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6. Domain Name System (DNS)

P. Mockapetris. DOMAIN NAMES - CONCEPTS AND FACILITIES. RFC 1034. 1987.

P. Mockapetris. DOMAIN NAMES - IMPLEMENTATION AND SPECIFICATION. RFC 1035. 1987.

Abbildung von Systemnamen (hostname) auf IP-Adressen und umgekehrt: conan.informatik.uni-mannheim.de 134.155.96.10 134.155.96.48 pi4.informatik.uni-mannheim.de

verwendet alternativ TCP oder UDP

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DNS Name Space

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DNS Name Space

jeder Knoten (Node) hat einen Bezeichner (Label), der höchstens 63 Buchstaben lang ist

die Wurzel des DNS name space ist ein Knoten mit einem leeren Bezeichner

Groß-/Kleinschreibung wird nicht berücksichtigt

einen absolute domain name / fully qualified domain name (FQDN) erhält man, wenn man von einem Blatt des DNS name space zur Wurzel geht und dabei alle Bezeichner notiert; die Bezeichner werden mit einem „.“ voneinander getrennt

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DNS Top-Level Domains

die DNS top-level domains finden sich direkt unterhalb des DNS name space Wurzelknotens

sie werden in 3 Klassen eingeteilt: arpa - spezielle domain zur Abbildung von Adressen auf

DNS Namen (noch) sieben generic domains: com, edu, gov, int, mil, net,

org country / geographical domains: de, us, at, au, ...

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DNS Zones

DNS ist ein verteiltes System - kein System kennt alle DNS Einträge

die top-level domains werden zentral verwaltet, die Verwaltung der darunter liegenden Teilbäume wird delegiert

eine Zone ist ein Teilbaum des DNS name space, der unabhängig von anderen Teilbäumen administriert wird, die nicht vollständig in dieser Zone liegen

eine Zone kann wiederum in mehrere Zonen unterteilt werden

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DNS Zones

in jeder Zone gibt es: einen primary name server, hier wird die Abbildung von den

DNS Namen auf IP Adressen eingetragen, die in der Zone liegen

mehrere secondary name server, die als backup dienen und die ihre Informationen vom primary name server beziehen

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DNS Prinzipielles Vorgehen

ein client beauftragt einen der ihm bekannten name server mit der Adressabbildung

ist diese Abbildung bekannt, antwortet der name server sofort

wenn die Abbildung nicht bekannt ist, muß der name server einen anderen name server kontaktieren, der die Abbildung kennt

aber: nicht jeder name server kennt jeden anderen name server!

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DNS Prinzipielles Vorgehen

es gibt sogenannte root server im Internet: diese kennen alle name server, die für die top-level

domains verantwortlich sind eine liste gibt es von ftp.rs.internic.net unter

domain/root.zone der root server kann die Anfrage an entsprechende

name-server weiterleiten, die dann ihrerseits die Anfrage weiterleiten können

dies terminiert, wenn der name-server gefunden wurde, der für die eigentliche Abbildung verantwortlich ist (authoritative)

damit dieser Vorgang nicht wiederholt werden muss, werden Einträge vom name server in einem Cache gehalten

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DNS Prinzipielles Vorgehen

die Weiterleitung von name server zu name server kann rekursiv oder iterativ erfolgen: rekursiv: der kontaktierte name server fragt seinerseits nach

und gibt dann das Ergebnis der Anfrage an den anfragenden name server zurück

iterativ: der kontaktierte name server gibt nur die Adresse des name servers zurück, der für die weitere Adressabbildung kontaktiert werden sollte

die root server unterstützen meist nur den iterativen Modus, die anderen name server verwenden meist den rekursiven Modus

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DNS Paketformat

IP + UDP or TCP header

0 7 15 31

number of answer RRsnumber of questions

questions (variable number of questions)

authority (variable number of resource records)

answers (variable number of resource records)

number of authority RRs number of additional RRs

flagsidentification

additional information (variable number of resource records)

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DNS Paketformat

identification: ermöglicht es dem Sender, einer Anfrage die Antwort auf diese Anfrage von anderen Antworten zu unterscheiden (wie bei Ping!)

number of ... : Anzahl der Einträge in den jeweiligen Feldern variabler Länge

questions: ein oder mehr DNS Question Einträge (Anfrage nach Adressabbildung)

answers, authority, additional information: ein oder mehr resource record Einträge (Antwort auf eine Anfrage)

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DNS Paketformat

flags: query/response (1bit): 0=query, 1=response opcode (4 bits): 0=standard query, 1=inverse query, 2=server

status requests, ... authoritative answer (1 bit): 1= Antwort stammt von einem

authoritative name server truncated (1 bit): 1=UDP Paket wurde auf 512 Byte

Abgeschnitten (Paket war zu lang, TCP sollte benutzt werden!) recursion desired (1 bit): 1=Rekursion über die name-server wird

vom name-server durchgeführt, 0=der name-server liefert nur Informationen über den nächsten name-server zurück, der dann vom client selbständig kontaktiert werden muß

recursion available (1 bit): 1=der name server unterstützt rekursive Anfragen

return code (4 bits): 0=no error, 3=name error - DNS name wurde nicht gefunden, ...

