Система доменных имен Internet. Немного истории и принципы построения иерархии имен.
Когда при деловом общении представители двух фирм обмениваются визитками, то в них (визитках) обязательно будут указаны адрес электронной почты и имя корпоративного Web-узла компании. При этом можно также услышать, как собеседники обмениваются "интернет-адресами" ("электронными адресами") компаний. Во всех выше перечисленных случаях так или иначе речь идет об использовании доменных имен.
В адресе электронной почты формально доменным именем можно считать то, что написано после символа коммерческого ат - "@". Например, в user@corp.ru доменное имя почтового узла - corp.ru.
Имя Web-узла - это доменное имя этого узла. Например, Web-узел компании Microsoft имеет доменное имя Microsoft.com.
В большинстве случаев при поиске информации в Сети мы перебираем доменные имена или следуем по ссылкам, в нотации которых опять же используются доменные имена.
Довольно часто наряду со словосочетанием "интернет-адрес" употребляют "доменный адрес". Вообще говоря, ни того, ни другого понятий в сетях TCP/IP не существует. Есть числовая адресация, которая опирается на IP-адреса, (группа из 4-ех чисел, разделенных символом ".") и Internet-сервис службы доменных имен (Domain Name System - DNS).
Числовая адресация удобна для компьютерной обработки таблиц маршрутов, но совершенно (здесь мы несколько утрируем) не приемлема для использования ее человеком. Запомнить наборы цифр гораздо труднее, чем мнемонические осмысленные имена.
Тем не менее, установка соединений для обмена информацией в Интернет осуществляется по IP-адресам. Символьные имена системы доменных имен - суть сервис, который помогает найти необходимые для установки соединения IP-адреса узлов сети.
Тем не менее, для многих пользователей именно доменное имя выступает в роли адреса информационного ресурса. В практике администрирования локальных сетей нередки ситуации, когда пользователи жалуются администратору сети на недоступность того или иного сайта или долгую загрузку страниц. Причина может крыться не в том, что сегмент сети потерял связь с остальной сетью, а в плохой работе DNS - нет IP-адреса, нет и соединения.
DNS существовала не с момента рождения TCP/IP сетей. Поначалу для облегчения взаимодействия с удаленными информационными ресурсами в Интернет стали использовать таблицы соответствия числовых адресов именам машин.
Авторство создания этих таблиц принадлежит доктору Постелю (Dr. Jon Postel - автор многих RFC - Request For Comments). Именно он первым поддерживал файл hosts.txt, который можно было получить по FTP.
Современные операционные системы тоже поддерживают таблицы соответствия IP-адреса и имени машины (точнее хоста) - это файлы с именем hosts. Если речь идет о системе типа Unix, то этот файл расположен в директории /etc и имеет следующий вид:
127.0.0.1 localhost 144.206.130.137 polyn Polyn polyn.net.kiae.su polyn.kiae.su 144.206.160.32 polyn Polyn polyn.net.kiae.su polyn.kiae.su 144.206.160.40 apollo Apollo www.polyn.kiae.su
Пользователь для обращения к машине может использовать как IP-адрес машины, так и ее имя или синоним (alias). Как видно из примера, синонимов может быть много, и, кроме того, для разных IP-адресов может быть указано одно и то же имя.
Напомним еще раз, что по самому мнемоническому имени никакого доступа к ресурсу получить нельзя. Процедура использования имени заключается в следующем:
сначала по имени в файле hosts находят IP-адрес,
затем по IP-адресу устанавливают соединение с удаленным информационным ресурсом.
Обращения, приведенные ниже аналогичны по своему результату - инициированию сеанса telnet с машиной Apollo:
telnet 144.206.160.40
или
telnet Apollo
или
telnet www.polyn.kiae.su
В локальных сетях файлы hosts используются достаточно успешно до сих пор. Практически все операционные системы от различных клонов Unix до Windows последних версий поддерживают эту систему соответствия IP-адресов именам хостов.
Однако такой способ использования символьных имен был хорош до тех пор, пока Интернет был маленьким. По мере роста Сети стало затруднительным держать большие согласованные списки имен на каждом компьютере. Главной проблемой стал даже не размер списка соответствий, сколько синхронизация его содержимого. Для того, что бы решить эту проблему, была придумана DNS.
