سیستم DNS
( Domain name system )
DNS یا سیستم نامگذاری حوزه ، یک روش سلسله مراتبی است که بانک اطلاعاتی مربوط به نامهای نمادین حوزه و معادل IP آنها را روی کل شبکه اینترنت توزیع کرده است و هر ایستگاه می تواند در یک رول منظم و سلسله مراتبی آدرس IP معادل با ایستگاه مورد نظرش را در نقطه ای از شبکه اینترنت پیدا کند؛ این سیستم در سال 1984 معرفی شد .
در DNS ، کل آدرسهای اینترنت درون بانکهای اطلاعاتی توزیع شده ای هستند که هیچ تمرکزی روی نقطه ای خاص از شبکه ندارد .
روش ترجمه نام بدین صورت است که وقتی یک برنامه کاربردی مجبور است برای بر قراری یک ارتباط ، معادل آدرس IP از یک ماشین با نامی مثل cs.ucsb.edu را بدست بیاورد، قبل از هر کاری یک تابع کتابخانه ای را صدا می زند؛ به این تابع کتابخانه ای “ تابع تحلیلگر نام “ گفته می شود .
تابع تحلیلگر نام ، یک آدرس نمادین راکه بایستی ترجمه شود، بعنوان پارامتر ورودی پذیرفته و سپس یک بسته در خواست به روش UDP تولید کرده و به آدرس یک سرویس دهنده DNS ( که به صورت پیش فرض مشخص می باشد ) ارسال می کند .
همه ماشینهای میزبان ، حداقل باید آدرس IP از یک سرویس دهنده DNS را در اختیار داشته باشند .
این “ سرویس دهنده محلی “ پس از جستجو، آدرس IP معادل با یک نام نمادین رابر می گرداند .
“ تابع تحلیلگر نام “ نیز آن آدرس IP را به برنامه کاربردی تحویل می دهد.
با پیدا شدن آدرس IP ، برنامه کاربردی می تواند عملیات مورد نظرش را ادامه بدهد .
همانگونه که اشاره شد بانک اطلاعات که اسامی حوزه اینترنت را تعریف کرده ، متمرکز نیست بلکه روی کل اینترنت توزیع شده است .
حال باید دید اسامی اینترنت چگونه سازماندهی می شود تا نهایتأ بتوان روش جستجو روی یک بانک اطلاعاتی توزیع شده را توضیح داد .
اسامی نمادین زیر را در نظر بگیرید:
WWW.president.ir یا WWW.bristol.edu
بدیهی است که نامهای حوزه همانند مثالهای بالا بدون مسمی و دلیل انتخاب نمی شوند بلکه اطلاعاتی ارزشمند برای جستجو در بانک اطلاعاتی توزیع شده نامهای نمادین در خود دارند.
بگونه ای که مشهود است یک نام حوزه از چند بخش مجزا که با علامت “.” از هم تفکیک شده ، تشکیل می شود .
هر کدام از این بخشها که “ سطح “ نام دارد به یک قسمت از بانک اطلاعاتی توزیع شده اشاره می نماید که به محدودتر شدن فضای جستجو کمک می کند .
برای تحلیل یک نام حوزه، سطوح از سمت راست به چپ تفکیک می شوند و در یک روند سلسله مراتبی، سرویس دهنده متناظر با آن سطح پیدا می شود .
فعلأ از بالاترین سطح که در سمت راست نام حوزه قرار می گیرد شروع می کنیم .
نامهای حوزه به هفت منطقه عمومی و حدود صد و اندی منطقه کشوری تقسیم بندی شده است .
حوزه سطح بالا بدین معناست که شما با یک نگاه ساده به انتهای آدرس نمادین ، می توانید ماهیت آن نام و سرویس دهنده متناظر با آن را حدس بزنید .
یعنی اگر انتهای نامهای حوزه متفاوت باشد منطقه جستجو برای یافتن آدرس IP معادل نیز متفاوت خواهد بود.
هفت حوزه عمومی که همه آنها سه حرفی هستند عبارتند از:
.org , .net , .mil , .int , .gov , .edu , .com
نامهای حوزه بسیار زیادی در اینترنت تعریف شده اند که هیچیک از حوزه های سه حرفی هفتگانه را در انتهای آنها نمی بینید.
معمولا در انتهای این آدرسها یک رشته دو حرفی مثل .ir یا .nl قرار گرفته است .
