Title: Theorie
Course: Domain Name System V1.0.1 > Section: Domain Name System Version 1.0.1

Überblick

Das DNS funktioniert ähnlich wie eine Telefonauskunft. Der Benutzer kennt die Domain (den für Menschen merkbaren Namen eines Rechners im Internet) – zum Beispiel example.org. Diese sendet er als Anfrage in das Internet. Die Domain wird dann dort vom DNS in die zugehörige IP-Adresse (die „Anschlussnummer“ im Internet) umgewandelt – zum Beispiel eine IPv4-Adresse der Form 192.0.2.42 oder eine IPv6-Adresse wie 2001:db8:85a3:8d3:1319:8a2e:370:7347 – und führt so zum richtigen Rechner.

Das DNS ist ein weltweit auf Tausenden von Servern verteilter hierarchischer Verzeichnisdienst, der den Namensraum des Internets verwaltet. Dieser Namensraum ist in sogenannte Zonen unterteilt, für die jeweils unabhängige Administratoren zuständig sind. Für lokale Anforderungen – etwa innerhalb eines Firmennetzes – ist es auch möglich, ein vom Internet unabhängiges DNS zu betreiben.

Hauptsächlich wird das DNS zur Umsetzung von Domainnamen in IP-Adressen (forward lookup) benutzt. Dies ist vergleichbar mit einem Telefonbuch, das die Namen der Teilnehmer in ihre Telefonnummer auflöst. Das DNS bietet somit eine Vereinfachung, weil Menschen sich Namen weitaus besser merken können als Zahlenketten. So kann man sich einen Domainnamen wie example.org in der Regel leichter merken als die dazugehörende IP-Adresse 192.0.32.10. Dieser Punkt gewinnt im Zuge der Einführung von IPv6 noch mehr an Bedeutung, denn dann werden einem Namen jeweils IPv4- und IPv6-Adressen zugeordnet. So löst sich beispielsweise der Name www.kame.net in die IPv4-Adresse 203.178.141.194 und die IPv6-Adresse 2001:200:dff:fff1:216:3eff:feb1:44d7 auf.

Ein weiterer Vorteil ist, dass IP-Adressen – etwa von Web-Servern – relativ risikolos geändert werden können. Da Internetteilnehmer nur den (unveränderten) DNS-Namen ansprechen, bleiben ihnen Änderungen der untergeordneten IP-Ebene weitestgehend verborgen. Da einem Namen auch mehrere IP-Adressen zugeordnet werden können, kann sogar eine einfache Lastverteilung per DNS (Load Balancing) realisiert werden.

Mit dem DNS ist auch eine umgekehrte Auflösung von IP-Adressen in Namen (reverse lookup) möglich. In Analogie zum Telefonbuch entspricht dies einer Suche nach dem Namen eines Teilnehmers zu einer bekannten Rufnummer, was innerhalb der Telekommunikationsbranche unter dem Namen Inverssuche bekannt ist.

Das DNS wurde 1983 von Paul Mockapetris entworfen und in RFC 882 und RFC 883 (RFC = Request for Comments) beschrieben. Beide wurden inzwischen von RFC 1034 und RFC 1035 abgelöst und durch zahlreiche weitere Standards ergänzt. Ursprüngliche Aufgabe war es, die lokalen hosts-Dateien abzulösen, die bis dahin für die Namensauflösung zuständig waren und der enorm zunehmenden Zahl von Neueinträgen nicht mehr gewachsen waren. Aufgrund der erwiesenermaßen hohen Zuverlässigkeit und Flexibilität wurden nach und nach weitere Datenbestände in das DNS integriert und so den Internetnutzern zur Verfügung gestellt (siehe unten: Erweiterung des DNS).

DNS zeichnet sich aus durch:

- dezentrale Verwaltung,
- hierarchische Strukturierung des Namensraums in Baumform,
- Eindeutigkeit der Namen,
- Erweiterbarkeit.

Komponenten

Domain-Namensraum

Schematische Darstellung der DNS-Hierarchie

Der Domain-Namensraum hat eine baumförmige Struktur. Die Blätter und Knoten des Baumes werden als Labels bezeichnet. Ein kompletter Domainname eines Objektes besteht aus der Verkettung aller Labels eines Pfades.

Labels sind Zeichenketten, die jeweils mindestens ein Byte und maximal 63 Bytes lang sind (RFC 2181, Abschnitt „11. Name syntax“). Einzelne Labels werden durch Punkte voneinander getrennt. Ein Domainname wird mit einem Punkt abgeschlossen (der letzte Punkt wird normalerweise weggelassen, gehört rein formal aber zu einem vollständigen Domainnamen dazu). Somit lautet ein korrekter, vollständiger Domainname (auch Fully Qualified Domain-Name (FQDN) genannt) zum Beispiel www.example.com. und darf inklusive aller Punkte maximal 255 Bytes lang sein.

Ein Domainname wird immer von rechts nach links delegiert und aufgelöst, das heißt je weiter rechts ein Label steht, umso höher steht es im Baum. Der Punkt am rechten Ende eines Domainnamens trennt das Label für die erste Hierarchieebene von der Wurzel (englisch root). Diese erste Ebene wird auch als Top-Level-Domain (TLD) bezeichnet. Die DNS-Objekte einer Domäne (zum Beispiel die Rechnernamen) werden als Satz von Resource Records meist in einer Zonendatei gehalten, die auf einem oder mehreren autoritativen Nameservern vorhanden ist. Anstelle von Zonendatei wird meist der etwas allgemeinere Ausdruck Zone verwendet.

Nameserver

Ein Nameserver ist ein Server, der Namensauflösung anbietet. Namensauflösung ist das Verfahren, das es ermöglicht, Namen von Rechnern bzw. Diensten in eine vom Computer bearbeitbare Adresse aufzulösen (z. B. www.wikipedia.org in 91.198.174.192).

Die meisten Nameserver sind Teil des Domain Systems, das auch im Internet benutzt wird.

Nameserver sind zum einen Programme, die auf Basis einer DNS-Datenbank Anfragen zum Domain-Namensraum beantworten, im Sprachgebrauch werden allerdings auch die Rechner, auf denen diese Programme zum Einsatz kommen, als Nameserver bezeichnet. Man unterscheidet zwischen autoritativen und nicht-autoritativen Nameservern.

Ein autoritativer Nameserver ist verantwortlich für eine Zone. Seine Informationen über diese Zone werden deshalb als gesichert angesehen. Für jede Zone existiert mindestens ein autoritativer Server, der Primary Nameserver. Dieser wird im SOA Resource Record einer Zonendatei aufgeführt. Aus Redundanz- und Lastverteilungsgründen werden autoritative Nameserver fast immer als Server-Cluster realisiert, wobei die Zonendaten identisch auf einem oder mehreren Secondary Nameservern liegen. Die Synchronisation zwischen Primary und Secondary Nameservern erfolgt per Zonentransfer.

Ein nicht-autoritativer Nameserver bezieht seine Informationen über eine Zone von anderen Nameservern sozusagen aus zweiter oder dritter Hand. Seine Informationen werden als nicht gesichert angesehen. Da sich DNS-Daten normalerweise nur sehr selten ändern, speichern nicht-autoritative Nameserver die einmal von einem Resolver angefragten Informationen im lokalen RAM ab, damit diese bei einer erneuten Anfrage schneller vorliegen. Diese Technik wird als Caching bezeichnet. Jeder dieser Einträge besitzt ein eigenes Verfallsdatum (TTL time to live), nach dessen Ablauf der Eintrag aus dem Cache gelöscht wird. Die TTL wird dabei durch einen autoritativen Nameserver für diesen Eintrag festgelegt und wird nach der Änderungswahrscheinlichkeit des Eintrages bestimmt (sich häufig ändernde DNS-Daten erhalten eine niedrige TTL). Das kann unter Umständen bedeuten, dass der Nameserver in dieser Zeit falsche Informationen liefert, wenn sich die Daten zwischenzeitlich geändert haben.

