Funcionamiento de las dns

El DNS se utiliza principalmente para la resolución de nombres, esto
es, decidir qué dirección IP pertenece a determinado nombre completo de
host.

Usos del DNS

El DNS se utiliza para distintos propósitos. Los más comunes son:

- Resolución de nombres: Dado el nombre completo de un host (por ejemplo blog.smaldone.com.ar), obtener su dirección IP (en este caso, 208.97.175.41).

- Resolución inversa de direcciones: Es el mecanismo inverso al anterior. Consiste en, dada una dirección IP, obtener el nombre asociado a la misma.

- Resolución de servidores de correo:
Dado un nombre de dominio (por ejemplo gmail.com) obtener el servidor a
través del cual debe realizarse la entrega del correo electrónico (en
este caso, gmail-smtp-in.l.google.com).

Por tratarse de un
sistema muy flexible, es utilizado también para muchas otras funciones,
tales como la obtención de * públicas de cifrado asimétrico y la
validación de envío de e-mails (a través de mecanismos como SPF).

Terminología básica

Antes
de proseguir, es necesario introducir algunos términos básicos para
evitar confusiones y ambigüedades. Otros términos más complejos serán
tratados más adelante.

- Host Name: El nombre de un host
es una sola "palabra" (formada por letras, números y guiones). Ejemplos
de nombres de host son "www", "blog" y "obelix".

- Fully Qualified Host Name (FQHN):
Es el "nombre completo" de un host. Está formado por el hostname,
seguido de un punto y su correspondiente nombre de dominio. Por
ejemplo, "blog.smaldone.com.ar"

- Domain Name: El nombre
de dominio es una sucesión de nombres concatenados por puntos. Algunos
ejemplos son "smaldone.com.ar", "com.ar" y "ar".

- Top Level Domains (TLD):
Los dominios de nivel superior son aquellos que no pertenecen a otro
dominio. Ejemplos de este tipo son "com", "org", "ar" y "es".

Arquitectura del DNS

El sistema DNS funciona principalmente en base al protocolo UDP. Los requerimientos se realizan a través del puerto 53.

El
sistema está estructurado en forma de "árbol". Cada nodo del árbol está
compuesto por un grupo de servidores que se encargan de resolver un
conjunto de dominios (zona de autoridad). Un servidor puede delegar en
otro (u otros) la autoridad sobre alguna de sus sub-zonas (esto es,
algún subdominio de la zona sobre la que él tiene autoridad). Un
subdominio puede verse como una especialización de un dominio de nivel
anterior. Por ejemplo, "smaldone.com.ar" es un subdominio de "com.ar",
que a su vez lo es del TLD "ar".

El siguiente diagrama ilustra esto a través de un ejemplo:



Los
servidores con autoridad sobre los TLD son los llamados "root servers"
(o "servidores raíz") del sistema. Estos son fijos, ya que rara vez
cambian, siendo actualmente 13.

Tomemos como ejemplo el dominio "com.ar". Este dominio pertenece al TLD "ar".

Los servidores con autoridad sobre el dominio "ar" son:

ns-ar.ripe.net
merapi.switch.ch
uucp-gw-1.pa.dec.com
uucp-gw-2.pa.dec.com
ns.uu.net
ns1.retina.ar
athea.ar
ctina.ar

En tanto que los servidores con autoridad sobre "com.ar" son:

merapi.switch.ch
relay1.mecon.gov.ar
ns.uu.net
ns1.retina.ar
athea.ar
ctina.ar

Podemos ver que ns.uu.net, ns1.retina.ar, athea.ar y ctina.ar tienen autoridad tanto sobre "com.ar" como sobre "ar".