این رشته دو حرفی مخفف نام کشوری است که آن آدرس و ماشین صاحب آن نام ، در آن کشور واقع است .
هر حوزه می تواند به زیر حوزه های کوچکتری تقسیم شود .
بعنوان مثال نامهای مربوط به حوزه ژاپن با مخفف .jp به دو حوزه کوچکتر تقسیم می شود: .ac.jp یا .co.jp که اولی یک موسسه علمی و دانشگاهی و دومی یک موسسه بازرگانی یا تجاری را در ژاپن تعیین می نماید؛ یعنی محل جستجو برای ترجمه یک نام متفاوت خواهد بود .
بعنوان مثال آدرس زیر بسادگی قابل تحلیل است :
نامهای حوزه بسیار زیادی در اینترنت تعریف شده اند که هیچیک از حوزه های سه حرفی هفتگانه را در انتهای آنها نمی بینید.
بعنوان مثال آدرس زیر بسادگی قابل تحلیل است : cs.keio.ac.jp کشور : ژاپن هویت : دانشگاهی نام دانشگاه : keio نام دانشکده : کامپیوتر computer science برای سادگی در درک حوزه و زیر حوزه به نمودار زیر دقت کنید : حوزه های کشوری Root حوزه های عمومی .int .com .edu .gov .mil .org .net .ir.us .nl .ua .uk .jp در شکل قبل چگونگی شکسته شدن یک آدرس به زیر حوزه های کوچکتر به تصویر کشیده شده است.
با این ساختار برای ترجمه یک نام حوزه مثل robotic.ai.cs.sharif.edu ، عملیات از فایلی به نام “ ریشه ” شروع می شود؛ سپس آدرس ماشینی که فایل راهنمای .edu در آنجا واقع شده بدست می آید .
با مراجعه به چنین فایلی مجددا آدرس ماشینی که فایل راهنمای .sharif.edu در آنجا قرار دارد به دست می آید ؛ این روند تا رسیدن به آدرس IP معادل ادامه می یابد .
این عملیات در چند مرحله محدود تکرار می شود و با توجه به آنکه از پروتکل UDP استفاده می شود، تاخیر بحرانی نخواهد داشت .
دقت کنید شما نمی توانید هر نام دلخواه را برای شرکت یا سازمان خودتان انتخاب نمائید بلکه برای اینکار باید نام مورد نظر را ثبت نمائید؛ در غیر این صورت چنین آدرسی در اینترنت هویت نخواهد داشت.
برای ثبت آدرس باید به سایتهای ثبت کننده نام حوزه مراجعه کرده و تقاضای ثبت آدرس نمائید.
این موسسات ضمن ثبت و درج نام در بانک اطلاعاتی یکی از حوزه های سطح بالا، تضمین خواهند کرد که نام انتخابیتان درکل شبکه اینترنت منحصر بفرد باشد .
تکنیکهای پرس وجو در سرویس دهنده های نام : همانگونه که اشاره شد اسامی نمادین در شبکه اینترنت که خود در قالب حوزه ها و زیر حوزه ها سازماندهی شده اند در یک فایل متمرکز ذخیره نمی شوند بلکه روی کل شبکه اینترنت توزیع شده اند، به همین دلیل برای ترجمه یک نام به آدرس IP ممکن است چندین مرحله “ پرس وجو” صورت بگیرد تا یک آدرس پیدا شود.
طبیعی است که یک پرس وجو برای تبدیل یک نام حوزه همیشه موفقیت آمیز نباشد و ممکن است به پرس وجو های بیشتری نیاز شود یا حتی ممکن است یک آدرس نمادین اشتباه باشد و هیچ معادل IP نداشته باشد.
سه روش برای پرس وجوی نام در سرویس دهنده های نام وجود دارد : پرس وجوی تکراری( Iterative Query ) پرس وجوی بازگشتی ( Recursive Query ) پرس وجوی معکوس ( Reverse Query ) این سه روش را بررسی می کنیم : در “ پرس وجو های تکراری” قسمت اعظم تلاش برای تبدیل یک نام بر عهده سرویس دهنده محلی است؛ این DNS حداقل به آدرس ماشین Root ، به عنوان نقطه شروع نیاز دارد.
وقتی یک تقاضای ترجمه آدرس به سرویس دهنده محلی ارسال می شود در صورتی که قادر به ترجمه نام به معادل IP آن باشد، معادل آدرس IP نام مورد نظر را به تقاضا کننده بر می گرداند.( این حالت وقتی است که سرویس دهنده محلی قبلا آن نام را ترجمه و در یک فایل ذخیره کرده باشد.