Ein Spezialfall ist der Caching Only Nameserver. In diesem Fall ist der Nameserver für keine Zone verantwortlich und muss alle eintreffenden Anfragen über weitere Nameserver (Forwarder) auflösen. Dafür stehen verschiedene Strategien zur Verfügung:

Zusammenarbeit der einzelnen Nameserver

Damit ein nicht-autoritativer Nameserver Informationen über andere Teile des Namensraumes finden kann, bedient er sich folgender Strategien:

Delegierung
Teile des Namensraumes einer Domain werden oft an Subdomains mit dann eigens zuständigen Nameservern ausgelagert. Ein Nameserver einer Domäne kennt die zuständigen Nameserver für diese Subdomains aus seiner Zonendatei und delegiert Anfragen zu diesem untergeordneten Namensraum an einen dieser Nameserver.
Weiterleitung (forwarding)
Falls der angefragte Namensraum außerhalb der eigenen Domäne liegt, wird die Anfrage an einen fest konfigurierten Nameserver weitergeleitet.
Auflösung über die Root-Nameserver
Falls kein Weiterleitungsserver konfiguriert wurde oder dieser nicht antwortet, werden die Root-Nameserver befragt. Dazu werden in Form einer statischen Datei die Namen und IP-Adressen der Root-Server hinterlegt. Es gibt 13 Root-Server (Server A bis M). Die Root-Server beantworten ausschließlich iterative Anfragen. Sie wären sonst mit der Anzahl der Anfragen schlicht überlastet.

Anders konzipierte Namensauflösungen durch Server, wie der NetWare Name Service oder der Windows Internet Naming Service, sind meistens auf Local Area Networks beschränkt und werden zunehmend von der Internetprotokollfamilie verdrängt.

Resolver

Schematische Darstellung der rekursiven und iterativen DNS-Abfrage

Resolver sind einfach aufgebaute Software-Module, die auf dem Rechner eines DNS-Teilnehmers installiert sind und die Informationen von Nameservern abrufen können. Sie bilden die Schnittstelle zwischen Anwendung und Nameserver. Der Resolver übernimmt die Anfrage einer Anwendung, ergänzt sie, falls notwendig, zu einem FQDN und übermittelt sie an einen normalerweise fest zugeordneten Nameserver. Ein Resolver arbeitet entweder rekursiv oder iterativ.

Im rekursiven Modus schickt der Resolver eine rekursive Anfrage an den ihm zugeordneten Nameserver. Hat dieser die gewünschte Information nicht im eigenen Datenbestand, so kontaktiert der Nameserver weitere Server, und zwar solange bis er entweder eine positive Antwort oder bis er von einem autoritativen Server eine negative Antwort erhält. Rekursiv arbeitende Resolver überlassen also die Arbeit zur vollständigen Auflösung ihrem Nameserver.

Bei einer iterativen Anfrage bekommt der Resolver entweder den gewünschten Resource Record oder einen Verweis auf weitere Nameserver, die er als Nächstes fragt. Der Resolver hangelt sich so von Nameserver zu Nameserver, bis er von einem eine verbindliche Antwort erhält.

Die so gewonnene Antwort übergibt der Resolver an das Programm, das die Daten angefordert hat, beispielsweise an den Webbrowser. Übliche Resolver von Clients arbeiten ausschließlich rekursiv, sie werden dann auch als Stub-Resolver bezeichnet. Nameserver besitzen in der Regel eigene Resolver. Diese arbeiten gewöhnlich iterativ.

Bekannte Programme zur Überprüfung der Namensauflösung sind nslookup, host und dig.

Siehe auch: Rekursive und iterative Namensauflösung

Protokoll

DNS-Anfragen werden normalerweise per UDP Port 53 zum Namensserver gesendet. Der DNS-Standard fordert aber auch die Unterstützung von TCP für Fragen, deren Antworten zu groß für UDP-Übertragungen sind.^[1] Falls kein Extended DNS verwendet wird (EDNS), beträgt die maximal zulässige Länge des DNS-UDP-Pakets 512 Bytes. Überlange Antworten werden daher abgeschnitten übertragen. Durch Setzen des Truncated-Flags wird der anfragende Client über diesen Sachverhalt informiert. Er muss dann entscheiden, ob ihm die Antwort reicht oder nicht. Gegebenenfalls wird er die Anfrage per TCP Port 53 wiederholen.

Zonentransfers werden stets über Port 53 TCP durchgeführt. Die Auslösung von Zonentransfers erfolgt aber gewöhnlich per UDP.

Aufbau der DNS-Datenbank

Das Domain Name System kann als verteilte Datenbank mit baumförmiger Struktur aufgefasst werden. Beim Internet-DNS liegen die Daten auf einer Vielzahl von weltweit verstreuten Servern, die untereinander über Verweise – in der DNS-Terminologie Delegierungen genannt – verknüpft sind.

In jedem beteiligten Nameserver existieren eine oder mehrere Dateien – die sogenannten Zonendateien – die alle relevanten Daten enthalten. Bei diesen Dateien handelt es sich um Listen von Resource Records. Von großer Bedeutung sind sieben Record-Typen:

- Mit dem SOA Resource Record werden Parameter der Zone, wie z. B. Gültigkeitsdauer oder Seriennummer, festgelegt.
- Mit dem NS Resource Record werden die Verknüpfungen (Delegierungen) der Server untereinander realisiert.
- Mit folgenden Record-Typen werden die eigentlichen Daten definiert:
  - Ein A Resource Record weist einem Namen eine IPv4-Adresse zu.
  - Ein AAAA Resource Record weist einem Namen eine IPv6-Adresse zu.
  - Ein CNAME Resource Record verweist von einem Namen auf einen anderen Namen.
  - Ein MX Resource Record weist einem Namen einen Mailserver zu. Er stellt eine Besonderheit dar, da er sich auf einen speziellen Dienst im Internet, nämlich die E-Mailzustellung mittels SMTP, bezieht. Alle anderen Dienste nutzen CNAME, A und AAAA Resource Records für die Namensauflösung.
  - Ein PTR Resource Record weist einer IP-Adresse einen Namen zu (Reverse Lookup) und wird für IPv4 und IPv6 gleichermaßen benutzt, nur für IPv4 unterhalb der Domain „IN-ADDR.ARPA.“ und für IPv6 unterhalb von „IP6.ARPA.“.
  - Ein TXT Resource Record kann einem Namen einen frei definierbaren Text zuweisen. Eine Einsatzmöglichkeit hier ist die Abwehr von Spam.

Im Laufe der Zeit wurden neue Typen definiert, mit denen Erweiterungen des DNS realisiert wurden. Dieser Prozess ist noch nicht abgeschlossen. Eine umfassende Liste findet sich unter Resource Record.

Beispiele:

Folgender NS Resource Record sei in der Zonendatei der Domain „org.“ definiert: Die Zonendatei für die Domain „example.org.“ befindet sich auf dem Server „ns0.example.org.“. Der Punkt am Ende ist wichtig, da dieser klarstellt, dass kein relativer Name gemeint ist, also hinter „org“ nichts mehr zu ergänzen ist. „IN“ meint, dass der Eintrag die Klasse „Internet“ besitzt und die Zahl davor bedeutet die Time To Live (TTL) in Sekunden, sie besagt, wie lange diese Information in einem Cache zwischengespeichert werden könnte, bevor sie neu erfragt werden sollte. Bei dynamischen IP-Adressen liegt diese Zahl meistens zwischen 20 und 300 Sekunden.

example   86400  IN  NS   ns0.example.org.


Folgender CNAME Resource Record in der Zonendatei der Domain „example.org.“ definiert: Der Name „de.example.org.“ verweist auf den Namen „rr.example.net.“.

de          3600   IN  CNAME   rr.example.net.


Folgende Resource Records in der Zonendatei der Domain „example.net“ definieren: Der Name „rr.example.net.“ verweist auf den Namen „rr.esams.example.net.“ und diesem wiederum ist die IPv4-Adresse 203.0.113.232 zugewiesen.

rr          600    IN  CNAME   rr.esams
rr.esams    3600   IN  A       203.0.113.232


Letztlich müssen also alle Rechner, die sich mit „de.example.org.“ verbinden möchten, IPv4-Pakete an die IP-Adresse 203.0.113.232 senden.

Namensauflösung

Namensauflösung

Als Namensauflösung bezeichnet man Verfahren, die es ermöglichen, Namen von Rechnern beziehungsweise Diensten in vom Computer bearbeitbare, meist numerische Adressen zu übersetzen.