El proceso de resolución de nombres

Cuando
una aplicación (cliente) necesita resolver un FQHN envía un
requerimiento al servidor de nombres configurado en el sistema
(normalmente, el provisto por el ISP). A partir de entonces se
desencadena el proceso de resolución del nombre:

1. El servidor de nombres inicial consulta a uno de los servidores raíz (cuya dirección IP debe conocer previamente).
2. Este devuelve el nombre del servidor a quien se le ha delegado la sub-zona.
3. El servidor inicial interroga al nuevo servidor.
4. El proceso se repite nuevamente a partir del punto 2 si es que se trata de una sub-zona delegada.
5. Al obtener el nombre del servidor con autoridad sobre la zona en cuestión, el servidor inicial lo interroga.
6. El servidor resuelve el nombre correspondiente, si este existe.
7. El servidor inicial informa al cliente el nombre resuelto.

Ilustremos esto con un ejemplo concreto. Supongamos que el navegador necesita resolver el nombre "blog.smaldone.com.ar".

1.
El sistema tiene configurado el servidor de nombres 200.49.156.3
(perteneciente al proveedor argentino Fibertel). Por lo tanto envía a
éste el requerimiento de resolver "blog.smaldone.com.ar".
2. El servidor de 200.49.156.3 envía la consulta root server 198.41.0.4.
3.
198.41.0.4 le informa que el servidor con autoridad sobre "ar" es
athea.ar, cuya dirección IP es 200.16.98.2. (En realidad, informa la
lista de todos los servidores con tal autoridad, pero para simplificar
el ejemplo tomaremos solamente uno.)
4. 200.49.156.3 envía nuevamente el requerimiento a athea.ar (el cual, recordemos, también tiene autoridad sobre "com.ar").
5. athea.ar responde que la autoridad sobre smaldone.com.ar la tiene ns1.mydomain.com cuya dirección IP es 64.94.117.213.
6. 200.49.156.3 envía ahora la consulta a ns1.mydomain.com.
7. ns1.mydomain.com informa que la dirección IP de "blog.smaldone.com.ar" es 208.97.175.41.
8. Finalmente, 200.49.156.3 devuelve este resultado a la aplicación que originó la consulta.

Mecanismos de caché

Cada
vez que un servidor de nombres envía una respuesta, lo hace adjuntando
el tiempo de validez de la misma (TTL o "tiempo de vida"). Esto
posibilita que el receptor, antes la necesidad de volver a resolver la
misma consulta, pueda utilizar la información previamente obtenida en
vez de realizar un nuevo requerimiento.

Esta es la razón por la
cual los cambios realizados en el DNS no se propagan instantáneamente a
través del sistema. Dependiendo de la naturaleza de los mismos (y de la
configuración de cada servidor), la propagación puede tardar desde
algunos minutos hasta varios días.
Correo electrónico y resolución de nombres

Normalmente
los usuarios de correo electrónico redactan su mensajes usando un
cliente de correo y enviándolo a través de un servidor SMTP provisto
por su ISP o a través de un sistema de correo vía web (webmail). En
cualquier caso, una vez que el mensaje es recibido por el servidor,
debe ser entregado al destinatario. Aquí interviene el sistema DNS:

1.
El servidor del emisor solicita al DNS (de acuerdo al mecanismo
analizado anteriormente), la entrada MX del dominio del receptor del
mensaje. MX significa "mail exchanger", esto es, el nombre del servidor
(o los servidores) encargado de recibir los mensajes destinados a
determinado dominio.
2. El DNS devuelve el FQHN y la dirección IP del mail exchanger.
3.
El servidor del emisor se conecta al puerto 25, mediante TCP, del
servidor del destinatario y entrega el mensaje según el protocolo SMTP.
4.
El proceso podrá continuar si el servidor receptor del mensaje no es el
último de la cadena. Existen servidores que actúan como "puertas de
enlace" o "gateas" de correo electrónico, y que se encargan de recibir
los mensajes de determinados dominios para luego enviarlos a otros
servidores.

