Конспект лекций «Компьютерные сети»
Содержание
- 1 Лекция 3
Лекция 3
Службы разрешения имен
- Файл hosts.txt – файл статического сопоставления имен компьютеров и их ip-адресов.
- Служба разрешения имен NetBIOS и ее реализация в Windows – WINS (Windows Internet Naming Service).
- Файл lmhosts – файл статического сопоставления NetBIOS-имен и ip-адресов.
- DNS' (Domain Name System) – стандартная служба разрешения имен в Интернет.
Файлы hosts и lmhosts находятся в C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\
Доменные имена компьтеров
Каждый компьютер в Интернете имеет свой IP-адрес – 4 числа от 0 до 255. Такой адрес удобен при маршрутизации, так как определяет месторасположение компьютера в сети Интернет, однако, такие числа совсем неудобны для восприятия пользователем. Более того, если, например, ваш email: sasha007@207.176.39.176 и ваша почтовая служба решила сменить сервер, то вместе с ним измениться и email.
Гораздо лучше, когда компьютер имеет мнемоническое имя, например, mail.ru, sasha007@mail.ru. Существует файл hosts (и в UNIX, и в Windows), в котором можно прописывать адреса серверов, с которыми вы регулярно работаете (кстати, именно его использование лежит в основе многих «ускорителей Интернета» — такие программы просто записывают адреса серверов, к которым вы обращаетесь, в файл hosts и при следующем обращении берут данные из него, не тратя время на запрос к DNS-серверу).
DNS — иерархическая структура имен. Существует «корень дерева» с именем "." (точка). Так как корень един для всех доменов, то точка в конце имени обычно не ставится, но используется в описаниях DNS. Ниже корня лежат домены первого уровня. Домены верхнего уровня разделяются на две группы: родовые домены и домены государств. К родовым относятся домены com (commercial — коммерческие организации), edu (educational — учебные заведения), gov (government — федеральное правительство США), int (international — определенные международные организации), net (network — сетевые операторы связи) и org (некоммерческие организации). За каждым государством в соответствии с международным стандартом ISO 3166 закреплен один домен государства. Ниже находятся домены второго уровня, например, sfedu.ru. Еще ниже — третьего (math.sfedu.ru) и т.д. Имена доменов нечувствительны к изменению регистра символов. Так, например, edu и EDU означают одно и то же. Обычно разрешается регистрация доменов длиной до 63 символов, а длина полного пути не должна превосходить 255 символов. Размер доменного имени ограничивается по административным и техническим причинам.
Структура доменов отражает не физическое строение сети, а логическое разделение между организациями и их внутренними подразделениями. Так, если факультеты компьютерных наук и электротехники располагаются в одном здании и пользуются одной общей локальной сетью, они, тем не менее, могут иметь различные домены. И наоборот, если, скажем, факультет компьютерных наук располагается в двух различных корпусах университета с различными локальными сетями, логически все хосты обоих зданий обычно принадлежат к одному и тому же домену.
Служба трансляции имен DNS
Клиенты DNS – специализированные библиотеки (или программы) для работы с DNS (в Windows – служба «DNS-клиент»).
Серверная сторона DNS – множество серверов имен, рассредоточенных по миру и осуществляющих поиск в распределенной базе данных доменных имен.
Порт сервера – 53.
Серверное ПО: Berkeley Internet Name Domain (BIND) (демон named), NSD (name server daemon), Windows DNS Server
Суть системы DNS заключается в иерархической схеме имен, основанной на доменах, и распределенной базе данных, реализующей эту схему имен. В первую очередь эта система используется для преобразования имен хостов и пунктов назначения электронной почты в IР-адреса, но также может использоваться и в других целях.
В общих чертах система DNS применяется следующим образом. Для преобразования имени в IР-адрес прикладная программа обращается к библиотечной процедуре, называющейся распознавателем, передавая ей имя в качестве параметра. Распознаватель посылает UDP-пакет локальному DNS-серверу, который ищет имя в базе данных и возвращает соответствующий IР-адрес распознавателю, который, в свою очередь, передает этот адрес вызвавшей его прикладной программе. Имея IР-адрес, программа может установить TCP-соединение с адресатом или послать ему UDP-пакеты.