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DNS Question

name (variable length)

0 7 15 31

classtype

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DNS Question

name: der DNS Name, der abgebildet werden soll, im Format [<label length><label>]*, wobei der letzte Eintrag eine label length von 0 hat (Wurzel Knoten).Beispiel 3www12uni-mannheim2de0

type: welchen Typ soll die Antwort haben? Beispiele: 1=IP Adresse (A Type), 12=Hostname (pointer query Type), ...

class: um welche Protokollfamilie geht es? 1=IP

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DNS Resource Record

domain name (variable length)

0 7 15 31

classtype

time-to-live

resource data length

resource data

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DNS Resource Record

name, type, class: wie bei DNS question

time-to-live: Anzahl an Sekunden, die die Antwort vom Empfänger gecached werden darf (meist 2 Tage)

resource data length: Länge des resource data Feldes (4 für IP)

resource data: Ergebnis der Abbildung (bei IP eine IP Adresse)

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DNS Beispiel für Client/Server Interaktion

Anfrage: questions:

• name: 3ftp2uu3net0• type: A• class: IN

alle anderen Felder sind leer Antwort:

questions: leer answers (ein resource record):

• name: 3ftp2uu3net0• type: A• class: IN• ttl: 345600• resource data: 192.48.96.9

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DNS Beispiel für Client/Server Interaktion

Antwort (Fortsetzung): authority (2 resource records):

• name: 2uu3net0

• type: NS (Name Server Type)

• class: IN

• resource data: 2ns2uu3net0

• 2. Eintrag analog!

additional information (2 resource records)• name: 2ns2uu3net0

• type: A

• class: IN

• resource data: 137.39.1.3

• 2. Eintrag analog!

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DNS Demo

wir untersuchen einen telnet Aufruf mit tcpdump

unter /etc/resolv.conf finden wir die Einstellungen für den Rechner: namesever domain - dieser String (z.B. informatik.uni-mannheim.de) wird

an nicht vollständige Domain Namen angehängt (z.B. conon), um diese zu vervollständigen

mit host können wir auf DNS von der Kommandozeile aus zugreifen (-v gibt detaillierte Infos):

$ host -v ftp.uu.net

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DNS Pointer Query

ein DNS Pointer Query wird von einem client verwendet, um zu einer IP Adresse den DNS Namen eines Systems zu erhalten

hierzu wird der in-addr.arpa Unterbaum des DNS name space benötigt

die Verantwortung für eine Zone beinhaltet automatisch auch die Verantwortung für den entsprechenden Unterbaum des in-addr.arpa Bereiches

z.B. uni-mannheim.de und 155.134.in-addr.arpa gehören zur Zone, für die die Universität Mannheim verantwortlich ist!

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DNS Pointer Query Beispiel

wir verwenden

$ host 134.155.48.96

und tcpdump, um ein Pointer Query in Aktion zu sehen

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DNS CNAME Resource Record

manche DNS Einträge sind „virtuell“ und werden nicht direkt auf eine IP Adresse abgebildet, sondern verweisen auf einen anderen DNS Namen

z.B. www.uni-heidelberg.de wird auf:www-uni.urz.uni-heidelberg.de abgebildet

dies ermöglicht es, daß der Eintrag unabhängig von einer IP Adresse bleibt

DNS unterstützt dies mit dem CNAME Resource Record, eine Antwort enthält dann im answers Teil zwei Einträge: die Abbildung auf den eigentlichen DNS Namen (CNAME resource record) und die Adresse (A resource record) dieses DNS Namens

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DNS CNAME Beispiel

$ host www.uni-heidelberg.de

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DNS Caching

um die Belastung des Netzes zu minimieren, werden Einträge in den DNS Servern gecached

jeder Eintrag hat eine ttl (wird als Antwort einer Anfrage mitgeschickt)

wenn die ttl auf 0 sinkt, wird der Eintrag im Cache gelöscht

die clients haben keinen cache (lohnt nicht, da ein client eine einzelne Anwendung ist, die i.d.R. nur eine kurze Laufzeit hat)

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DNS Implementierung

server: named unter UNIX

client (Java): InetAddress addr = InetAddress.getByName(String) InetAddress[] addrs = InetAddress.getAllByName(String) addr.getAddress() addr.getName()

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TCP vs. UDP

DNS funktioniert über TCP oder UDP

i.d.R. wird UDP verwendet, bei Paketverlust erfolgt Übertragungswiederholung nach timeout

TCP wird verwendet: wenn DNS Pakete größer als 512 bytes sind und daher

abgeschnitten werden (truncated option bit gesetzt) beim initialisieren von secondary name server durch die

Übertragung aller Informationen vom primary name server

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DNS Zusammenfassendes Beispiel - rlogin

rlogin erlaubt das Einloggen von einem rlogin client auf einen entfernten Rechner (rlogin server), dabei muß kein Paßwort angegeben werden, wenn der Rechner, von dem aus man sich einloggt, in einer Liste von vertrauenswürdigen Rechnern eingetragen ist (.rhosts).

diese Liste beinhaltet DNS Namen um festzustellen, ob der Verbindungswunsch von

einem vertrauenswürdiger Rechner kommt, wird ein pointer query durchgeführt

um sich vor Mißbrauch zu schützen, wird danach eine normale DNS Anfrage durchgeführt: eine der zurückgegebenen Adressen muß dann mit der IP Adresse des rlogin clients übereinstimmen

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DNS Zusammenfassendes Beispiel - rlogin

root nameserver

root nameserver

client‘s nameserver

server‘s nameserver

rloginclient

rloginserver

A?A?

NS

A?A

A

TCP

PTR?PTR?

NS

PTRPTR?

PTR A?

A

AA?