические методы настройки адресов DNS для пользовательских компьютеров, подключенных к локальной сети. Их подробное рассмотрение выходит за рамки книги. Ключевой момент тут простой: базовые адреса для работы DNS жестко задаются извне, но при этом никто не может помешать сделать нестандартные настройки, то есть, например, использовать какие-то другие корневые серверы. Именно здесь и коренится основа доменных войн (или так называемых войн DNS, приведших в конце 1990-х годов к серьезным изменениям в политике управления Сетью). Подробнее об этой основе и ее историческом значении рассказывается в главе 3.
Другой особенностью корневых серверов глобальной DNS является то, что изменение их IP-адресов (напомню, что именно по этим адресам компьютеры в Сети находят друг друга) очень большая проблема. Действительно, использовать DNS для первичного поиска адресов корневых серверов не получится, так как именно с обращения к ним начинается работа с самой DNS. Сохраненные в исходных настройках той или иной операционной системы компьютера IP-адреса корневых серверов очень сложно будет поддерживать в актуальном состоянии, если они начнут часто изменяться.
Посудите сами: разнообразных классов/типов/линеек/ версий операционных систем в лучшем случае насчитываются как минимум сотни. Дистрибутивы (наборы файлов, служащие для установки операционной системы на компьютер) также бывают самыми разными и сохраняются в неизменном состоянии годами. Что уж говорить про уже настроенное программное обеспечениеоно также не всегда обновляется, а если и обновляется, то далеко не оперативно. В итоге получается, что изменить IP-адрес корневого сервера не так трудно, но вот отследить и скорректировать все директивные упоминания старого адресазадача чрезвычайной сложности. Если такое произойдет, многие компьютеры продолжат обращаться по старому адресу корневого сервера и не смогут получить ответ. Впрочем, так как серверов несколько, возможна постепенная «миграция» адресов: не сумев установить соединение с одним из корневых серверов, компьютер, пытающийся работать с DNS, соединится с другим корневым сервером, адрес которого не изменялся, и получит возможность определить актуальные адреса всех 13, уже задействовав DNS.