Khám phá hệ thống tên miền (DNS): Đi sâu vào các khái niệm thiết kế hệ thống

Tram Ho

1. Giới thiệu

Hệ thống tên miền (DNS) là một công nghệ nền tảng cho internet. Nó dịch các tên miền mà con người có thể đọc được như www.example.com thành các địa chỉ IP mà máy tính có thể hiểu được. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá những điểm phức tạp của DNS và các khái niệm thiết kế hệ thống của nó, bao gồm kiến ​​trúc, các thành phần và quy trình phân giải tên miền.

1.1. Tầm quan trọng của DNS

DNS là điều cần thiết cho hoạt động liền mạch của internet. Không có nó, người dùng sẽ cần ghi nhớ địa chỉ IP để truy cập các trang web, điều này vừa không thực tế vừa không hiệu quả. DNS hoạt động như một danh bạ điện thoại, cho phép người dùng truy cập các trang web bằng tên miền trong khi máy tính giao tiếp bằng địa chỉ IP.

2. Kiến trúc DNS

Kiến trúc DNS là một hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán, có thứ bậc bao trùm toàn bộ internet. Nó bao gồm sự kết hợp của các máy chủ, bộ phân giải và cơ sở dữ liệu hoạt động cùng nhau để phân giải tên miền thành địa chỉ IP.

2.1. Các thành phần của kiến ​​trúc DNS

Các thành phần chính của kiến ​​trúc DNS bao gồm:

  • Không gian tên miền : Một cấu trúc tên miền giống như cây phân cấp, với mỗi nút đại diện cho một miền.
  • Máy chủ DNS : Máy chủ lưu trữ và quản lý hồ sơ tên miền.
  • DNS Resolvers : Phần mềm chạy trên thiết bị khách, chịu trách nhiệm truy vấn máy chủ DNS để phân giải tên miền.
  • Bản ghi tài nguyên (RR) : Các mục cơ sở dữ liệu ánh xạ tên miền tới địa chỉ IP và thông tin liên quan khác.

2.2. Các loại máy chủ DNS

Có ba loại máy chủ DNS chính:

  • Máy chủ gốc : Máy chủ cấp cao nhất trong hệ thống phân cấp DNS, chịu trách nhiệm quản lý các tên miền cấp cao nhất (TLD) như .com, .org, .net, v.v.
  • Máy chủ tên miền cấp cao nhất (TLD) : Máy chủ quản lý thông tin tên miền cho các TLD cụ thể như .com, .org, .net, v.v.
  • Máy chủ tên có thẩm quyền : Máy chủ lưu trữ thông tin đầy đủ về một tên miền cụ thể, bao gồm tên miền phụ và địa chỉ IP được liên kết.

3. Quy trình giải quyết và truy vấn DNS

Quá trình dịch tên miền thành địa chỉ IP được gọi là phân giải DNS. Phần này mô tả các bước liên quan đến quy trình phân giải DNS.

3.1. Truy vấn DNS đệ quy

Khi một khách hàng muốn phân giải một tên miền, nó sẽ gửi một truy vấn DNS tới một trình phân giải DNS. Sau đó, trình phân giải sẽ thực hiện theo một loạt các bước để tìm địa chỉ IP được liên kết với tên miền. Đây được gọi là truy vấn đệ quy vì trình phân giải thực hiện tất cả các bước cần thiết để phân giải tên miền.

  • Máy chủ gốc truy vấn : Trình phân giải truy vấn máy chủ gốc cho máy chủ TLD chịu trách nhiệm về miền được yêu cầu.
  • Máy chủ TLD truy vấn : Trình phân giải truy vấn máy chủ TLD cho máy chủ tên có thẩm quyền chịu trách nhiệm về miền được yêu cầu.
  • Máy chủ tên có thẩm quyền truy vấn : Trình phân giải truy vấn máy chủ tên có thẩm quyền để biết địa chỉ IP được liên kết với miền được yêu cầu.
  • Trả về địa chỉ IP : Trình phân giải trả về địa chỉ IP cho máy khách.

3.2. Truy vấn DNS lặp lại

Một giải pháp thay thế cho truy vấn đệ quy là truy vấn lặp, trong đó máy khách thực hiện từng bước của quy trình giải quyết. Điều này làm giảm khối lượng công việc trên trình phân giải DNS nhưng đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn từ máy khách.