) در غیر این صورت سرویس دهنده محلی خودش یک تقاضا برای DNS سطح بالا ارسال می کند .
این سرویس دهنده، آدرس ماشینی را که می تواند برای ترجمه نام مورد نظر مفید باشد، به سرویس دهنده محلی معرفی می کند؛ سرویس دهنده محلی مجددا یک تقاضا به ماشین معرفی شده در مرحله قبل ارسال میکند.
در این حالت هم سرویس دهنده نام می تواند در صورت یافتن آدرس IP معادل با آن نام حوزه ، آنرا ترجمه کند و یا آنکه آدرس سرویس دهنده سطح پایینتری را به او برگرداند.
این روند ادامه می یابد تا DNS نهائی نام مورد نظر را به آدرس IP ترجمه نماید.
برای درک بهتر از روند کار به شکل زیر دقت کنید .
در این مثال فرض شده است که یک برنامه کاربردی با فراخوانی “ تابع تحلیلگر نام ” ، تقاضای ترجمه نام www.microsoft.com را می نماید .مراحلی که انجام میشود به شرح ذیل است : در مرحله اول ، برنامه کاربردی با فراخوانی “ تابع تحلیل نام ” ، تقاضای ترجمه آدرس www.microsoft.com را برای سرویس دهنده محلی ارسال کرده و منتظر می ماند .
در مرحله دوم ، سرویس دهنده محلی از سرویس دهنده Root ( که حوزه های متفاوت را تفکیک می کند ) آدرس ماشین یک DNS که متولی حوزه .com است را سوال می کند .
در مرحله سوم ، آدرس سرویس دهنده مربوط به حوزه .com بر می گردد.
در مرحله چهارم ، سرویس دهنده محلی ، از ماشین معرفی شده در مرحله قبلی ، آدرس سرویس دهنده مربوط به حوزه microsoft.com را سؤال می نماید .
در مرحله پنجم، فهرستی از سرویس دهنده های DNSمربوط به mirosoft.com بر می گردد .
در مرحله ششم، سرویس دهنده محلی تقاضای ترجمه آدرس نمادین www.microsoft.com را از DNS متعلق به حوزه microsoft.com می کند.
در مرحله هفتم، معادل آدرس IP نام www.microsoft.com بر می گردد.
در روش پرس وجوی بازگشتی هرگاه برنامه ای بخواهد آدرس IP معادل یک نام مثل cs.yale.edu را بدست آورد بگونه ای که قبلا اشاره شد ، “ تابع سیستمی تحلیل نام ” را فراخوانی می کند .
این تابع یک ماشین را بعنوان سرویس دهنده محلی از قبل می شناسد و بنابراین تقاضای تبدیل نام را به روش UDP برای آن ارسال کرده ومنتظر جواب می ماند ( پاسخ نهایی DNS طبیعتاً باید حداقل شامل یک آدرس 32 بیتی معادل آدرس IP یک ماشین باشد) دو حالت ممکن است اتفاق بیفتد : ممکن است در بانک اطلاعاتی مربوط به سرویس دهنده محلی ، آدرس IP معادل با آن نام از قبل وجود داشته و بالطبع به سرعت مقدار معادل IP آن بر می گردد.
ممکن است در بانک اطلاعاتی سرویس دهنده محلی ، معادل IP آن نام وجود نداشته باشد.
مثلاً سرویس دهنده محلی در بانک اطلاعاتی خودش معادل آدرس IP نام cs.mit.edu را نداشته و طبیعتاً نمی تواند آن را ترجمه کند .
در چنین حالتی سرویس دهنده محلی موظف است بدون آنکه به تقاضا دهنده خبر بدهد، خودش رأساً به سرویس دهنده سطح بالاتر تقاضای ترجمه آدرس بدهد .
دراین حالت هم DNS سطح بالاتر بهمین نحو ترجمه آدرس را پیگیری می کند یعنی اگر معادل IP آن نام را داشته باشد آنرا بر می گرداند و در غیر اینصورت خودش از سرویس پایینتر تقاضای ترجمه آن نام را می نماید و این مراحل تکرار میشود .
در روش پرس وجوی بازگشتی ماشین سرویس دهنده محلی این مراحل متوالی را نمی بیند و هیچ کاری جز ارسال تقاضای ترجمه یک آدرس بر عهده ندارد و پس از ارسال تقاضا برای سرویس دهنده سطح بالا منتظر خواهد ماند.