Für Menschen sind Namen wie beispielsweise „www.wikipedia.org“ einfacher zu merken und zu verwenden als numerische Adressen. Für Computer und Netzwerkkomponenten sind Zeichenketten hingegen unhandlich beziehungsweise ineffizient verarbeitbar. Die Namensauflösung vermittelt zwischen diesen beiden Anforderungen, indem sie Namen in Adressen und unter Umständen auch zurück übersetzen kann. Im Fall von Web-Adressen (URLs) wird die enthaltene Domain (zum Beispiel „www.wikipedia.org“) mit dem Domain Name System in eine IP-Adresse (zum Beispiel „91.198.174.232“) konvertiert.

Anwendungsfälle

Namensauflösung wird in vielen Bereichen verwendet. Ein sehr bekannter Anwendungsfall ist das Übersetzen von Rechnernamen beziehungsweise Domainnamen in Netzwerkadressen. Darüber hinaus sind auch vielen Netzwerkdiensten Namen zugewiesen. Das in Webbrowsern wie Firefox zum Abrufen von Webseiten verwendete „http“ Protokoll wird beispielsweise zur eben erwähnten Netzwerkadresse und zum TCP-Port „80“ aufgelöst. Protokollnamen wie „TCP“ haben ihrerseits wieder eine zugehörige Nummer, zum Beispiel „17“ (Protocol-ID im Header) für „UDP“.

Unter Unix ist jedem Benutzer und jeder Gruppe eine Identifikationsnummer (UID beziehungsweise GID) zwischen 0 und 65535 zugeordnet. Auch hier meldet sich der Benutzer mit seinem Namen an, die Überprüfung von Zugriffsrechten erfolgt jedoch anhand der numerischen UID und der GIDs der Gruppen, zu denen der Benutzer gehört. Programme wie „ls“ und „ps“ konvertieren hingegen die numerischen IDs wieder zu Namen, um für den Benutzer eine gut lesbare Ausgabe zu erzeugen.

Verfahren

Es gibt mehrere Verfahren, die zur Namensauflösung eingesetzt werden können. Oft kommen mehrere Verfahren zum Einsatz, die in einer bestimmten Reihenfolge abgefragt werden, bis eines eine gültige Antwort liefern konnte.

Die Namensauflösung beispielsweise eines Windows-Rechners in einem SMB-Netzwerk (Hybrid-Knoten) erfolgt in dieser Reihenfolge^[1]:

1. DNS-Namenszwischenspeicher (DNS-Cache): Der DNS-Cache auf dem lokalen Computer wird durchsucht.
2. Hosts-Datei: Die Hosts-Datei auf dem lokalen Computer wird durchsucht.
3. DNS-Abfrage: Es wird eine Anfrage an einen DNS-Server im Netzwerk gesendet.
4. NetBIOS-Namenszwischenspeicher: Der NetBIOS-Namenszwischenspeicher wird auf dem lokalen Computer durchsucht.
5. WINS-Abfrage: Es wird eine Anfrage an einen WINS-Server im Netzwerk gesendet.
6. Broadcast: Es wird ein NetBIOS-Broadcast an das eigene Subnetz gesendet.
7. Lmhosts-Datei: Die Lmhosts-Datei auf dem lokalen Computer wird durchsucht.

Lokale Konfigurationsdateien

Die einfachste Möglichkeit der Namensauflösung stellen lokale Dateien dar, die eine entsprechende Zuordnung enthalten. In Textdateien wird – wie in einer Tabelle – einem Namen eine oder mehrere Adressen beziehungsweise Nummern zugeordnet.

Verwendet werden lokale Konfigurationsdateien, wenn eine zentrale Organisation der Daten nicht erforderlich ist oder wenn sich die Daten sehr selten ändern. Da diese Dateien lokal vorhanden sind, funktioniert die Auflösung auch dann noch, wenn das Netzwerk ganz oder teilweise ausgefallen ist. Daher werden sehr wichtige Daten häufig (auch) in lokale Dateien eingetragen.

Beispiele (UNIX):

- /etc/passwd
Lokale Benutzerdatenbank. Hier sind der Administrator-Benutzer („root“) und System-Benutzer von Diensten (beispielsweise der Benutzer, mit dessen Rechten der Webserver arbeitet) eingetragen. Findet keine zentrale Benutzerverwaltung statt, sind hier auch „normale“ Benutzer eingetragen.
- /etc/protocols
Von der IANA zugewiesene Protokollnamen und -nummern. Diese Daten ändern sich sehr selten.
- /etc/hosts (s. hosts-Datei)
Lokale Tabelle für Hostnamen. Hier ist zum Beispiel der Alias „localhost“ definiert. Ein Webserver könnte hier den Namen des Datenbankservers eintragen, um auch dann noch mit der Datenbank kommunizieren zu können, wenn die netzwerkbasierte Namensauflösung ausfällt.

Bildlicher Vergleich:
Das Adressbuch in einem Mobiltelefon ist vergleichbar mit einer lokalen Konfigurationsdatei: Die gespeicherten Telefonnummern kann man nachschlagen, ohne eine andere Person zu fragen. Die Information ist auch dann verfügbar, wenn die Telefonauskunft aufgrund eines technischen Fehlers nicht erreichbar ist. Dafür wird das Adressbuch nicht automatisch gepflegt: Eine etwaige neue oder geänderte Telefonnummer erscheint nicht automatisch im Adressbuch.

Broadcast

Über einen Broadcast im direkt angeschlossenen Netz wird versucht, den Namen ausfindig zu machen. Dieses Vorgehen wird beispielsweise von ARP in Ethernet-Netzwerken verwendet, um die MAC-Adresse zu einer IPv4-Adresse herauszufinden.

Bildlicher Vergleich:
Man ruft im Großraumbüro, in dem man sich befindet, den Namen des Partners, mit dem man telefonieren möchte und bittet um seine Telefonnummer. Wenn man diese bekommen hat, kann man den gewünschten Partner anrufen. Prinzipbedingt können nur Personen erreicht werden, die sich im selben Raum aufhalten.

Spezielle Dienste

Der Rechner erfragt die gewünschte Information bei einem speziellen Netzwerkdienst. Je nach Anwendungsfall kommen andere Dienste zum Einsatz. Durch die zentrale Datenhaltung können Änderungen an einer Stelle durchgeführt werden, abfragende Rechner müssen nicht angepasst werden.

Beispiele:

- Domain Name System (DNS)
Kann Hostnamen beziehungsweise Domainnamen zu Adressen auflösen. Dieser Dienst ist die im Internet verwendete Namensauflösung, beispielsweise um die IP-Adresse für „www.wikipedia.de“ nachzuschlagen.
- Windows Internet Naming Service (WINS)
Löst NetBIOS-Namen auf. Die Daten werden von Client-Rechnern an den WINS-Server gemeldet, so dass eine manuelle Konfiguration nicht notwendig ist.
- Lightweight Directory Access Protocol (LDAP)
Kann zur Benutzer- und Gruppenverwaltung von POSIX-Accounts verwendet werden. LDAP bildet auch die Grundlage für den Active-Directory-Dienst von Windows-Systemen.

Bildlicher Vergleich:
Man kennt (lediglich) die Telefonnummer der Telefonauskunft. Diese ruft man an, um die Telefonnummer einer dritten Person herauszufinden. Neue Telefonnummern müssen lediglich der Auskunft, nicht aber jedem Telefonbesitzer mitgeteilt werden. Wenn die Auskunft technische Probleme hat, kann man hingegen nur noch telefonieren, wenn man eine alternative Möglichkeit hat die Telefonnummer ausfindig zu machen.

Lokaler Cache

Der Computer sieht in seinem lokalen Cache nach, ob er diesen Namen schon einmal aufgelöst hat. Wenn ja, befindet sich im Cache die benötigte Adresse / Nummer, die er wiederverwenden kann. Dieses Zwischenspeichern wird insbesondere in Verbindung mit Namensdiensten verwendet, um die Anzahl der Zugriffe zu reduzieren und um die Auflösung zu beschleunigen.

Bildlicher Vergleich:
Man möchte jemanden anrufen, mit dem man vor kurzem schon einmal telefoniert hat. Also drückt man einfach die Wahlwiederholung, da das Telefon die letzten Nummern noch gespeichert hat.