  • Máy chủ gốc truy vấn : Máy khách truy vấn máy chủ gốc cho máy chủ TLD chịu trách nhiệm về miền được yêu cầu.
  • Truy vấn Máy chủ TLD : Máy khách truy vấn máy chủ TLD để biết máy chủ tên có thẩm quyền chịu trách nhiệm về miền được yêu cầu.
  • Máy chủ tên có thẩm quyền truy vấn : Máy khách truy vấn máy chủ tên có thẩm quyền để biết địa chỉ IP được liên kết với miền được yêu cầu.
  • Trả lại địa chỉ IP : Máy chủ tên có thẩm quyền trả lại địa chỉ IP cho máy khách.

4. Bộ nhớ đệm DNS

Để cải thiện hiệu quả của quy trình phân giải DNS và giảm tải cho máy chủ DNS, trình phân giải DNS và máy khách lưu trữ kết quả của các truy vấn trước đó. Điều này cho phép họ nhanh chóng phản hồi các yêu cầu tiếp theo cho cùng một miền mà không cần lặp lại toàn bộ quy trình giải quyết.

4.1. Bộ nhớ cache của bộ giải quyết

Khi trình phân giải DNS phân giải thành công một tên miền, nó sẽ lưu kết quả vào bộ đệm của nó. Nếu trình phân giải nhận được yêu cầu cho cùng một miền trong khoảng thời gian Thời gian tồn tại (TTL) của bản ghi được lưu trong bộ nhớ cache, nó có thể trả về địa chỉ IP được lưu trong bộ nhớ cache thay vì thực hiện một giải pháp mới.

4.2. Bộ đệm máy khách

Các thiết bị khách cũng có thể lưu trữ kết quả DNS cục bộ. Điều này làm giảm nhu cầu truy vấn trình phân giải DNS cho các yêu cầu tiếp theo đối với cùng một miền. Giống như bộ nhớ cache của trình phân giải, bộ nhớ cache của máy khách tôn trọng TTL của các bản ghi được lưu trong bộ nhớ cache.

5. Bảo mật DNS

Là một thành phần quan trọng của cơ sở hạ tầng internet, DNS là mục tiêu tiềm năng cho các mối đe dọa bảo mật khác nhau. Phần này phác thảo một số vấn đề bảo mật chính liên quan đến DNS và các biện pháp được thực hiện để giảm thiểu chúng.

5.1. Giả mạo DNS và nhiễm độc bộ đệm

Giả mạo DNS, còn được gọi là đầu độc bộ đệm, là một cuộc tấn công trong đó tác nhân độc hại cung cấp thông tin DNS sai cho trình phân giải, khiến bộ phân giải lưu vào bộ đệm và trả lại địa chỉ IP không chính xác cho máy khách. Để giảm thiểu rủi ro này, trình phân giải DNS triển khai các biện pháp bảo mật như ngẫu nhiên hóa ID truy vấn và sử dụng DNSSEC (Phần mở rộng bảo mật hệ thống tên miền) để xác thực tính xác thực của dữ liệu DNS.

5.2. DNSSEC

DNSSEC là một bộ tiện ích mở rộng cho DNS bổ sung thêm một lớp bảo mật bằng cách ký dữ liệu DNS bằng chữ ký số. Điều này cho phép trình phân giải DNS xác minh tính xác thực của dữ liệu DNS nhận được từ máy chủ tên có thẩm quyền, đảm bảo rằng dữ liệu không bị giả mạo.

6. Kết luận

Hệ thống tên miền (DNS) là một yếu tố quan trọng của cơ sở hạ tầng internet, cho phép người dùng truy cập các trang web bằng tên miền mà con người có thể đọc được. Bằng cách hiểu các khái niệm thiết kế hệ thống đằng sau DNS, chẳng hạn như kiến ​​trúc, các thành phần và quy trình phân giải tên miền, chúng ta có thể đánh giá đúng hơn vai trò của DNS trong việc đảm bảo hoạt động liền mạch của Internet.

Bằng cách triển khai các biện pháp bảo mật như DNSSEC và tận dụng bộ nhớ đệm để nâng cao hiệu quả, DNS tiếp tục phát triển và thích ứng với bối cảnh luôn thay đổi của Internet. Khi internet tiếp tục phát triển và lớn mạnh, DNS sẽ vẫn là một thành phần quan trọng trong việc kết nối người dùng với nguồn tài nguyên khổng lồ có sẵn trực tuyến.

Và cuối cùng

Như mọi khi, tôi hy vọng bạn thích bài viết này và có một cái gì đó mới. Xin cảm ơn và hẹn gặp lại các bạn trong những bài viết tiếp theo!

Nếu các bạn thích bài viết này thì hãy cho mình 1 like và subscribe để ủng hộ mình nhé. Cảm ơn.

Giới thiệu

Chia sẻ bài viết ngay

Nguồn bài viết : Viblo