Система DNS не только отыскивает IP-адрес по заданному имени хоста, но способна выполнять и обратную операцию, т.е. по IP-адресу определять имя хоста в сети. Многие веб- и FTP-серверы в сети Internet ограничивают доступ на основе домена, к которому принадлежит обратившийся к ним клиент. Получив от клиента запрос на установку соединения, сервер передает IP-адрес клиента DNS-серверу как обратный DNS-запрос. Если клиентская зона DNS настроена правильно, то на запрос будет возвращено имя клиентского хоста, на основе которого затем принимается решение о том, допустить данного клиента на сервер или нет.
Дополнительные функции DNS-сервера
- Поддержка псевдонимов серверов. Пример: mmcs.sfedu.ru, web.mmcs.sfedu.ru и web.mmcs.rsu.ru имеют один и тот же ip-адрес
- Поддержка почтового сервера домена.
- Распределение нагрузки между серверами.
- Кэширование (авторитетная и неавторитетная информация).
- Поддержка почтового сервера домена. Можно узнать ip-адрес почтового сервера в домене (используется при пересылке почты).
- Распределение загрузки между серверами. Одно доменное имя соответствует нескольким серверам, следовательно, по запросу служба может вернуть несколько IP–адресов. Наример, www.microsoft.com обслуживает несколько серверов. При этом первый по списку сервер меняется от запроса к запросу. Системы обычно берут первый IP-адрес. Загрузка происходит одновременно (то к одному серверу – то к другому), но мы, как пользователи, этого не замечаем.
Корневые серверы DNS — это серверы DNS, содержащие информацию о доменах верхнего уровня (edu, org, com, ru, …), конкретнее — указатели на серверы DNS, поддерживающие работу каждого из этих доменов.
Authoritative DNS-server — сервер, отвечающий за какую-либо зону.
Корневые серверы DNS обозначаются латинскими буквами от «A» до «М». Их всего 13 штук (+ куча зеркал). Они управляются различными организациями, действующими по согласованию с ICANN. Количество серверов ограничено в связи с максимальным объёмом UDP-пакета (большее количество серверов потребовало бы перехода на TCP-протокол для получения ответа, что существенно увеличит нагрузку).
У многих корневых серверов DNS существуют зеркала. В частности, российское зеркало сервера F расположено в РосНИИРОС. IP-адреса корневых DNS-серверов можно получить командой «dig. NS» (dig точка NS; точка – корневой домен).
The DNS Backbone DDoS Attacks have been several significant Internet events in which distributed denial of service attacks (DDoS) have targeted one or more of the thirteen DNS root servers. These attacks are extremely significant, as the root nameservers function as the Internet backbone, translating text-based Internet hostnames into IP addresses. As the nameservers provide this service for DNS lookups worldwide, attacks against the root nameservers are attempts to disable the Internet itself, rather than specific websites.
The first attack occurred on October 21, 2002, and lasted for approximately one hour. Of the thirteen servers, nine were disabled but the remaining four were able to cope. This was the second near-major failure of the root nameservers; the first large malfunction of them caused the failure of seven machines in July 1997, due to a technical problem. A second attack occurred on February 6, 2007. The attack began at 10:30 UTC, and lasted about five hours. Although none of the servers crashed, two of the root servers reportedly "suffered badly", while others saw "heavy traffic". The botnet responsible for the attack has reportedly been traced to the Asia-Pacific region. [2] There was some speculation in the press that the attack originated from South Korea. [3] On February 8, 2007 it was announced by Network World that "If the United States found itself under a major cyberattack aimed at undermining the nation’s critical information infrastructure, the Department of Defense is prepared, based on the authority of the president, to launch a cyber counterattack or an actual bombing of an attack source."[4]
Принципы работы DNS
Рассмотрим схему подачи запроса серверу. Студент Университета Станфорд с университетского компьютера пытается зайти на сайт воскресной школы мехмата sunschool.math.sfedu.ru. Чтобы определить IP-адрес компьютера sunschool.math.sfedu.ru, браузер студента вызывает DNS-клиент (resolver) – функцию API операционной системы. Она, используя IP-адрес локального DNS-сервера из настроек сети на компьютере студента, посылает запрос в виде UDP-пакета DNS-серверу (пусть сервер будет atalante.stanford.edu.
