Благодаря этому про существование корневого домена сейчас помнят только специалисты. Адреса сайтов с использованием DNS записываются в виде последовательности, отражающей данную иерархию имен. Чем выше уровень домена, тем правее он записывается в строке адреса. Разделяются домены точками. Разберем, например, строку www.info.nic.ru. Здесь домен www – это домен четвертого уровня, а другие упомянутые в адресной строке домены расположены в домене первого уровня RU. Например, info.nic.ru – это домен третьего уровня. Очень важно понимать, что привычный адрес сайта, скажем, www.test.ru, обозначает домен третьего уровня (www), расположенный внутри домена второго уровня test.ru.
Адресная строка с указанием корневого домена выглядит, например, так: site.test.ru. – здесь корневой домен (он не обозначен никакими буквами) отделен последней, крайней справа точкой.
Работу DNS в масштабах всего Интернета обеспечивает распределенная система из многих серверов, образующих собственную иерархию. Каждый такой сервер имеет свою зону ответственности, то есть за ним закреплен некоторый участок адресного пространства DNS, где он определяет соответствие IP-адресов и доменных имен, а также другие параметры систем адресации и работы сервисов, находящихся в этой доменной зоне. Например, ответственный сервер (специалисты называют его авторитативным) определяет, на какой сервер приходит электронная почта, предназначенная для адресов в домене.
Основываясь на специальных правилах «доверия» и используя особые протоколы, серверы глобальной DNS обмениваются между собой информацией об изменениях в адресации. При этом изменения, конечно, не отражаются на всех участвующих в процессе серверах моментально – напротив, для распространения информации об изменениях в адресации для того или иного домена по всему Интернету может потребоваться несколько суток. Это одна из ключевых особенностей системы, которую постоянно приходится учитывать инженерам, обеспечивающим работу информационных ресурсов в Глобальной сети. Так, если настройки адресации в доменной зоне изменились, это не означает, что все пользователи сразу станут работать с новыми настройками. Напротив, некоторое время в глобальной системе будут действовать и новые, и старые настройки. Если изменился IP-адрес сайта, то пользователи будут некоторое время попадать на узел, размещенный под старым адресом.
Среди всех разнообразных серверов DNS есть самые важные – это корневые серверы системы, обеспечивающие работу DNS в целом. Таких серверов 13, данные адресации на этих серверах контролируются техническим центром, входящим в структуру корпорации ICANN, управляющей адресным пространством Интернета (подробнее об ICANN и о ее регулирующей роли рассказано в отдельной главе книги).
Работа корневых серверов имен DNS – ключевой аспект современного Интернета. Если вдруг корневые серверы разом остановятся, то через некоторое время для рядового пользователя весь Интернет просто «погаснет»: ведь обыватель не умеет работать с ресурсами Сети без использования доменных имен. Не станет привычного веба, не будет электронной почты – то есть случится катастрофа.
Как нетрудно догадаться, корневые серверы распространяют сведения об адресации, заданной для корневой доменной зоны (корневого домена). Благодаря древовидной структуре доменной системы имен сведения из корневой зоны определяют вид всего дерева. То есть в конечном итоге от этой зоны зависит доступность любого домена глобальной DNS.
Итак, корневых серверов 13. Существует весьма неплохое объяснение тому, почему выбрано именно это популярное и многозначительное число. Дело в том, что некоторые технические ограничения протокола, используемого для передачи ответов системы доменных имен, требуют, чтобы пакет данных с информацией об адресах всех корневых серверов умещался в 512 байтов (ремарка для тех, кто хочет изучить вопрос подробнее: речь идет об одном UDP-пакете). В эти байты удается поместить данные лишь о 13 серверах.
Когда говорят о 13 серверах, то имеют в виду логические серверы c именами следующего вида: a.root-servers.net,
b. root-servers.net и т. д. вплоть до m.root-servers.net (и, например, такие IPv4-адреса: 198.41.0.4, 192.228.79.201, 202.12.27.33 и др.). На деле за каждым из этих имен и адресов скрывается довольно сложная компьютерная система, включающая в себя не один физический компьютер. Более того, используя специальную технологию, люди научились распределять по всему миру узлы корневых серверов, оптимизируя таким образом работу с ними для пользователей из самых разных уголков Земли.
Таблица 1. Корневые серверы, административная и технологическая структуры по состоянию на 18 января 2014 года (http://root-servers.org/)
Примечание. Изучая таблицу, обратите внимание на то, что серверы имеют один или два адреса (при этом второй адрес – IPv6), а еще на то, что некоторые из них включают в себя несколько десятков узлов. Как же так? Ответ кроется в технологии Anycast, которая позволяет распределять трафик, адресованный конкретному IP-адресу, по многим физическим компьютерам, находящимся в разных сетях. Использование Anycast требует специальных настроек на уровне интернет-провайдеров и точек обмена трафиком, поэтому применяется только в особых случаях. Рис. 1. Скриншот карты Google с отмеченными корневыми серверами DNS
Рис. 1. На карте показано географическое размещение корневых серверов. Источник: http://www.root-servers.net
Таким образом, технически корневая зона глобальной DNS обслуживается децентрализованной системой из множества физических серверов, расположенных в различных странах мира и физически управляемых различными организациями. Такая система сложилась исторически в результате заключения соглашений между многими заинтересованными сторонами. Очевидно, тут есть масса преимуществ: децентрализованная (в плане компьютерного обеспечения), распределенная по земному шару система надежнее и гибче, она масштабируется с меньшими сложностями, она лучше реагирует на изменения нагрузки. Кроме того, считается, что децентрализованный подход делает Интернет более демократичным.
Однако не стоит спешить с выводами о том, что корневая зона DNS – это децентрализованная система, не имеющая центрального управления. На первый взгляд такое замечание кажется парадоксальным: ведь только что мы выяснили, что корневых серверов множество и они не только принадлежат разным компаниями, но и находятся в разных странах мира. Вся хитрость в том, что одно дело – серверы, физические компьютеры, и совсем другое – данные, которые на этих компьютерах находятся.
Для сохранения целостности системы имен корневые серверы должны содержать одинаковую информацию о корневой зоне. Это очень важный момент, политическая составляющая которого никак не меньше технической. Поэтому вся распределенная система корневых серверов DNS получает сведения о корневой зоне из единственного источника. Этим источником является специальный защищенный скрытый сервер, находящийся под управлением компании из США VeriSign. Все корневые серверы по расписанию копируют сведения об адресации со скрытого сервера-источника и без изменений (это строго оговорено) передают данную информацию ее потребителям в Интернете.
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, другие – за 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.