DNS была описана Полом Мокапетрисом (Paul Mockapetris ) в 1984. Это два документа: RFC-882 и RFC-883 (Позже эти документы были заменены на RFC-1034 и RFC-1035). Пол Мокапетрис написал и реализацию DNS - программу JEEVES для ОС Tops-20. Именно на нее в RFC-1031 предлагается перейти администраторам машин с ОС Tops-20 сети MILNET. Не будем подробно излагать содержание RFC-1034 и RFC-1035. Ограничимся только основными понятиями.
Роль имени (доменного имени) в процессе установки соединения осталось прежним. Это значит, что главное, для чего оно нужно, - получение IP адреса. Соответственно этой роли, любая реализация DNS является прикладным процессом, который работает над стеком протоколов межсетевого обмена TCP/IP. Таким образом, базовым элементом адресации в сетях TCP/IP остался IP-адрес, а доменное именование (система доменных имен) выполняет роль вспомогательного сервиса.
Система доменных имен строится по иерархическому принципу. Точнее по принципу вложенных друг в друга множеств. Корень системы называется "root" (дословно переводится как "корень") и никак не обозначается (имеет пустое имя согласно RFC-1034).
Часто пишут, что обозначение корневого домена - символ ".", но это не так, точка - разделитель компонентов доменного имени, а т.к. у корневого домена нет обозначения, то полное доменное имя кончается точкой. Тем не менее символ "." достаточно прочно закрепился в литературе в качестве обозначения корневого домена. От части это вызвано тем, что в файлах конфигурации серверов DNS именно этот символ указывается в поле имени домена (поле NAME согласно RFC-1035) в записях описания ресурсов, когда речь идет о корневом домене.
Корень - это все множество хостов Интернет. Данное множество подразделяется на домены первого или верхнего уровня (top-level или TLD). Домен ru, например, соответствует множеству хостов российской части Интернет. Домены верхнего уровня дробятся на более мелкие домены, например, корпоративные.
В 80-е годы были определены первые домены первого уровня (top-level): gov, mil, edu, com, net. Позднее, когда сеть перешагнула национальные границы США появились национальные домены типа: uk, jp, au, ch, и т.п. Для СССР также был выделен домен su. После 1991 года, когда республики Союза стали суверенными, многие из них получили свои собственные домены: ua, ru, la, li, и т.п.
Однако Интернет не СССР, и просто так выбросить домен su из системы доменных имен нельзя. На основе доменных имен строятся адреса электронной почты и доступ ко многим другим информационным ресурсам Интернет. Поэтому гораздо проще оказалось ввести новый домен к существующему, чем заменить его.
Если быть более точным, то новых имен с расширением su в настоящее время ни один провайдер не выделяет (делегирует). Однако у многих существует желание возобновить процесс делегирования доменов в зоне SU.
Со списком доменов первого уровня (top-level) и их типами можно ознакомиться, например, в материале "Общая информация о системе доменных имен".
Как уже было сказано, вслед за доменами первого уровня(top-level) следуют домены, определяющие либо регионы (msk), либо организации (kiae). В настоящее время практически любая организация может получить свой собственный домен второго уровня. Для этого надо направить заявку провайдеру и получить уведомление о регистрации (см. "Как получить домен").
Далее идут следующие уровни иерархии, которые могут быть закреплены либо за небольшими организациями, либо за подразделениями больших организаций.
Часть дерева доменного именования можно представить следующим образом:
Рис.1. Пример части дерева доменных имен.
Корень дерева не имеет имени метки. Поэтому его обозначают как "". Остальные узлы дерева метки имеют. Каждый из узлов соответствует либо домену, либо хосту. Под хостом в этом дереве понимают лист, т.е. такой узел ниже которого нет других узлов.
Именовать хост можно либо частичным именем, либо полным именем. Полное имя хоста - это имя, в котором перечисляются слева направо имена всех промежуточных узлов между листом и корнем дерева доменного именования, при этом начинают с имени листа, а кончают корнем, например:
polyn.net.kiae.su.