Предположим, что локальный сервер Станфордского университета имен не знает IP-адреса sunschool.math.sfedu.ru. Он посылает запрос одному из корневых серверов, адреса которых содержатся в его базе данных, пусть это будет f.root-servers.net.Таким образом получается рекурсивный запрос: DNS-клиент студента обращается к локальному DNS-серверу, а тот к корневому. Маловероятно, чтобы корневой сервер знал адрес хоста sunschool.math.sfedu.ru. Скорее всего, он даже не знает адреса сервера sfedu.ru, однако он должен знать все свои дочерние домены – домены верхнего уровня. Но продолжать рекурсию он не будет. Дело в том, что корневые домены сильно загружены запросами, поэтому сконфигирированы так, что возвращают список DNS-серверов, которые должны больше знать о sunschool.math.sfedu.ru – это DNS-серверы домена ru. Получив список DNS-серверов, локальный сервер Станфордского университета направляет запрос одному из серверов списка (обычно первому), например, ns.ripn.net. Тот тоже загружен и возвращает адреса DNS-серверов дочерней зоны sfedu.ru. Последние два запроса называются итеративными (от слова «итерация»). Затем локальный сервер Станфордского университета обращается к первому в списке серверу домена sfedu.ru. Пусть это будет ns.sfedu.ru. В данном примере оказалось, что он тоже не знает IP-адреса sunschool.math.sfedu.ru. DNS-сервер нашего университета не так загружен, как корневые серверы или серверы доменов верхнего уровня, поэтому его сконфигурировали выполнять рекурсивные запросы. Он обращается к серверу домена math.sfedu.ru – это ns.math.sfedu.ru, получает искомый IP-адрес и возвращает его в ответе локальному серверу Станфордского университета, который в свою очередь сообщает его компьютеру студента.
Когда записи ресурсов попадают на сервер имен Станфордского университета, они помещаются в кэш на случай, если они понадобятся еще раз. Однако, информация в кэше не является авторитетной, так как изменения в домене sfedu.ru не будут распространяться автоматически на все кэши, в которых может храниться копия этой информации. По этой причине записи кэша обычно долго не живут. В каждой записи ресурса присутствует поле Time_to_live. Оно сообщает удаленным серверам, насколько долго следует хранить эту запись в кэше.
Набор DNS-серверов в ответе на запрос все время один и тот же, однако, их последовательность в списке меняется от запроса к запросу, так как программы обычно берут первое имя из списка, то они обращаются к разным серверам. Таким образом нагрузка равномерно распределяется между DNS-серверами списка.
Структура DNS-сообщения
Запросы и ответы имеют один формат и состоят из:
- заголовка, включающего в себя идентификатор, размер сообщения, количество вопросов/ответов и т.д. (12 байтов);
- секции вопросов (название, тип);
- секции ответов (набор RR (resource record) — записей из БД DNS);
- секции полномочности, которая содержит ссылки на полномочные сервера («Не знаю, но знаю у кого спросить»);
- дополнительной информации (IP-адреса тех, у кого можно еще спросить).
Это часть описания DNS-протокола.
