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2 Prof V. Vargas, IST Apontamentos sobre DNS 31/10/06, Pg 2 Servidores DNS {DNSServers.doc} Recordando os tempos anteriores à génese do DNS, será pacífico conceber a informação sobre as máquinas de um Domínio como um ficheiro "Excel-like", com ao menos duas colunas: Nome e Endereço-IP. Resolver um Nome particular, i.e., conseguir o endereço que corresponde a esse Nome resumir-se-á então num diálogo pergunta/resposta (query/reply) ao contentor desse ficheiro Deixando para mais tarde a estrutura desse ficheiro há que pôr-se a questão: onde armazená-lo? Uma resposta possível é: eleger um computador central para o efeito, situado algures neste planeta. Não custa intuir-lhe as desvantagens: 1) pensando nas perguntas provindas de milhões e milhões de pontos de acesso à Internet, seria tremenda a sobrecarga sobre esse Centro 2) seriam também significativos os atrasos pergunta-resposta, e ainda mais se elas atravessassem regiões congestionadas da Internet 3) a interligação de um host à Internet, ainda que relevante apenas para um pequenino número de parceiros algures, haveria que ser notificada ao Centro, para a pertinente actualização 4) e, last but not least, o eventual colapso do Centro significaria a paralisia de toda a Internet Preferível será um Sistema Distribuído: ao invés de reunir toda a informação em uma máquina, ela é disseminada por assim designados Servidores de Nomes (no que segue, e mais abreviadamente, Servidores), cada um armazenando uma quota parte, dita Zona, daquela informação. Em termos práticos, reparte-se o espaço de Nomes da Internet em várias Zonas disjuntas. Cada Zona cobre um ou mais Domínios conectados. A cada Zona, estão associados um, preferivelmente dois (ou mais) Servidores, com informação sobre os Domínios incluídos nessa Zona. Um deles, dito de primário, contém, num MasterFile em disco, informação completa sobre a Zona (incluindo os endereços dos Servidores das Zonas subordinadas, cfr adiante); os restantes Servidores dessa Zona, ditos secundários, obtêm uma cópia dessa informação; fazem-no regularmente a partir do primário - a intervalos de 3 horas, por ex.. O objectivo desta duplicação é, é claro, uma maior robustez: se um dos Servidores falhar, a sua informação ainda continua disponível nos demais Ainda para maior robustez, alguns dos Servidores poderão localizar-se fora da Zona. Eventualmente, um mesmo Servidor pode cobrir várias Zonas - sendo primário para algumas delas e secundário para as outras. (Nota: autores há que preferem as designações master e slave, que não primário e secundário). Um Servidor contendo a informação relativa a uma Zona é dito de Oficial (Authoritative) para essa Zona - e essa informação é dita de Oficial (vice-versa, a cada computador está associado ao menos um Servidor concreto - dito de Oficial para esse computador - onde está publicada a correspondente tradução Nome/Endereço). Cabem nessa designação - Servidor Oficial - tanto o Servidor primário (onde a informação é digitada pelo Administrador), como os Servidores secundários (para onde ela é transferida a partir daquele primário). Adicionalmente, cada Servidor conhece outros Servidores - que, pela Internet, pode interrogar para conseguir informação relativa a outras partes da Árvore; pode, ademais, conter cópias, refrescadas periodicamente (ou não), de Zonas pertinentes a outros Servidores. A delimitação da Zona, o número de Servidores e a sua localização, são da responsabilidade do seu Administrador. Os Domínios de Topo da Árvore de Nomes são administrados pelo NIC (Network Information Center, cfr este, entretanto, delega em outros a administração de Zonas específicas; e assim sucessivamente: cada Administrador pode repartir a sua Zona em Zonas subordinadas - e delegar em outros a sua Administração. Cada Zona é administrada independentemente das demais. Em particular, aquando da instalação de um novo computador, cabe ao Administrador inserir o respectivo par Nome/Endereço no Servidor primário dessa Zona. Notas: a materialização real do DNS utiliza ainda as seguintes Zonas especiais: - Zone Stub: Zona subordinada que contém apenas informação sobre os Servidores de uma Zona; - Zone cache/hint: lista dos Servidores-Raíz, isto é, Servidores Oficiais da raíz (".") da Árvore.