Reihenfolge

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Die Reihenfolge ist nicht standardisiert, sondern hängt von verschiedenen Faktoren ab.

- vom verwendeten Betriebssystem:
So priorisiert z. B. Windows XP und Windows 2000 die DNS-Namensauflösung und Windows NT die NetBIOS-Namensauflösung.
- von den verwendeten Protokollen IP oder NetBIOS over TCP/IP:
Wird nur das Protokoll IP verwendet, kann der Name nur mit der DNS-Namensauflösung in eine IP-Adresse aufgelöst werden. Wird NetBIOS over TCP/IP verwendet, kann die NetBIOS- und die DNS-Namensauflösung zum Einsatz kommen.
- von Konfigurationsdateien und Optionen:
Bei UNIX-artigen Systemen wird die Reihenfolge durch Einträge in der Datei /etc/nsswitch.conf (/etc/netsvc.conf bei AIX) festgelegt. Die Samba- und Samba-TNG-Server kennen die Option „name resolve order“. Bei Windows kann man seit Windows NT 3.5 die Reihenfolge unter dem Registry-Key HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\services\Tcpip\ServiceProvider einstellen (kleine Zahl bedeutet hohe Priorität). Standard unter Windows 7 ist 1. lokaler Name, 2. hosts-Datei, 3. DNS und 4. NetBIOS.^[2]

Sonderformen

- Host Header (HTTP Server)

Mit diesem Verfahren kann ein Webserver so konfiguriert werden, dass Websites unterschiedlichen Namens dieselbe IP-Adresse haben. Zur Unterscheidung nutzt der Webserver den im HTTP-Request enthaltenen Host Header. Die verschiedenen Websites werden in diesem Fall auch als (namensbasierte) Virtual Hosts bezeichnet.

Bildlicher Vergleich:
Man ruft eine Telefonnummer an, die man auf einem der oben beschriebenen Wege ermittelt hat. Dem sich (unter dieser Nummer) meldenden Gesprächspartner sagt man, wen genau man sprechen möchte.

Einzelnachweise

- http://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0901081.htm
Microsoft Knowledge Base Eintrag 139270

Auflösung eines DNS-Requests

Angenommen, ein Rechner X will eine Verbindung zu „de.wikipedia.org.“ (Rechner Y) aufbauen. Dazu braucht er dessen IP-Adresse. In den folgenden Schritten wird beschrieben, wie dies ablaufen könnte. Falls der Rechner X IPv6-fähig ist, läuft der Vorgang zunächst für IPv6 (Abfrage von AAAA Resource Record) und sofort danach für IPv4 (Abfrage von A Resource Record) ab. Dabei kann eine Anfrage nach einer IPv6-Adresse mittels IPv4-Übertragung an einen IPv4-DNS-Server gerichtet werden. Falls am Ende eine IPv6- und eine IPv4-Adresse für Rechner Y ermittelt werden, wird in der Regel laut der Default Policy Table in RFC 6724 die Kommunikation zwischen X und Y über IPv6 bevorzugt,^[2] es sei denn im Betriebssystem oder in den benutzten Anwendungen, wie zum Beispiel dem Webbrowser, wurde dieses Verhalten anders eingestellt.

1. Der Rechner X sucht in seiner Hosts-Datei, ob die IP-Adresse für „de.wikipedia.org“ dort hinterlegt ist. Falls dem nicht so ist, fragt er beim DNS-Server nach. Dieser ist entweder fest eingetragen oder wurde per DHCP bzw. DHCPv6 automatisch zugewiesen und hat die Form nameserver 192.0.2.23 oder nameserver 2001:db8::23:cafe:affe:42.
2. Hat der DNS-Server von Rechner X eine IP-Adresse für den angefragten Namen zwischengespeichert, antwortet er damit und die Anfrage kommt zum Ende (siehe letzter Punkt). Andernfalls fragt er einen der 13 Root-Nameserver nach „de.wikipedia.org.“.
3. Der Root-Nameserver findet heraus, dass die Auflösung dieses Namens in der „org.“-Zone weitergeht und sendet die Namen und die IP-Adressen der „org.“-Nameserver (NS Resource Records und deren AAAA bzw. A Resource Records) zum DNS-Server von Rechner X.
4. Nun fragt der DNS-Server von Rechner X einen der Nameserver für „org.“-Domains nach „de.wikipedia.org.“.
5. Der „org.“-Nameserver sendet ihm die Namen der Nameserver (und deren IP-Adressen, sofern sie zur selben Top-Level-Domain gehören) für die Zone „wikipedia.org.“.
6. Anschließend fragt der DNS-Server von Rechner X einen „wikipedia.org.“-Nameserver wie die IP-Adresse des Namens „de.wikipedia.org.“ ist.
7. Mit dieser Adresse wird an den DNS-Server von Rechner X geantwortet und der …
8. … sendet sie an den Rechner X, welcher nun zum Beispiel seine HTTP-Anfragen an die IP-Adresse von „de.wikipedia.org.“ senden kann.

Beispiel Namensauflösung

Im folgenden, kommentierten Beispiel wird zum Namen „www.heise.de.“ die IPv4-Adresse mit Hilfe des Resolver-Tools dig bestimmt. „+trace“ bedeutet, dass die einzelnen Antworten auf iterative Anfragen an die Nameserver-Hierarchie angegeben werden, „+additional“ sorgt dafür, dass zusätzlich dargestellt wird, dass die Nameserver für Delegierungen nicht nur NS Resource Records verwalten, sondern teilweise auch deren IP-Adressen in Form von A oder AAAA Resource Records kennen und mit ausliefern, „-t A“ schließlich verlangt nach dem A Resource Record, also der IPv4-Adresse. Es zeigt sich, dass nacheinander vier Nameserver befragt werden müssen, um zur Antwort zu gelangen:

$ dig +trace +additional -t A www.heise.de.


; <<>> DiG 9.5.1-P3 <<>> +trace +additional -t A www.heise.de.
;; global options:  printcmd
.                       6086    IN      NS      B.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      D.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      J.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      G.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      K.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      C.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      M.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      I.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      H.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      E.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      F.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      A.ROOT-SERVERS.NET.
.                       6086    IN      NS      L.ROOT-SERVERS.NET.
D.ROOT-SERVERS.NET.     6644    IN      A       128.8.10.90
J.ROOT-SERVERS.NET.     10421   IN      A       192.58.128.30
J.ROOT-SERVERS.NET.     1289    IN      AAAA    2001:503:c27::2:30
G.ROOT-SERVERS.NET.     10940   IN      A       192.112.36.4
K.ROOT-SERVERS.NET.     4208    IN      A       193.0.14.129
K.ROOT-SERVERS.NET.     7277    IN      AAAA    2001:7fd::1
C.ROOT-SERVERS.NET.     6126    IN      A       192.33.4.12
M.ROOT-SERVERS.NET.     3274    IN      A       202.12.27.33
M.ROOT-SERVERS.NET.     7183    IN      AAAA    2001:dc3::35
I.ROOT-SERVERS.NET.     9788    IN      A       192.36.148.17
H.ROOT-SERVERS.NET.     10421   IN      A       128.63.2.53
H.ROOT-SERVERS.NET.     13739   IN      AAAA    2001:500:1::803f:235
E.ROOT-SERVERS.NET.     11125   IN      A       192.203.230.10
F.ROOT-SERVERS.NET.     9973    IN      A       192.5.5.241
;; Received 500 bytes from 192.168.2.1#53(192.168.2.1) in 50 ms


192.168.2.1 (siehe letzte Zeile) ist der eingetragene Nameserver des abfragenden Rechners, welcher auf die Root-Nameserver verweist, die alle weiter via IPv4 befragt werden können, einige zusätzlich auch mittels IPv6. Die Root-Nameserver verwalten die Wurzel-Zone (Zone, die die Nameserver für .org, .de, .com und andere Top Level Domains enthält) der Namensauflösung, dargestellt durch einen Punkt. Die IP-Adressen der Root-Nameserver ändern sich sehr selten und müssen allen Nameservern bekannt sein, sofern sie das Internet betreffende Anfragen beantworten. (Diese IP-Adressen können beispielsweise in einer als „Root Hints“ bezeichneten Textdatei mitgeliefert werden.)