Частичное имя - это имя, в котором перечислены не все, а только часть имен узлов, например:
polyn apollo.polyn quest.polyn.kiae
Обратите внимание на то, что в частичных (неполных именах) символ точки в конце имени не ставится. В реальной жизни программное обеспечение системы доменных имен расширяет неполные имена до полных прежде, чем обратиться к серверам доменных мен за IP-адресом.
Слово "Хост" не является в полном смысле синонимом имени компьютера, как это часто упрощенно представляется. Во-первых, у компьютера может быть множество IP-адресов, каждому из которых можно поставить в соответствие одно или несколько доменных имен. Во-вторых, одному доменному имени можно поставить в соответствие несколько разных IP-адресов, которые, в свою очередь могут быть закреплены за разными компьютерами.
Еще раз обратим внимание на то, что именование идет слева направо, от минимального имени хоста (от листа) к имени корневого домена. Разберем, например, полное доменное имя demin.polyn.kiae.su. Имя хоста - demin, имя домена, в который данный хост входит, - polyn, имя домена, который охватывает домен polyn, т.е. является более широким по отношению к polyn, - kiae, в свою очередь последний (kiae) входит в состав домена su.
Имя polyn.kiae.su - это уже имя домена. Под ним понимают имя множества хостов, у которых в их имени присутствует polyn.kiae.su. Вообще говоря, за именем polyn.kiae.su может быть закреплен и конкретный IP-адрес. В этом случае кроме имени домена данное имя будет обозначать и имя хоста. Такой прием довольно часто используется для обеспечения коротких и выразительных адресов в системе электронной почты.
Имена хоста и доменов отделяются друг от друга в этой нотации символом ".". Полное доменное имя должно оканчиваться символом ".", т.к. последняя точка отделяет пустое имя корневого домена от имени домена верхнего уровня. Часто в литературе и в приложениях эту точку при записи доменного имени опускают, используя нотацию неполного доменного имени даже в том случае, когда перечисляют все имена узлов от листа до корня доменного именования.
Следует иметь в виду, что доменные имена в реальной жизни достаточно причудливо отображаются на IP-адреса, а тем более на реальные физические объекты (компьютеры, маршрутизаторы, коммутаторы, принтеры и т.п.), которые подключены к сети.
Компьютер, физически установленный и подключенный к Сети в далекой Америке, может совершенно спокойно иметь имя из российского корпоративного домена, например, chalajva.ru, и наоборот, компьютер или маршрутизатор российского сегмента может иметь имя из домена com. Последнее, к слову сказать, встречается гораздо чаще.
Более того, один и тот же компьютер может иметь несколько доменных имен. Возможен вариант, когда за одним доменным именем может быть закреплено несколько IP-адресов, которые реально назначены различным серверам, обслуживающим однотипные запросы. Таким образом, соответствие между доменными именами и IP-адресами в рамках системы доменных имен не является взаимно однозначным, а строится по схеме "многие к многим".
Несколько последних замечаний были призваны обратить внимание читателя на тот факт, что иерархия системы доменных имен строго соблюдается только в самих именах и отображает только вложенность именования и зоны ответственности администраторов соответствующих доменов.
Следует также упомянуть о канонических доменных именах. Это понятие встречается в контексте описания конфигураций поддоменов и зон ответственности отдельных серверов доменных имен. С точки зрения дерева доменных имена не разделяют на канонические и неканонические, но с точки зрения администраторов, серверов и систем электронной почты такое разделение является существенным. Каноническое имя - это имя, которому в соответствие явно поставлен IP-адрес, и которое само явно поставлено в соответствие IP-адресу. Неканоническое имя - это синоним канонического имени. Более подробно см. "настройка BIND".
Наиболее популярной реализацией системы доменных имен является Berkeley Internet Name Domain (BIND). Но эта реализация не единственная. Так в системе Windows NT 4.0 есть свой сервер доменных имен, который поддерживает спецификацию DNS.
Тем не менее, даже администраторам Windows желательно знать принципы функционирования и правила настройки BIND, т.к. именно это программное обеспечение обслуживает систему доменных имен от корня до TLD (Top Level Domain).