Tipos de registro en un servidor de nombres

Un
servidor de nombres puede almacenar distinta información. Para ello, en
cada zona de autoridad dispondrá de entradas de distinto tipo. Entre
los más importantes se encuentran:

- A (Address): Este registro se utiliza para traducir nombres de hosts del dominio en cuestión a direcciones IP.
-
CNAME (Canonical Name): El nombre canónico es un alias para un host
determinado. (No define una dirección IP, sino un nuevo nombre.)
- NS (Name Server): Especifica el servidor (o servidores) de nombres para un dominio.
- MX (Mail Exchange): Define el servidor encargado de recibir el correo electrónico para el dominio.
-
PTR (Pointer): Especifica un "registro inverso", a la inversa del
registro A, permitiendo la traducción de direcciones IP a nombres.
-
TXT (Text): Permite asociar información adicional a un dominio. Esto se
utiliza para otros fines, como el almacenamiento de * de cifrado,
"DomainKeys" o "Sender Policy Framework".

Bind, "el" servidor de nombres

Prácticamente
el único software utilizado en los servidores de nombres de Internet es
bind ("Berkeley Internet Name Domain"), creado originalmente en la
Universidad de California, y actualmente propiedad del Internet Systems
Consortium.

Este programa, distribuido bajo una licencia libre,
es utilizado en prácticamente todos los sistemas Unix del mundo. Esto
ha sido considerado un problema de seguridad, al punto que se ha
propuesto la migración de algunos root servers a otro sistema, ya que
la aparición de algún problema de seguridad en bind podría implicar la
caída de todo el DNS de Internet.
Uso del DNS en una red local

Ya
en redes de tamaño medio (quizás más de 5 equipos) es conveniente la
utilización de DNS. Esto nada tiene que ver con el DNS de Internet
(aunque el servidor local puede estar vinculado a este sistema).

Básicamente, es conveniente montar un servidor local de DNS por los siguientes motivos:

- Agilizar el acceso a Internet:
Al tener un servidor de nombres en nuestra propia red local (que acceda
al DNS de nuestro proveedor o directamente a los root servers) se
agiliza el mecanismo de resolución de nombres, manteniendo en caché los
nombres recientemente usados en la red y disminuyendo el tráfico
hacia/desde Internet.

- Simplificar la administración de la red local:
Al contar con un DNS propio (ya sea uno o varios servidores de nombres)
es posible definir zonas locales (no válidas ni accesibles desde
Internet) para asignar nombres a cada uno de los hosts de la LAN. De
esta forma es posible, por ejemplo, referirnos a la impresora de red
como "hplaser.mired.local" en vez de "192.168.0.2" y a nuestro servidor
de correo interno como "smtp.mired.local" en vez de "192.168.0.3".
(Pensemos, por ejemplo, que ocurriría con las configuraciones de las
aplicaciones si un día decidimos cambiar el esquema de direcciones IP
de nuestra red.)

Problemas del DNS

El principal
problema que presenta el DNS es que, al estar basado en UDP (protocolo
de transporte que no garantiza la recepción de la información enviada),
tanto las consultas como las respuestas pueden "perderse" (por ejemplo,
a causa de congestionamiento en algún enlace de la red). Es común
apreciar cómo, en el caso de servidores y redes no muy bien
configuradas, la resolución de nombres se resiente sensiblemente ante
cualquier anomalía (saturación de tráfico o del servidor de nombres
local).

Otro inconveniente, que ya hemos hecho notar, es la
lentitud de la propagación de las modificaciones en el sistema,
producto de la propia arquitectura del mismo.

Pero quizás el
mayor problema no sea inherente al sistema mismo, sino a la pésima
configuración de los servidores de muchos ISP. Fibertel, el proveedor
que utilizo, es un notable ejemplo de esta falencia. Una buena solución
a esta situación es ejecutar un servidor de nombres en alguna PC de la
red local, de forma tal que se comunique directamente con los root
servers (evitando de esta forma pasar a través de los servidores de
nombres de nuestro proveedor).
Herramientas para aprender más

En
sistemas Unix el comando dig (ver "man dig") permite realizar
requerimientos "a mano" para poder investigar un poco más sobre el
funcionamiento del DNS y, cómo no, también para detectar y solucionar
problemas en la red.

Los usuarios de sistemas Windows disponen del comando nslookup (aunque no tan potente como dig), para el mismo propósito.