de.                     172800  IN      NS      F.NIC.de.
de.                     172800  IN      NS      L.DE.NET.
de.                     172800  IN      NS      S.DE.NET.
de.                     172800  IN      NS      Z.NIC.de.
de.                     172800  IN      NS      A.NIC.de.
de.                     172800  IN      NS      C.DE.NET.
A.NIC.de.               172800  IN      A       194.0.0.53
C.DE.NET.               172800  IN      A       208.48.81.43
F.NIC.de.               172800  IN      A       81.91.164.5
F.NIC.de.               172800  IN      AAAA    2001:608:6:6::10
L.DE.NET.               172800  IN      A       89.213.253.189
S.DE.NET.               172800  IN      A       195.243.137.26
Z.NIC.de.               172800  IN      A       194.246.96.1
Z.NIC.de.               172800  IN      AAAA    2001:628:453:4905::53
;; Received 288 bytes from 192.36.148.17#53(I.ROOT-SERVERS.NET) in 58 ms


Aus den 13 genannten Root-Nameservern wurde zufällig „I.ROOT-SERVERS.NET.“ ausgewählt, um ihm die Frage nach „www.heise.de.“ zu stellen. Er antwortete mit sechs Nameservern zur Auswahl, die für die Zone „de.“ verantwortlich sind. Auch hier ist bei zwei Servern die Abfrage mittels IPv6 möglich.

heise.de.               86400   IN      NS      ns.plusline.de.
heise.de.               86400   IN      NS      ns.heise.de.
heise.de.               86400   IN      NS      ns2.pop-hannover.net.
heise.de.               86400   IN      NS      ns.pop-hannover.de.
heise.de.               86400   IN      NS      ns.s.plusline.de.
ns.s.plusline.de.       86400   IN      A       212.19.40.14
ns.heise.de.            86400   IN      A       193.99.145.37
ns.plusline.de.         86400   IN      A       212.19.48.14
ns.pop-hannover.de.     86400   IN      A       193.98.1.200
;; Received 220 bytes from 81.91.164.5#53(F.NIC.de) in 52 ms


Aus den sechs genannten Nameservern wurde zufällig „F.NIC.de.“ ausgewählt, um Näheres über „www.heise.de.“ zu erfahren. Er beantwortet die Anfrage mit fünf möglichen Delegierungen. Unter anderem mit einer Delegierung auf den Server „ns.heise.de.“. Diese Information würde ohne den dazugehörigen A Resource Record, auf 193.99.145.37 zeigend, auf demselben Server nichts helfen, denn der Name liegt in der Zone „heise.de.“, die er selbst verwaltet. Man spricht bei dieser Art von Information auch von Glue Records (von engl. glue, kleben). Sollte der Server „ns2.pop-hannover.net.“ für den nächsten Schritt ausgewählt werden, so wäre in einer gesonderten Namensauflösung zunächst dessen IP-Adresse zu bestimmen, da diese hier nicht mitgesendet wurde.

www.heise.de.           86400   IN      A       193.99.144.85
heise.de.               86400   IN      NS      ns.pop-hannover.de.
heise.de.               86400   IN      NS      ns.plusline.de.
heise.de.               86400   IN      NS      ns2.pop-hannover.net.
heise.de.               86400   IN      NS      ns.s.plusline.de.
heise.de.               86400   IN      NS      ns.heise.de.
ns.heise.de.            86400   IN      A       193.99.145.37
ns.pop-hannover.de.     10800   IN      A       193.98.1.200
ns2.pop-hannover.net.   86400   IN      A       62.48.67.66
;; Received 220 bytes from 193.98.1.200#53(ns.pop-hannover.de) in 4457 ms


Aus den fünf genannten Nameservern wurde zufällig „ns.pop-hannover.de.“ herangezogen, um die Frage nach „www.heise.de.“ zu beantworten. Die Antwort lautet 193.99.144.85. Damit ist die Anfrage am Ziel angelangt. Es werden auch wieder dieselben Nameserver als verantwortlich für „heise.de.“ genannt, ohne also auf andere Nameserver zu verweisen.

Beispiel Reverse Lookup

Für den Reverse Lookup, also das Auffinden eines Namens zu einer IP-Adresse, wandelt man die IP-Adresse zunächst formal in einen Namen um, für den man dann das DNS nach einem PTR Resource Record befragt. Da die Hierarchie bei IP-Adressen von links nach rechts spezieller wird (siehe Subnetz), beim DNS aber von rechts nach links, dreht man beim ersten Schritt die Reihenfolge der Zahlen um und aus der IPv4-Adresse 193.99.144.85 wird z. B. der Name „85.144.99.193.in-addr.arpa.“ sowie aus der IPv6-Adresse 2a02:2e0:3fe:100::6 der Name „6.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.1.0.e.f.3.0.0.e.2.0.2.0.a.2.ip6.arpa.“ erzeugt. (Dieser Name ist lang, da die implizit enthaltenen Nullen nun wieder explizit genannt werden müssen.)

Der PTR Resource Record für die so umgeformte IPv4-Adresse lässt sich analog zum vorigen Beispiel bestimmen:

$ dig +trace +additional -t PTR 85.144.99.193.in-addr.arpa.


; <<>> DiG 9.5.1-P3 <<>> +trace +additional -t ptr 85.144.99.193.in-addr.arpa.
;; global options:  printcmd
.                       2643    IN      NS      M.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      A.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      B.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      C.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      D.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      E.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      F.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      G.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      H.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      I.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      J.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      K.ROOT-SERVERS.NET.
.                       2643    IN      NS      L.ROOT-SERVERS.NET.
A.ROOT-SERVERS.NET.     10978   IN      A       198.41.0.4
A.ROOT-SERVERS.NET.     2470    IN      AAAA    2001:503:ba3e::2:30
C.ROOT-SERVERS.NET.     387     IN      A       192.33.4.12
D.ROOT-SERVERS.NET.     2747    IN      A       128.8.10.90
E.ROOT-SERVERS.NET.     7183    IN      A       192.203.230.10
F.ROOT-SERVERS.NET.     14225   IN      AAAA    2001:500:2f::f
H.ROOT-SERVERS.NET.     7950    IN      A       128.63.2.53
H.ROOT-SERVERS.NET.     13245   IN      AAAA    2001:500:1::803f:235
I.ROOT-SERVERS.NET.     6172    IN      A       192.36.148.17
J.ROOT-SERVERS.NET.     7168    IN      A       192.58.128.30
J.ROOT-SERVERS.NET.     13860   IN      AAAA    2001:503:c27::2:30
K.ROOT-SERVERS.NET.     3541    IN      A       193.0.14.129
K.ROOT-SERVERS.NET.     9369    IN      AAAA    2001:7fd::1
L.ROOT-SERVERS.NET.     3523    IN      A       199.7.83.42
;; Received 512 bytes from 192.168.2.1#53(192.168.2.1) in 50 ms


193.in-addr.arpa.       86400   IN      NS      ns3.nic.fr.
193.in-addr.arpa.       86400   IN      NS      sec1.apnic.net.
193.in-addr.arpa.       86400   IN      NS      sec3.apnic.net.
193.in-addr.arpa.       86400   IN      NS      sunic.sunet.se.
193.in-addr.arpa.       86400   IN      NS      ns-pri.ripe.net.
193.in-addr.arpa.       86400   IN      NS      sns-pb.isc.org.
193.in-addr.arpa.       86400   IN      NS      tinnie.arin.net.
;; Received 239 bytes from 199.7.83.42#53(L.ROOT-SERVERS.NET) in 170 ms


99.193.in-addr.arpa.    172800  IN      NS      auth50.ns.de.uu.net.
99.193.in-addr.arpa.    172800  IN      NS      ns.ripe.net.
99.193.in-addr.arpa.    172800  IN      NS      auth00.ns.de.uu.net.
;; Received 120 bytes from 202.12.28.140#53(sec3.apnic.net) in 339 ms


144.99.193.in-addr.arpa. 86400  IN      NS      ns.heise.de.
144.99.193.in-addr.arpa. 86400  IN      NS      ns.s.plusline.de.
144.99.193.in-addr.arpa. 86400  IN      NS      ns.plusline.de.
;; Received 114 bytes from 194.128.171.99#53(auth50.ns.de.uu.net) in 2456 ms


85.144.99.193.in-addr.arpa. 86400 IN    PTR     www.heise.de.
144.99.193.in-addr.arpa. 86400  IN      NS      ns.heise.de.
144.99.193.in-addr.arpa. 86400  IN      NS      ns.s.plusline.de.
144.99.193.in-addr.arpa. 86400  IN      NS      ns.plusline.de.
ns.heise.de.            86400   IN      A       193.99.145.37
;; Received 148 bytes from 193.99.145.37#53(ns.heise.de) in 4482 ms


Die Antwort lautet also „www.heise.de.“. Es ist jedoch weder notwendig, dass jeder IP-Adresse ein Name zugeordnet ist, noch müssen Hin- und Rückauflösung einander entsprechen. Die Auflösung beginnt wieder mit dem Verweis auf die Root-Nameserver und die Delegierungen finden offensichtlich an den durch Punkte markierten Grenzen zwischen den Zahlen statt. Man sieht in dem Beispiel jedoch auch, dass nicht an jedem Punkt in einem Namen delegiert werden muss.