باز هم تکرار می کنیم، روشی که DNS برای ترجمه آدرس بکار می برد می تواند بدون اتصال (UDP) باشد که این کار به سرعت عمل ترجمه آدرس می افزاید .
دقت کنید که در روش پرس وجوی تکراری نسبت به روش پر وجوی بازگشتی، حجم عمده عملیات بر عهده سرویس دهنده DNS محلی است و مدیریت خطاها و پیگیری روند کار ساده تر خواهد بود و روش منطقی تری برای بکارگیری در شبکه اینترنت محسوب می شود.
روش پرس وجوی بازگشتی برای شبکه های کوچک کاربرد دارد.
برای درک بیشتر این روش به شکل زیر دقت کنید .
برای فهم “ پرس وجوی معکوس ” فرض کنید حالتی بوجود بیاید که یک سرویس دهنده DNS ، آدرس IP یک ماشین را بداند ولی نام نمادین معادل با آن را نداند.
بعنوان مثالDNS مایل است بداند که چه نامی در شبکه اینترنت معادل با 195.13.42.7 می با شد .
در چنین حالتی مسأله کمی حادتر به نظر می رسد، چرا که برای ترجمه نامهای نمادین ، چون این نامها دارای حوزه هستند، تحلیل آدرسها ساده است ولی ترجمه آدرس IP به معادل نام حوزه، از چنین روابطی تبعیت نمی کند؛ بعبارت بهتر هیچ ارتباط مستقیم و متناظری بین آدرسهای IP و اسامی انتخاب شده در اینترنت وجود ندارد.
برای یافتن نامهای با یک آدرس IP باید یک جستجوی کامل و در عین حال وقت گیر انجام بشود .
روش کاربدین صورت است که سرویس دهنده محلی یک تقاضا برای DNS متناظر با شبکه ای که مشخصه آن در آدرس IP ، مشخص شده ، ارسال می کند .
بعنوان مثال آدرس IP شبکه را 138.14.7.13 در نظر بگیرید، آدرس کلاس B و مشخصه آن 138.14.0.0 است .
زمانی که موسسه ای یک کلاس IP ثبت می دهد یک سرویس دهنده DNS، متناظر با شبکه خود ایجاد کرده و آنرا نیز معرفی می کند.
سرویس دهنده محلی بایستی آدرس DNS متناظر با شبکه 138.14.0.0 را پیدا کرده و سپس برای آن یک تقاضا ارسال کند.
DNS مربوط به این شبکه، بر اساس زیر شبکه هایی که دارد این سؤال را از طریق سرویس دهنده های متناظر با هر زیر شبکه پیگیری می کند .
( چون هر زیر شبکه یک سرویس دهنده DNS مخصوص به خود دارد ) نهایتاً یک نام نمادین حوزه معادل با آن آدرس IP بر خواهد گشت .
ساختاربانک اطلاعاتی سرویس دهنده های نام ( DNS ) یک سرویس دهنده نام در دو قسمت سازماندهی می شود : پروسه سرویس دهنده : یک برنامه اجرایی است که تقاضاهای ترجمه نام از ماشین دیگر را گرفته و پردازش می کند و پاسخ مناسب را برای تقاضادهنده بر می گرداند.
قالب هر تقاضا در شبکه اینترنت ، استاندارد و مشخص است تا هر ماشینی فارغ از ساختار و سیستم عامل ، بتواند تقاضا بدهد و پاسخ دریافت کند.
بانک اطلاعاتی : در این بانک اطلاعاتی داده های لازم برای تحلیل یک نام نمادین ، ذخیره می شود.
هر سرویس دهنده می تواند بنابر روش مورد نظر خود، این بانک اطلاعاتی را ایجاد کرده و از آن استفاده کند.
بهمین دلیل ساختار این بانک اطلاعاتی در سرویس دهنده های گوناگون ، اندکی متفاوت است ولی تقریباً همه آنها از اصول یکسانی پیروی می کنند.
این بانک اطلاعاتی “ بانک رکوردهای منبع(Resource Record ) ” نام دارد که به اختصار “ فایل RR” می شود .
برای بالا بردن سرعت جستجو در این بانک اطلاعاتی، این فایل معمولاً در حافظه اصلی نگهداری می شود.( به همین دلیل برای ماشینهای سرویس دهنده نام ، حافظه زیاد و سریع پیشنهاد می شود.
)