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4 Prof V. Vargas, IST Apontamentos sobre DNS 31/10/06, Pg 4 Resolução de Nomes {DNSServers.doc} Considere-se uma máquina querendo conhecer o endereço-ip (ou outra informação disponível) de uma outra máquina. De facto, é mais acertado afirmar que quem pretende conhecer o endereço é uma aplicação do Utilizador (www, , FTP, Telnet, etc.)! Por exemplo, quando o utilizador, no seu Programa de Navegação na Web (browser), digita é a esse browser que cabe converter o Nome em causa, no correspondente endereço. Para o efeito, faz-se entrar em jogo um resolver e um Servidor local. A materialização de ambos em Unix dá pelo nome de BIND (Berkeley Internet Name Domain, K. Dunlap, 1985). - O resolver é uma biblioteca de software a que aquelas aplicações acedem. Em unix, congrega gethostbyname - que requere o endereço correspondente a um dado Nome - e gethostbyaddr - que solicita o Nome que corresponde a um dado endereço. Em ambos os casos, ficam ocultos ao utilizador os detalhes da distribuição da informação pelos Servidores de Nomes. - Quanto ao Servidor local, ele, podendo sê-lo, não é necessariamente um Servidor primário ou secundário: é, isso sim, uma máquina que interage com os restantes Servidores para resolver o Nome que lhe é facultado pelo resolver. O Servidor local é especificado no ficheiro de configuração do resolver; e é especificado pelo seu endereço-ip, que não por um Nome! Por omissão (default), ele é o próprio computador (endereço-ip: ); mas pode configurar-se de outro modo. De uma maneira geral, cada ISP tem um Servidor local. No exemplo acima, a aplicação começa por passar ao resolver o Nome digitado (www.ist.utl.pt); o valor de retorno deve ser o correspondente endereço (e/ou outra informação disponível). O resolver, se comportar uma cache (cfr adiante), verifica, antes de mais, se esse Nome já lá se encontra; se o não encontrar, desencadeia o pertinente diálogo com o Servidor local: passa-lhe o Nome e (após os procedimentos adiante) recebe de volta tal endereço. Em qualquer caso, termina passando o endereço à aplicação - que já pode enfim tentar estabelecer a comunicação pretendida. Caching: Sublinhe-se: para estabelecer uma conexão-tcp (ou enviar um datagrama-udp), uma aplicação tem que perder tempo a obter o endereço remoto. Interessa, naturalmente, minimizá-lo; para isso, recorre-se a caching: quando o resolver recebe, do Servidor local, o endereço requerido, e na previsão de que ele possa vir a ser requerido mais tarde, ele é temporariamente salvaguardado em cache. É certamente mais eficiente relembrá-lo do que repetir o ciclo pergunta/resposta: poupa-se tempo e, ademais, evita-se sobrecarregar a rede e os Servidores remotos (cfr adiante) Será possível melhorar ainda mais a eficiência? Repare-se nos papéis do resolver e Servidor local: o resolver serve apenas uma aplicação (ou, quando muito, as aplicações correndo na máquina local) - mas o Servidor local é partilhado por todos os computadores que lhe acedem, está ao dispor de todos eles. Intui-se que será mais eficiente uma cache no Servidor local do que no próprio resolver. A solução particular em vigor num dado Sistema acabará, provavelmente, por ser a seguinte: 1) cache no Servidor local e 2) resolver sem cache (denominando-se então de StubResolver) ou um resolver com a sua própria cache (como já sucede com o Windows-2000). A que há a acrescentar que há já aplicações, nomeadamente alguns Web-browsers, que já têm, eles mesmos, a sua própria cache. Uma última palavra sobre a eficiência. Para a resolução de um Nome, não é absolutamente necessário o DNS: pode compôr-se um ficheiro local, seja hosts, com a tradução Nomes/Endereços; por mor de rapidez na resolução de um Nome, os computadores podem combinar ambos os métodos: ficheiro local de tradução e acesso ao Servidor local - para quando aquele falhar (i.e., não contemplar esse Nome). Um reparo final: os métodos de aumento da eficiência discutidos têm um preço: dados no ficheiro hosts e dados salvaguardados em cache são, é claro, Não-Oficiais (NonAuthoritative): eventualmente, estarão desactualizados. Como ultrapassá-lo?

