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All public Internet addresses must be registered with a Regional Internet Registry (RIR). Organizations can lease public addresses from an ISP. Only the registered holder of a public Internet address can assign that address to a network device.

1 Funci’on

• En Internet cada host p’ublico se identifica mediante su direcci’on IP.
• Las dirs IP nos son f’aciles de recordar para los humanos. Nosotros utilizamos mejor “nombres de hosts”.
• El DNS se encarga de traducir los nombres en sus correspondientes dirs IP [1].

2 Caracter’isticas

• RFC’s 1034 y 1035.
• El DNS es una base de datos distribuida (ning’un host servidor de DNS, tambi’en llamado servidor de nombres (name server), conoce todas las traducciones). Si esto no fuera as’i el sistema no escalar’ia porque:
  1. Existir’ia un ’unico punto de fallo.
  2. Ser’ia un cuello de botella.
  3. La base de datos con los registros DNS estar’ia alejada de la mayor’ia de los host de Internet.
  4. Una base de datos enorme, en continuo cambio, recaer’ia en una sola m’aquina y su mantenimiento ser’ia muy costoso.
• Los servidores DNS son habitualmente m’aquinas Unix que ejecutan el demonio BIND (Berkeley Internet Name Domain).
• Los servidores de nombres escuchan a trav’es del puerto 53.
• El DNS es un servicio cr’itico para el funcionamiento de Internet porque la mayor’ia de las aplicaciones que interactuan con humanos necesitan la resoluci’on de nombres constantemente.
• El DNS se implementa sobre el UDP.
• El tiempo de respuesta es ilimitado, aunque generalmente pequeño (d’ecimas de segundo). Esto tiene mucho que ver con que el DNS se base en el UDP (y ’este en el IP).

3 DNS architecture

• The Domain Name system uses a hierarchical system to create a name database to provide name resolution.

4 DNS Message Format

• All (client) queries and server responses,
• error messages and
• the transfer of resources records between servers

have the same message format:

5 Zonas, dominios y servidores autorizados

• Los nombres de dominio (domain names) o simplemente dominios son los nombres que reciben cada una de las zonas DNS (DNS zones) en las que ser organiza el DNS.
• Todos los hosts de una misma zona poseen el mismo dominio, es decir, todos los nombres de host (host names) de un mismo dominio tienen la misma “coletilla”. Por ejemplo, todos los hosts de la zona DNS asociada a la Universidad de Almer’ia pertenecen al dominio “ual.es”.
• Los nombres de dominio y los nombres de host se forman concatenando etiquetas (labels) con puntos (“.”). Ejemplo: “www.ual.es”.
• En cada dominio existe al menos un servidor de nombres autorizado (authoritative nameserver) que es el responsable de los registros DNS de dicho dominio. Por ejemplo, para el dominio “es” el servidor de nombres autorizado es “ns1.nic.es”:
  y para el dominio “ual.es” es “filabres.ual.es”:
  

6 Subzonas y delegaci’on de dominios

• Algunas zonas, como la asociada al dominio “es” son tan grandes (tienen dentro tantos hosts) que se dividen en subzonas para ser adeministradas m’as falcilmente. Ejemplo: “ual.es” es una subzona de “es”.
• Cuando el administrador de un dominio delega la administraci’on de un sub-dominio (como pasa entre “es” y “ual.es”), el servidor de nombres autorizado del dominio de m’as alto nivel (“es”) ya no mantiene los registros DNS para el sub-dominio (“ual.es”), que pasan a ser mantenidos por el servidor de nombres autorizado para el sub-dominio.