Erweiterungen

Da sich das DNS als zuverlässig und flexibel erwiesen hat, wurden im Laufe der Jahre mehrere größere Erweiterungen eingeführt. Ein Ende dieses Trends ist nicht absehbar.

Dynamisches DNS

Im klassischen DNS ist es aufwendig, einem Namen eine neue IP-Adresse zuzuordnen. Das zugehörige Zonenfile muss (meist manuell) geändert und der Nameserver neu geladen werden. Zeitliche Verzögerungen bis hin zu mehreren Tagen sind üblich. Mit dynamischem DNS sind Änderungen durch Senden einer Aktualisierungsanfrage mit geringer Zeitverzögerung möglich.

Das Dynamische DNS gilt als Sicherheitsrisiko, da ohne spezielle Vorkehrungen jedermann DNS-Einträge löschen oder verändern kann. Im Zusammenhang mit DHCP ist Dynamisches DNS nahezu zwingend erforderlich, da einem User häufig neue IP-Adressen zugewiesen werden. Der DHCP-Server sendet dazu bei jeder Adressänderung eine entsprechende Mitteilung an den Nameserver.

Internationalisierung

→ Hauptartikel: Internationalisierter Domainname

Bisher waren die Labels auf alphanumerische Zeichen und das Zeichen ‚-‘ eingeschränkt. Möglich, aber nicht standardkonform, ist bei Subdomains zudem ‚_‘. Dieser begrenzte Zeichenvorrat hängt vor allem damit zusammen, dass das DNS (wie auch das Internet ursprünglich) in den USA entwickelt wurde. Damit waren in vielen Ländern gebräuchliche Schriftzeichen (im deutschen Sprachraum zum Beispiel die Umlaute ä, ö und ü sowie ß) oder Zeichen aus komplett anderen Schriftsystemen (zum Beispiel Chinesisch) ursprünglich nicht in Domainnamen möglich.

Ein mittlerweile etablierter Ansatz zur Vergrößerung des Zeichenvorrats ist die 2003 in RFC 3490 eingeführte und 2010 mit RFC 5890 aktualisierte Internationalisierung von Domainnamen (IDNA). Um das neue System mit dem bisherigen kompatibel zu halten, werden die erweiterten Zeichensätze mit den bislang zulässigen Zeichen kodiert. Die erweiterten Zeichensätze werden dabei zunächst normalisiert, um unter anderem Großbuchstaben auf Kleinbuchstaben abzubilden, und anschließend per Punycode auf einen ASCII-kompatiblen String abgebildet. IDNA erfordert eine Anpassung der Netzwerkanwendungen (zum Beispiel Webbrowser), die Nameserver-Infrastruktur (Server, Resolver) braucht jedoch nicht verändert zu werden. Im deutschsprachigen Raum können seit März 2004 deutsche, liechtensteinische, österreichische und schweizerische Domains (.de, .li, .at und .ch) mit Umlauten registriert und verwendet werden. Auch bei anderen Top-Level-Domains, insbesondere im asiatischen Raum, ist die Verwendung von internationalisierten Domainnamen möglich.

Extended DNS

1999 beschrieb Paul Vixie im RFC 2671 einige kleinere, abwärtskompatible Erweiterungen am Domain Name System, die als Extended DNS Version 0 bezeichnet werden. Durch Einsatz eines Pseudo-Records als Header-Erweiterung kann der Anfragende zusätzliche Optionen setzen. Insbesondere kann er übermitteln, dass er UDP-Antworten größer als 512 Bytes entgegennehmen kann. DNSSEC-fähige Server und Resolver müssen EDNS beherrschen.

Verwaltung von Telefonnummern

Eine weitere aktuelle Erweiterung des DNS stellt ENUM (RFC 2916) dar. Diese Anwendung ermöglicht die Adressierung von Internet-Diensten über Telefonnummern, also das „Anwählen“ von per Internet erreichbaren Geräten mit dem aus dem Telefonnetz bekannten Nummerierungsschema. Aus dem breiten Spektrum der Einsatzmöglichkeiten bietet sich insbesondere die Verwendung für Voice over IP Services an.

RFID-Unterstützung

Mit der RFID können auf speziellen RFID-Etiketten abgelegte IDs – so genannte elektronische Produktcodes oder EPCs – berührungslos gelesen werden. Das DNS kann dazu verwendet werden, zu einer ID den Server zu ermitteln, der Daten über das zugehörige Objekt enthält. Der Object Naming Service ONS wandelt dazu den EPC in einen DNS-Namen um und erfragt per Standard-DNS einen oder mehrere Naming Authority Pointer NAPTR.

Spam-Abwehr

Zur Filterung von Spam-Mails überprüfen viele Mailserver den DNS-Eintrag des sendenden Mailservers routinemäßig mit Hilfe des Reverse DNS Lookup. Dieser muss nicht nur auch vorwärts wieder korrekt auflösen und auf die IP-Adresse des sendenden Systems zeigen (Forward-confirmed reverse DNS), sondern muss auch dem im SMTP-Protokoll genannten HELO-Hostnamen des sendenden Systems entsprechen.

Mittels Sender Policy Framework wird versucht, den Versand von gefälschten Absendern durch Dritte möglichst zu unterbinden. Zu jeder Mail-Domain wird dabei über einen speziellen SPF Resource Record explizit aufgelistet, von welchen Servern und IP-Netzen mit E-Mails dieser Domain zu rechnen ist. SPF steht jedoch wegen zahlreicher technischer Schwierigkeiten, beispielsweise bei Weiterleitungen, in der Kritik.

Auch der Anti-Spam-Mechanismus DomainKeys (DKIM) greift auf Einträge im DNS zurück, indem sendende Mailserver in DNS-TXT-Records ihren Public-Key veröffentlichen, mit dem die Signatur ihrer ausgehenden E-Mails verifiziert werden kann.

Sonstiges

Neben den IP-Adressen können DNS-Namen auch ISDN-Nummern, X.25-Adressen, ATM-Adressen, öffentliche Schlüssel, Text-Zeilen usw. zugeordnet werden. In der Praxis sind derartige Anwendungsfälle aber die Ausnahme.

DNS im lokalen Netz

DNS ist nicht auf das Internet beschränkt. Es ist ohne weiteres möglich und mit der Definition verträglich, für die Auflösung lokaler Namen eigene Zonen im Nameserver einzurichten und dort die entsprechenden Adressen einzutragen. Der einmalige Aufwand zur Installation lohnt sich auch bei relativ kleinen Netzen, da dann alle Adressen im Netz zentral verwaltet werden können.

Bei größeren Firmen oder Organisationen ist häufig ein aus lokalem und Internet-DNS bestehendes Mischsystem (Split-DNS) anzutreffen. Die internen Nutzer greifen auf das lokale und die externen auf das Internet-DNS zu. In der Praxis können dadurch sehr komplizierte Konstellationen entstehen.

Der DNS-Server BIND kann auch mit DHCP zusammenarbeiten und damit für jeden Client im Netz eine Namensauflösung ermöglichen.