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6 Prof V. Vargas, IST Apontamentos sobre DNS 31/10/06, Pg 6 Resolução de Nomes "Remotos" {DNSServers.doc} Quando a máquina remota cai sob a jurisdição do próprio Servidor local, ele mesmo devolve a informação pretendida; será o caso de a máquina mega.ist.utl.pt. pretender conhecer o endereço de i.e., de uma máquina sob a jurisdição do Servidor de ist.utl.pt.. Se, ao invés, a máquina remota é "desconhecida" do Servidor local, há que re-enviar a pergunta original para o Servidor do Domínio remoto (será o caso de a máquina alfa.inesc.pt. querer conhecer o endereço de a pergunta é re-enviada ao Servidor de ist.utl.pt.). Entretanto, tantos que são os Servidores na Internet, não é expectável que um Servidor local os conheça a todos - pelo que surge uma pergunta: como dar-lhe a conhecer o Servidor do Domínio da máquina remota? - Uma prática, dita recursiva, é: o Servidor local envia a pergunta ao Servidor do Domínio de topo da máquina remota (por ex., pt.); daí, ela é passada, de Servidor em Servidor intermédio (seguindo a Árvore de Nomes no sentido descendente), até chegar ao Servidor do Domínio da máquina remota; a resposta é devolvida e passada de Servidor em Servidor, em sentido inverso Eis os passos para lograr o endereço de 1) interrogar o Servidor de pt. - que interrogaria o Servidor de utl.pt. - que interrogaria o Servidor de ist.utl.pt. - que devolveria o endereço de - Uma alternativa, dita iterativa, é: o Servidor interrogado limita-se a referir ao Servidor local um outro Servidor a que ele mesmo deve subsequentemente re-dirigir a pergunta Agora, os passos para conhecer o endereço de seriam: 1) interrogar o Servidor de pt. - que devolveria o endereço do Servidor de utl.pt.; 2) interrogar este último - que devolveria o endereço do Servidor de ist.utl.pt.; 3) interrogar este último - que devolveria o endereço de Em ambas as alternativas, o Nome é interpretado da direita para a esquerda: há que consultar, primeiro, um Servidor do Nível de Topo, pt.; depois, um Servidor de 2º Nível, utl.pt.; depois, um Servidor de 3º Nível, ist.utl.pt.; e assim por diante Repare-se: em qualquer das alternativas, o pontapé-de-partida é inquirir o Servidor do Domínio de topo da máquina remota em causa (no caso, pt.); para isso, o Servidor local precisa de conhecer o seu endereço Eis como isso se resolve na prática: há, no planeta, para cima de uma dúzia de Servidores-Raíz (Root-Servers); todos eles primários, contêm os endereços de todos os Servidores de Domínios de topo. No arranque, um Servidor local recolhe, do disco, os endereços desses Servidores-Raíz; e, interrogando um deles, pode vir a conhecer os endereços dos Servidores de todos os Domínios de topo. Refira-se que muitos dos Servidores-Raíz suportam anycast (o mesmo endereço é partilhado por várias máquinas espalhadas pelo planeta): emitido o pedido pelo Servidor de topo, a Rede determina o Servidor-Raíz, provavelmente o geograficamente mais próximo, a quem o irá entregar. Cuidados por mor de eficiência: 1) O Servidor local pode utilizar as duas alternativas acima: a iterativa ao dirigir-se ao Servidor-Raíz, e, depois, a recursiva ao interrogar o Servidor de topo. 2) No retorno, desde o Servidor do Domínio remoto até ao Servidor local, a tradução Nome/Endereço pode ser "cached" nos Servidores intermédios. 3) Se, para uma Zona, se conhecem os seus vários Servidores, uma política será: interrogar um, depois outro e outro até ter uma estimativa dos correspondentes round-trip-time, e, a partir daí, interrogar o que corresponde ao menor deles. Cuidados por mor de robustez: 1) O Servidor local deve associar um timeout a cada pergunta; se a resposta demorar, ele poderá tentar outra vez; deverá então escolher outro Servidor e assim sucessivamente, até chegar a resposta ou expirar o timeout do conjunto de tentativas. 2) Pode utilizar-se um Nome em (quase) todos os "sítios" onde um endereço-ip seria pertinente; exceptua-se a identificação de um Servidor de Nomes. É que, ao interrogar-se um Servidor, ele pode referir um Servidor (do nível inferior) contido no Domínio de que ele é Servidor Oficial; se se devolvesse apenas o seu Nome, ocultando o seu endereço, ficar-se-ia num ciclo vicioso (circular dependency) irresolúvel! 3) Vice-versa (mas nem sempre com o resultado em vista), pode usar-se um endereço-ip ao invés dum Nome, mormente se se suspeita que o DNS não está nos seus melhores dias (quiçá em virtude de um ataque "bem sucedido" aos Servidores-Raíz existentes) Eis exemplos: ping ; mailto

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