7 El mecanismo de resoluci’on

• Determina las dirs IP a partir de los nombres de dominio.
• Lo realizan los servidores DNS y los hosts¹ .
• Cuando un servidor DNS recibe una petici’on, primero busca en su cache el correspondiente registro DNS fresco. Si lo encuentra, lo sirve al host que le pregunt’o.
• Si no lo encuentra, entonces pregunta a otro servidor DNS situado en una zona DNS m’as alta en la jerarqu’ia DNS (dominio m’as corto). Para hacer esto, la inmensa mayor’ia de servidores DNS est’an configurados para consultar a un servidor de nombres ra’iz, aunque tambi’en es posible usar otro servidor DNS intermedio que funciona (al menos) como cach’e.
• Si todos los servidores DNS consultados han fallado al buscar el registro en sus cach’es, incluido el servidor DNS ra’iz, dicho servidor utiliza la etiqueta m’as a la derecha del nombre para determinar la dir IP del servidor de nombres autorizado del dominio de m’as alto nivel o TLD (Top Level Domain nameserver) asociado a dicho dominio. Por ejemplo, si una consulta asociada al hostname “www.ual.es” llega hasta un servidor de nombres ra’iz y en su cach’e no se encuentra el registro asociado, entonces pueden ocurrir dos cosas diferentes:
  1. Que el servidor de nombres ra’iz pregunte al servidor de nombres autorizado de m’as alto TLD, que obtenga de ’el el registro y que se lo entrege al host que le pregunta. Este tipo de respuesta se dice que es recursiva (v’ease la Figura 1).
  2. Que el servidor de nombres ra’iz responda al host que le pregunta con la dir IP del servidor de nombres autorizado de m’as alto TLD, para que sea el host que le pregunte directamente. Este tipo de respuesta se dice que es iterativa (v’ease la Figura 2).
• Mientras no se alcance el servidor de nombres autorizado para el dominio en cuesti’on o alguna de las cach’es almacene la resoluci’on, cada servidor DNS consultado sabr’a a que servidor preguntar porque conoce en qu’e nivel de la jerarqu’ia se encuentra y utilizar’a el siguiente sub-dominio de la forma en que se explicado en paso anterior para determinar a dicho servidor.

• Se puede obtener informaci’on de cualquiera de estos servidores DNS (al igual que de cualquier otro host de Internet) usando la base de datos “Whois”. Ejemplo:

8 Servidores autorizados y espejo

• Es raro encontrar que existe s’olo un servidor DNS autorizado para un determinado dominio ya que el DNS es un servicio cr’itico. T’ipicamente, s’olo en uno de ellos se da de alta los registros DNS y estos se copian de forma autom’atica en el resto de servidores autorizados. Cuando esto ocurre, se dice que todos ellos son servidores espejo, uno de otros.
• El DNS se configura para que el servidor DNS autorizado que finalmente atiende una consulta para el correspondiente domino se seleccione de forma aleatoria, de entre el servidor de nombres autorizado y el resto de servidores espejo. Esto se hace para distribuir la carga.
• Lo anterior se puede comprobar f’acilmente repitiendo dos veces la misma consulta y verificando que el orden en que aparecen los servidores de nombres autorizados va cambiando.

9 Servidores primarios y secundarios

• Cualquier servidor DNS puede ser primario o secundario. Esto s’olo depende del orden en que son seleccionados cuando se configura el IP de los hosts.
• Generalmente, por motivos de eficiencia, tanto el servidor de nombres primario como el secundario deber’ian estar cercanos al host. Por este motivo, suelen coincidir con el servidor DNS autorizado del dominio al que pertenece el host y con el resto de servidores DNS espejo.

10 Alias y nombres can’onicos

• Un host puede tener m’as de un nombre, uno can’onico y el resto alias. Esto se hace normalmente para concentrar sevicios.

  Podemos hacer que un mismo host sea servidor de correo electr’onico y de la Web. El nombre can’onico del host podr’ia ser “X.Y.Z” y su alias “www.Y.Z”. Por ejemplo, filabres.ual.es (el nombre can’onico) y www.ual.es (el alias) fueron durante un tiempo la misma m’aquina 150.214.156.2.