44. Схема отбражения доменного имени в IP-адрес хоста.
45. Назначение транспортного протокола. Виды транспортных протоколов.
Транспортный уровень (англ. Transport layer) — 4-й уровень сетевой модели OSI предназначен для доставки данных. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: TCP, UDP, SCTP, RTP.
Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции, например, функции передачи данных без подтверждения приема, и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.
Некоторые протоколы транспортного уровня, называемые протоколами без установки соединения, не гарантируют, что данные доставляются по назначению в том порядке, в котором они были посланы устройством-источником. Некоторые транспортные уровни справляются с этим, собирая данные в нужной последовательности до передачи их на сеансовый уровень. Мультиплексирование (multiplexing) данных означает, что транспортный уровень способен одновременно обрабатывать несколько потоков данных (потоки могут поступать и от различных приложений) между двумя системами. Механизм управления потоком данных — это механизм, позволяющий регулировать количество данных, передаваемых от одной системы к другой. Протоколы транспортного уровня часто имеют функцию контроля доставки данных, заставляя принимающую данные систему отправлять подтверждения передающей стороне о приеме данных.
UDP (англ. User Datagram Protocol — протокол пользовательских датаграмм) — один из ключевых элементов Internet Protocol Suite (более известного как TCP/IP), набора сетевых протоколов для Интернета. С UDP компьютерные приложения могут посылать сообщения (в данном случае называемые датаграммами) другим хостам по IP-сети без необходимости предварительного сообщения для установки специальных каналов передачи или путей данных. Протокол был разработан Дэвидом П. Ридом в 1980 году и официально определен в RFC 768.
UDP использует простую модель передачи, без неявных "рукопожатий" для обеспечения надежности, упорядочивания или целостности данных. Таким образом, UDP предоставляет ненадежный сервис, и датаграммы могут прийти не по порядку, дублироваться или вовсе исчезнуть без следа. UDP подразумевает, что проверка ошибок и исправление либо не необходимы, либо должны исполняться в приложении. Чувствительные ко времени приложения часто используют UDP, так как предпочтительнее сбросить пакеты, чем ждать задержавшиеся пакеты, что может оказаться невозможным в системах реального времени. При необходимости исправления ошибок на сетевом уровне интерфейса приложение может задействоватьTCP или SCTP, разработанные для этой цели.
SCTP (англ. Stream Control Transmission Protocol — «протокол передачи с управлением потоком»), протокол транспортного уровня в компьютерных сетях, появившийся в2000 году в IETF. RFC 4960 описывает этот протокол, а RFC 3286 содержит техническое вступление к нему.
Как и любой другой протокол передачи данных транспортного уровня, SCTP работает аналогично TCP или UDP [1]. Будучи более новым протоколом, SCTP имеет несколько нововведений, таких как многопоточность, защита от SYN-flood атак, синхронное соединение между двумя хостами по двум и более независимым физическим каналам (multi-homing).
RTP (англ. Real-time Transport Protocol) работает на транспортном уровне и используется при передаче трафика реального времени. Протокол был разработан Audio-Video Transport Working Group в IETF и впервые опубликован в 1996 году как RFC 1889, и заменён в RFC 3550 в 2003 году.
Протокол RTP переносит в своём заголовке данные, необходимые для восстановления голоса или видеоизображения в приёмном узле, а также данные о типе кодирования информации (JPEG, MPEG и т. п.). В заголовке данного протокола, в частности, передаются временная метка и номер пакета. Эти параметры позволяют при минимальных задержках определить порядок и момент декодирования каждого пакета, а также интерполировать потерянные пакеты.
RTP не имеет стандартного зарезервированного номера порта. Единственное ограничение состоит в том, что соединение проходит с использованием чётного номера, а следующий нечётный номер используется для связи по протоколу RTCP. Тот факт, что RTP использует динамически назначаемые адреса портов, создаёт ему трудности для прохождения межсетевых экранов, для обхода этой проблемы, как правило, используется STUN-сервер.
Установление и разрыв соединения не входит в список возможностей RTP, такие действия выполняются сигнальным протоколом (например, RTSP или SIP протоколом).