Результат, возвращаемый командой dig:
;; ->>HEADER<<-opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 42772 ;; flags: qr rd; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 7, ADDITIONAL: 7 ;; QUESTION SECTION: ;sunschool.math.sfedu.ru. IN A ;; AUTHORITY SECTION: ru. 172800 IN NS NS9.RIPN.NET. ru. 172800 IN NS AUTH60.NS.UU.NET. ru. 172800 IN NS NS.RIPN.NET. ru. 172800 IN NS NS5.MSK-IX.NET. ;; ADDITIONAL SECTION: NS.RIPN.NET. 172800 IN A 194.85.105.17 NS5.MSK-IX.NET. 172800 IN A 193.232.128.6 NS9.RIPN.NET. 172800 IN A 194.85.252.62 AUTH60.NS.UU.NET. 172800 IN A 198.6.1.181
dig @f.root-servers.net sunschool.math.sfedu.ru IN A — спрашиваем у одного из корневых серверов адрес воскресной школы мехмата. Сервер отсылает нас к DNS-серверам зоны ru. Секции ответов нет – она пустая, т.е. корневой сервер не знает адреса воскресной школы. Зато он знает у кого можно спросить еще. В дополнении указаны IP-адреса серверов, у которых можно спросить.
Сервер DNS для Linux
BIND (Berkeley Internet Name Domain) — программный пакет системы DNS для UNIX систем. Функции сервера DNS в этом пакете реализует программа named (от «name daemon»). На большинстве корневых серверов стоит BIND.
Конфигурационные файлы:
/etc/host.conf – определяются методы и порядок преобразования имен ОС Linux;
/etc/named.conf – опции программы named и список файлов, в которых находятся описания зон.
Пример файла /etc/host.conf
1 order hosts,bind 2 multi on
В первой строке указывается порядок преобразования имен хостов. Здесь операционной системе Linux указывается, что в первую очередь она должна обращаться к файлу /etc/hosts и искать хост там, а затем попытаться преобразовать имя с помощью системы DNS (bind), если не удалось этого сделать с помощью /etc/hosts.
Пример файла /etc/named.conf для кэширующего DNS-сервера
1 options {
2 directory "/var/named;
3 };
4
5 zone "." {
6 type hint;
7 file "root.cache";
8
9 };
10
11
12 zone "localhost" {
13 type master;
14 file "pri/localhost";
15 };
16
17 zone."0.0.127.in-addr.arpa" {
18 type master;
19 file "pri/127.0.0";
20 };
Дополнения к файлу /etc/named.conf с описанием зоны:
1 zone smallorg.org {
2 type master
3 file "pri/smallorg.org";
4 };
5
6 zone 0.163.192 in -addr.arpa {
7 type master;
8 file "pri/192.168.0";
9 };
Типы записей в базе данных DNS-сервера
DNS-сервер, отвечающий за имена хостов в своей зоне, должен хранить информацию о хостах в базе данных и выдавать ее по запросу с удаленных компьютеров. База данных DNS представляет собой текстовый файл, состоящий из исходных записей RR. Эти записи описывают компьютеры и их функции в локальной зоне. Для организации обмена информацией с удаленными серверами DNS на сервере Linux должно быть запущено программное обеспечение сервера DNS (обычно это программа named).
Прежде всего в базе данных сервера DNS должна быть объявлена зона (логический узел в дереве DNS-имён), за которую данный сервер несет ответственность. Далее в ней должны быть объявлены все хост-компьютеры, имеющиеся в зоне. И, наконец, в базе данных можно объявлять специальную информацию, касающуюся зоны (например, о серверах электронной почты и DNS-серверах). Формат записи базы данных был разработан таким образом, чтобы DNS-сервер мог почерпнуть из нее любую информацию, нужную для его работы. В таблице приведены основные типы исходных записей, которые могут присутствовать в базе данных DNS. База данных DNS в последнее время стала темой для дискуссий среди исследователей, так как многие хотят дополнить ее новыми возможностями и наряду с этим повысить уровень безопасности. В настоящее время в базу данных DNS постоянно вносятся новые типы записей. В таблице отражены лишь основные типы записей, которые необходимы для открытия и ведения новой зоны в базе данных DNS.
Зона и серверы имен
Файл описания зоны, содержит совокупность записей о ресурсах и доменах следующего (более низкого) уровня, расположенных в текущем домене. В каждой зоне должен быть как минимум один сервер имен. Каждому серверу имен известен адрес хотя бы одного родительского сервера имен.