11 Los registros DNS

• Los registros DNS (DNS resource records) forman la base de datos DNS.
• Los registros DNS tienen (b’asicamente) 4 campos:

  (Nombre, Valor, Tipo, TTL)

  El campo TTL es el tiempo de vida del registro (en segundos) e indica cu’ando debe ser borrado de las cach’es de los servidores. Los otros campos dependen del valor que toma el campo Tipo:

  1. Si Tipo $==$ A, Nombre es un host (end device) y Valor es su dir. IP. Este tipo de registro se utiliza para una resoluci’on est’andar. Por ejemplo, cuando preguntamos por la dir IP de dali.ace.ual.es recibimos un registro con los datos:

     (dali.ace.ual.es, 193.147.118.56, A, TTL)

     Estos registros est’an de forma permanente en los servidores de nombres autorizados.

     Consultando la dir IP de www.ual.es:

     $ /usr/bin/host -t A www.ual.es  
     www.ual.es has address 150.214.156.62

  2. Si Tipo $==$ NS, Nombre es un dominio y Valor es su servidor de nombres autorizado. Por ejemplo, cuando queremos preguntar por el servidor de nombres autorizado para el dominio ual.es recibimos:

     (ual.es, filabres.ual.es, NS, TTL)

  3. Si Tipo $==$ CNAME (Canonical NAME), Nombre es un alias y Valor es su nombre can’onico. Por ejemplo, cuando queremos conocer el nombre can’onico del alias www.ace.ual.es recibimos:

     (www.ace.ual.es, dali.ace.ual.es, CNAME, TTL)

     Consultando el nombre can’onico de www.ace.ual.es:

     $ /usr/bin/host -t CNAME www.ace.ual.es  
     www.ace.ual.es is an alias for dali.ace.ual.es.

  4. Si Tipo $==$ MX (Mail eXchange), Nombre es un dominio de correo y Valor es el nombre can’onico del servidor de correo. Por ejemplo, cuando utilizamos el alias de correo ual.es en realidad mandamos el e-mail a smtp.ual.es porque el DNS constesta con:

     (ual.es, smtp.ual.es, MX, TTL)

     N’otese que una compañ’ia puede tener el mismo alias par su servidor de correo y para su servidor Web. Cuando estamos utilizando el correo electr’onico, el cliente DNS consultar’ia un registro DNS con Tipo $==$ MX. Sin embargo, para obtener el nombre can’onico del servidor Web, consultar’ia con Tipo $==$ CNAME.

     Consultando por el servidor de SMTP de la UAL:

     $ /usr/bin/host -t MX ual.es  
     ual.es mail is handled by 10 mail.rediris.es.  
     ual.es mail is handled by 2 smtp.ual.es.

  5. Si Tipo $==$ PTR (PoinTeR), entonces se est’a solicitando una resoluci’on inversa (reverse lookup) y el registro tiene la estructura (ejemplo):

     (2.156.214.150.in-addr.arpa, filabres.ual.es, PTR, TTL)

     Ejemplo de consulta:

12 Regional Internet Registries

• Controlan la asignaci’on de direcciones IP y los nombres de dominio de alto nivel.
• Actualmente existen 5 organismos de registro:
  1. American Registry for Internet Numbers (ARIN) (http://www.arin.net) para Am’erica del Norte.
  2. R’eseaux IP Europ’eens Network Coordination Centre (RIPE NCC) (http://www.ripe.net) para Europa, cercano Oriente y Asia central.
  3. Asia-Pacific Network Information Centre (APNIC) (http://www.apnic.net) para el resto de Asia y las regiones del Pac’ifico.
  4. Latin American and Caribbean Internet Address Registry (LACNIC) (http://www.lacnic.net) para Am’erica Latina y la regi’on del Caribe.
  5. African Network Information Centre (AfriNIC) (http://www.afrinic.net) para Africa.
• Estos organismos est’an coordinados por la Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) (http://www.icann.org).

References