Unter Windows gibt es noch einen anderen Dienst zur Namensauflösung – WINS, der eine ähnliche Funktion zur Verfügung stellt, allerdings ein anderes Protokoll verwendet.

DNS-Serververbund

Es ist möglich, mehrere DNS-Server zu verbinden. Die als Master bezeichneten Server sind für eine oder mehrere Domains verantwortlich. Die Slaves aktualisieren nach einer Änderung selbst die Daten, der Master verteilt diese Daten nicht automatisiert. Die Abholung der Daten wird über einen Zonentransfer realisiert.

Beispielsweise kann eine Firma mit mehreren Standorten an einem Platz einen Master für ihr internes DNS betreiben, der die Server in den Außenstellen versorgt. Der Zonentransfer geht bei BIND über TCP (per Default Port 53) und erfordert empfohlenerweise Authentifizierung. Die Slaves aktualisieren sich, wenn sich die Seriennummer für eine Zonendatei ändert oder sie eine entsprechende Nachricht vom Master erhalten. Die Freigabe für den Transferport sollte man per Firewall an die IP-Adresse des Masters binden. Bei anderen Softwarepaketen werden die Daten unter Umständen auf anderen Wegen abgeglichen, beispielsweise durch LDAP-Replikation, rsync, oder noch andere Mechanismen.

Sicherheit

Das DNS ist ein zentraler Bestandteil einer vernetzten IT-Infrastruktur. Eine Störung kann erhebliche Kosten nach sich ziehen und eine Verfälschung von DNS-Daten Ausgangspunkt von Angriffen sein.

Angriffsformen

Hauptziel von DNS-Angriffen ist es, durch Manipulation DNS-Teilnehmer auf falsche Webseiten zu lenken, um anschließend Passwörter, PINs, Kreditkartennummern usw. zu erhalten. In seltenen Fällen wird versucht, den Internet-DNS durch Denial-of-Service-Attacken komplett auszuschalten und so das Internet lahmzulegen. Außerdem kann das DNS dazu verwendet werden, gezielte Angriffe auf Einzelpersonen oder Unternehmen zu intensivieren.

DDoS-Angriff auf Nameserver

Bei einem Distributed-Denial-of-Service-Angriff werden Nameserver durch einen hohen Datenstrom von DNS-Anfragen überlastet, so dass legitime Anfragen nicht mehr beantwortet werden können. Gegen DDoS-Angriffe auf Nameserver gibt es zur Zeit keine Abwehrmöglichkeit. Als vorbeugende Maßnahme kann lediglich versucht werden, die Nameserver entsprechend zu dimensionieren bzw. ein verteiltes Netz mit möglichst vielen Servern zu installieren. Um eine große Anzahl DNS-Anfragen zu erzeugen, werden bei solchen Angriffen Botnetze eingesetzt.

Ein DDoS-Angriff kann unbeabsichtigt einen DNS-Server betreffen und zum Ausfall bringen, wenn der Domainname des Angriffsziels wiederholt aufgelöst wird ohne zwischengespeichert zu werden. Der Effekt auf DNS-Server wird verhindert, wenn das DDoS-Schadprogramm DNS-Caching verwendet.

DNS-Amplification-Angriff

Die DNS Amplification Attack ist ein Denial-of-Service-Angriff, bei der nicht der DNS-Server selbst das eigentliche Angriffsziel ist, sondern ein Dritter. Ausgenutzt wird, dass ein DNS-Server in manchen Fällen auf kurze Anfragen sehr lange Antworten zurücksendet. Durch eine gefälschte Absenderadresse werden diese an die IP-Adresse des Opfers gesendet. Ein Angreifer kann damit den von ihm ausgehenden Datenstrom substanziell verstärken und so den Internet-Zugang seines Angriffziels stören.

DNS-Spoofing

Beim DNS-Spoofing bekommt ein anfragender Client eine falsche IP-Adresse als Antwort, um ihn (z. B. zwecks Internet-Zensur oder Phishing) auf eine falsche bzw. gefälschte Website zu führen.

Cache Poisoning

Beim Cache Poisoning werden einem anfragenden Client zusätzlich zur korrekten Antwort manipulierte Daten übermittelt, die dieser in seinen Cache übernimmt und später, möglicherweise ungeprüft, verwendet.

Offener DNS-Server

Wer einen autoritativen DNS-Server für seine eigenen Domains betreibt, muss natürlich für Anfragen von beliebigen IP-Adressen offen sein. Um zu verhindern, dass Internetteilnehmer diesen Server als allgemeinen Nameserver verwenden (z. B. für Angriffe auf Root-Server), erlaubt BIND es, die Antworten auf die eigenen Domains einzuschränken. Beispielsweise bewirkt die Option allow-recursion {127.0.0.1; 172.16.1.4;};, dass rekursive Anfragen, d. h. Anfragen auf andere Domains, ausschließlich für den lokalen Host (localhost) sowie 172.16.1.4 beantwortet werden. Alle anderen IP-Adressen bekommen nur auf Anfragen auf eigene Domains eine Antwort.

Ein offener DNS-Server kann auch eine Falle sein, wenn er gefälschte IP-Adressen zurückgibt, siehe Pharming.

Sicherheitserweiterungen

Mehr als zehn Jahre nach der ursprünglichen Spezifikation wurde DNS um Security-Funktionen ergänzt. Folgende Verfahren sind verfügbar:

TSIG

→ Hauptartikel: TSIG

Bei TSIG (Transaction Signatures) handelt es sich um ein einfaches, auf symmetrischen Schlüsseln beruhendes Verfahren, mit dem der Datenverkehr zwischen DNS-Servern und Updates von Clients gesichert werden kann.

DNSSEC

→ Hauptartikel: Domain Name System Security Extensions

Bei DNSSEC (DNS Security) wird von einem asymmetrischen Kryptosystem Gebrauch gemacht. Neben der Server-Server-Kommunikation kann auch die Client-Server-Kommunikation gesichert werden. Dies soll die Manipulation der Antworten erschweren.

DNS over TLS (DoT)

→ Hauptartikel: DNS over TLS

Bei DNS over TLS sollen sowohl DDoS-Angriffe, die Manipulation der Antworten als auch das Ausspähen der gesendeten Daten verhindert werden. Dazu werden die DNS-Abfragen per Transport Layer Security (TLS) abgesichert.^[3]

DNS over HTTPS (DoH)

→ Hauptartikel: DNS over HTTPS

DNS over HTTPS ändert das DNS-System grundlegend. Anfragen finden hier auf Anwendungsebene statt. Anwendungen wie beispielsweise der Webbrowser fragen direkt beim DNS-Server an, anstatt die Anfrage an das Betriebssystem weiterzuleiten. Dadurch sehen DNS-Anfragen aus wie normaler Internetverkehr und können somit nicht gezielt abgefangen bzw. blockiert werden.^[3]

Cloudflare und Google bieten öffentliche DoH-Webserver an. Mozilla Firefox unterstützt DoH seit Version 60 als experimentelle Funktion. Mozilla stellt in Zusammenarbeit mit Cloudflare einen DoH-Server bereit, der strenge Privatsphäre-Anforderungen erfüllen muss.^[3] ^[4]

DNS over QUIC (DoQ)

DNS over QUIC soll die Vorteile von DoT und DoH kombinieren. DoQ soll gute Privatsphäre und Sicherheit bieten, eine geringe Latenz aufweisen und nicht blockierbar sein.^[5] Es gibt erst einen DoQ-Server, der von der Internet Engineering Task Force betrieben wird, exakte Spezifikationen existieren noch nicht.^[6]

Domain-Registrierung

→ Hauptartikel: Domain-Registrierung

Um DNS-Namen im Internet bekannt machen zu können, muss der Besitzer die Domain, die diesen Namen enthält, registrieren. Durch eine Registrierung wird sichergestellt, dass bestimmte formale Regeln eingehalten werden und dass Domain-Namen weltweit eindeutig sind. Domain-Registrierungen werden von Organisationen (Registries, z. B. Verisign oder Afilias) vorgenommen, die dazu von der IANA bzw. ICANN autorisiert wurden. Registrierungen sind (von wenigen Ausnahmen abgesehen) gebührenpflichtig. Für Domains unter .de ist die DENIC zuständig. In den allermeisten Fällen können Domains bei den Registries nur über Zwischenhändler, sogenannte Registrare wie Godaddy oder 1&1 Internet SE registriert werden, die mit den Registries entsprechende Verträge abgeschlossen haben.

Bonjour bzw. Zeroconf

Apple hat bei der Entwicklung von macOS mehrere Erweiterungen am DNS vorgenommen, welche die umfassende Selbstkonfiguration von Diensten in LANs ermöglichen soll. Zum einen wurde Multicast DNS („mDNS“) eingeführt, das die Namensauflösungen in einem LAN ohne einen dedizierten Namensserver erlaubt. Zusätzlich wurde noch DNS-SD (für „DNS Service Discovery“) eingeführt, die die Suche („Browsing“) nach Netzwerkdiensten in das DNS beziehungsweise mDNS ermöglicht. mDNS und DNS-SD sind bisher keine offiziellen RFCs des IETF, sind aber trotzdem bereits in verschiedenen (auch freien) Implementierungen verfügbar. Zusammen mit einer Reihe von anderen Techniken fasst Apple DNS-SD und mDNS unter dem Namen „Zeroconf“ zusammen, als Bestandteil von OS X auch als „Rendezvous“ bzw. „Bonjour“. Die meisten Linux-Distributionen unterstützen diese Erweiterung z. B. mit der avahi-Implementierung von Zeroconf.

Zensur und alternative DNS

Seit den Debatten um Sperrungen von Internetinhalten in Deutschland und Zensur im Internet im Allgemeinen gibt es eine Reihe von alternativen DNS-Anbietern, die Domains nach eigener Aussage nicht zensieren. Beispiele sind: Open Root Server Network, Cesidian ROOT, OpenNIC, sowie Projekte von Organisationen wie Digitalcourage, Freifunk München^[7] oder Digitale Gesellschaft. Auch von Privatpersonen werden alternative DNS-Server bereitgestellt.^[2] ^[8] Der alternative DNS-Server des Chaos Computer Club wird, aufgrund von fehlenden Sicherheitsaspekten, kritisiert.^[8]

Namecoin

→ Hauptartikel: .bit

Namecoin ist der erste Fork von Bitcoin aus dem Jahr 2011 und findet Anwendung als Kryptowährung sowie als Key-Value Store für Domainnamen und Identitäten. Als alternatives verteiltes Domain Name System (DNS) außerhalb des ICANN-Namensraumes werden Transaktionen zum Registrieren, Aktualisieren und Übertragen von Domains auf der Blockchain aufgezeichnet. Zur Auflösung der .bit Adressen werden ein Browserplugin oder ein lokaler Namecoin DNS-Server benötigt. Ebenso wie Bitcoin ist Namecoin ein dezentrales Peer-to-Peer-System, das keiner Zensur unterliegt.^[9] Die Software ist Open Source und wird auf GitHub gehostet.^[10]

Einem Bericht von Trend Micro zufolge wurden .bit Domains seit 2013 vermehrt auch von Cyberkriminellen genutzt.^[11] Vornehmlich aus diesem Grund hat das OpenNIC-Projekt im Sommer 2019 seine DNS-Auflösung von .bit Domains eingestellt.^[12]

Nameserversoftware

Auswahl bekannter Software für Namensauflösung.

- BIND (Berkeley Internet Name Domain) ist die meistgebrauchte Nameserversoftware und gilt als Referenzimplementierung der meisten RFCs zu DNS. Die erste Version von BIND war die erste öffentlich verfügbare Nameserver-Implementierung.
- CoreDNS ist ein in Go geschriebener DNS-Server der Cloud Native Computing Foundation.
- Bei djbdns hat der Autor Daniel J. Bernstein eine Prämie für das Finden von Sicherheitsproblemen ausgeschrieben. Djbdns wird von Bernstein nicht mehr weiterentwickelt, weil er es als fertig ansieht.
- Dnsmasq ist ein Nameserver und DHCP-Server mit eingeschränkter Funktionalität. Es werden die Namen aus dem lokalen Netz entsprechend /etc/hosts aufgelöst. Dnsmasq verfügt über keinen vollständigen Resolver: unbekannte Namensanfragen werden weitergeleitet und im Cache gespeichert.
- Knot DNS ist ein autoritativer Nameserver, der von CZ.NIC entwickelt wird, dem Betreiber von .cz.
- Microsoft Windows DNS ist eine der wenigen kommerziellen Nameserver-Implementierungen als Teil der Produktreihe Microsoft Windows Server. Der Nameserver unterstützt dynamische Updates, Zonentransfers und Notification. Zonendaten können in den aktuellen Versionen im Active Directory oder in Zonendateien gespeichert und repliziert werden.
- Name Server Daemon ist ein autoritativer Nameserver, der zum Einsatz als Top-Level-Domain- und Root-Nameserver entwickelt wurde. NSD kompiliert Antworten statisch vor, um die Server-Performance zu optimieren. Dynamische Zoneninhalte oder Round Robin werden nicht unterstützt.
- PowerDNS ist ein Nameserver, der Zonen aus SQL-Datenbanken, LDAP-Verzeichnissen und anderen Backends lesen kann. PowerDNS begann als kommerzielle Implementierung und ist seit 2002 unter der GPL lizenziert.
- Unbound ist ein DNS-Resolver, der DNSSEC-Validierung und Caching unterstützt. Unbound kann als Softwarebibliothek in Anwendungen eingebunden werden.

Weblinks

- RFCs
  - RFC 1034 – Domain Names – Concepts and Facilities
  - RFC 1035 – Domain Names – Implementation and Specification
  - RFC 2181 – Clarifications to the DNS Specification
  - RFC 2782 – A DNS RR for specifying the location of services (DNS SRV)
- Multicast DNS
- Funktionsweise und Verwaltung des DNS als Poster
- Beiträge des Chaos Computer Clubs
  - Zensur durch DNS-Server: DNS Howto
  - Podcast zum Thema DNS: Chaosradio Express 099 – Domain Name System

Einzelnachweise

1. RFC 7766 – DNS Transport over TCP – Implementation Requirements. Internet Engineering Task Force (IETF), S. 3 (Stand: März 2010) “This document therefore updates the core DNS protocol specifications such that support for TCP is henceforth a REQUIRED part of a full DNS protocol implementation. […] It should be noted that failure to support TCP (or the blocking of DNS over TCP at the network layer) will probably result in resolution failure and/or application-level timeouts.”
2. RFC 6724 – Default Address Selection for Internet Protocol Version 6 (IPv6). Network Working Group of the IETF, S. 7 (Stand September 2012) “Another effect of the default policy table is to prefer communication using IPv6 addresses to communication using IPv4 addresses, if matching source addresses are available.”
3. Carsten Strotmann, Jürgen Schmidt: DNS mit Privacy und Security vor dem Durchbruch. Abgerufen am 25. Juli 2018.
4. Patrick McManus: Improving DNS Privacy in Firefox. Abgerufen am 26. Juli 2018 (englisch).
5. DoQ soll nicht manipulierbar sein, die gleiche Privatsphäre wie DoT bieten, eine geringe Latenz wie unverschlüsseltes DNS über UDP und nicht blockierbar sein wie DoH. Abgerufen am 28. Januar 2021.
6. draft-ietf-dprive-dnsoquic-01 - Specification of DNS over Dedicated QUIC Connections. Abgerufen am 28. Januar 2021.
7. DNS-over-HTTPS und DNS-over-TLS Unterstützung, auf ffmuc.net
8. Vertrauenswürdige DNS-Server. Abgerufen am 19. Februar 2021.
9. Kevin Helms: How to Obtain and Use .Bit Privacy Domains. In: Bitcoin News. 7. März 2017, abgerufen am 19. März 2020 (englisch).
10. Namecoin. Abgerufen am 6. März 2020 (englisch, Projektwebsite).
11. .bit - The next Generation of Bulletproof Hosting. In: abuse.ch. 25. September 2017, abgerufen am 19. März 2020 (englisch).
12. Catalin Cimpanu: OpenNIC drops support for .bit domain names after rampant malware abuse. In: ZDNet. 17. Juli 2019, abgerufen am 19. März 2020 (englisch).