DNS: was es ist und wie es funktioniert

Das Domain Name System oder DNS ist eine der wichtigsten Grundlagen des Internets. Es ist dafür verantwortlich, dass wir uns mit Servern verbinden können, ohne uns lange, umständliche Zahlenfolgen merken zu müssen. Als Designer oder Entwickler ist es wichtig zu verstehen, was DNS ist, wie es funktioniert und wie man es verwendet.

Was ist DNS?

In den 1970er Jahren gab es so wenige Computer, die miteinander vernetzt waren, dass jeder problemlos eine manuelle Liste aller anderen Computer führen konnte. In den Tagen von ARPANET (einem Vorgänger des Internets) teilte der Besitzer, wenn ein neuer Computer gekauft und dem Netzwerk hinzugefügt wurde, einfach alle anderen im ARPANET mit, die diesen neuen Computer einfach ihrer Liste hinzufügen würden. Dieses System funktionierte gut, als es nur ein paar Dutzend Computer gab, die miteinander verbunden waren, verschlechterte sich jedoch schnell, als die Computer billiger und öffentlich zugänglicher wurden. Aus heutiger Sicht wäre dies so, als müsste man die ganze Welt jedes Mal benachrichtigen, wenn eine neue Website oder ein neuer Dienst gestartet wird.

In den frühen 80er Jahren wurde DNS entwickelt, um dieses Problem zu lösen, indem eine maßgebliche Liste von Domänen und den Computern verwaltet wird, auf die sie verweisen. Aber wie genau funktioniert das? Aus technischer Sicht ist DNS ein System, das von fast jedem netzwerkfähigen Gerät verwendet wird, um Domänennamen mit zugehörigen IP-Adressen aufzulösen. Betrachten Sie es als das Telefonbuch des Internets.

Wenn Sie eine Webadresse wie http://www.getflywheel.com in Ihren Webbrowser eingeben, weiß Ihr Computer nicht automatisch, wohin er gehen soll. Es erfordert eine IP-Adresse, um eine Verbindung herzustellen, aber Sie haben ihm einen Domänennamen gegeben, der nur aus einer Buchstabenfolge besteht. Domains machen es Menschen viel einfacher, sich zu merken, wo sich Websites befinden, aber sie sind nicht das, was ein Computer braucht, um eine Verbindung herzustellen. Stattdessen kontaktiert Ihr Computer einen DNS-Server und fragt ihn nach der IP-Adresse dieser Website. Der DNS-Server antwortet und teilt Ihrem Computer mit: „http://www.getflywheel.com befindet sich unter 192.241.128.208.“ Ihr Computer ruft diese IP-Adresse vom DNS-Server ab und verwendet sie, um sich mit der IP-Adresse zu verbinden, die wiederum die Website von Flywheel aufruft.

Wie werden DNS-Einträge verwaltet und festgelegt?

DNS wird über DNS-Einträge festgelegt, die Informationen wie die IP-Adresse, auf die eine Domain verweisen soll, Subdomains, E-Mail-Einstellungen und sogar beliebigen Text enthalten. Sobald eine Domain gekauft wurde, legt der Eigentümer autoritative Nameserver für die Domain fest. Diese Nameserver kontrollieren die DNS-Einträge für die Domain, die von anderen DNS-Servern abgerufen und im gesamten Internet verbreitet werden. Wenn Sie Ihre eigenen DNS-Einträge einrichten, kennen Sie im Allgemeinen die IP-Adresse Ihrer Website. Flywheel stellt Ihnen beispielsweise eine IP-Adresse zur Verfügung, auf die Sie einen A-Namensdatensatz verweisen können.

Es gibt viele Tausende von DNS-Servern auf der ganzen Welt, und sie synchronisieren sich alle miteinander, um aufzuzeichnen, wo sich alles befindet. Allerdings sind nicht alle DNS-Server gleich.

Die Struktur von DNS-Servern sieht aus wie ein umgedrehter Baum. Es gibt 13 Root- oder Master-Server, die den Stamm dieses Baums bilden. Sie sind die ultimative Masterkopie von DNS. Alle DNS-Daten müssen entweder von einem Root-Server stammen oder von einem Server, der zuvor einen Root-Server kontaktiert und die Daten abgeholt hat. Die Root-Server bilden die sogenannte Root-Zone oder die autoritativeste DNS-Zone.

Hinter der Stammzone gibt es Unterzonen, die Domänen enthalten. Jede Top-Level-Domain hat ihren eigenen Zoneneintrag, der weiter in einzelne Domains unterteilt ist, wie z. B. http://www.getflywheel.com, die als Second-Level-Domains bezeichnet werden.

Das wird ein bisschen technisch, also schauen wir uns das aus der Perspektive unserer Baumanalogie an. Da die Root-Zone den Trunk bildet, ist jede Top-Level-Domain, wie z. B. .com oder .org, ein Zweig dieses Trunks. Jede Website, wie z. B. getflywheel.com, ist ein Blatt, das aus diesem Zweig herausragt. Dieses eine, winzige Blatt ist der Bereich, in dem ein Domaininhaber die DNS-Kontrolle hat. Jeder Zweig wäre ein individueller Nameserver, der die Zweige und Blätter verfolgt, die von ihm abstammen.

Wenn also ein Computer getflywheel.com anfordert, kontaktiert er zuerst einen Root-Server, der sagt: „Sie suchen nach einer .com-Website. Sprechen Sie mit dem .com-Nameserver, der sich hier befindet.“ Dann kehrt Ihr Computer die Kette hinunter zu dem Nameserver zurück, der für .com verantwortlich ist, und fragt ihn nach weiteren Details. Ihr Computer kontaktiert Server, bis er schließlich den vom Besitzer der Domain angegebenen Nameserver findet. Dann ermittelt es die mit der Website verknüpfte IP-Adresse und geht zu ihr. Ihr Computer durchläuft den Serverbaum die Zweige hinunter, bis er schließlich das Blatt erreicht, das das Endziel enthält.

Hinweis: Obwohl es offiziell 13 Root-DNS-Server gibt, sind alle bis auf zwei separat verbunden und über eine Routing-Technologie namens Anycast an Dutzende identischer Server verteilt. Anycast lässt zu, dass mehrere Knoten als dieselbe Entität existieren. Wenn sich ein Gerät mit dieser Entität verbindet, stellt es eine Verbindung zum nächsten verfügbaren Knoten im Netzwerk her (dies unterscheidet sich von Geocast , das beispielsweise in CDNs verwendet wird, wo sich ein Gerät mit dem nächstgelegenen geografischen Server verbindet). Anycast ermöglicht es, die Root-Server zu multiplizieren und über die ganze Welt zu verteilen, Lasten auszugleichen, Reaktionszeiten zu beschleunigen und Single Points of Failure zu verhindern.

Diese ganze Kette von Serverkontakten scheint ziemlich umständlich und anstrengend zu sein, jedes Mal, wenn Sie eine Website besuchen möchten. Glücklicherweise wird DNS stark zwischengespeichert, was bedeutet, dass Kopien häufig auf Computern in Ihrer Nähe gespeichert werden, wodurch die Root-Server entlastet und Ihre Abfragen schneller geladen werden. Viele ISPs, Unternehmen, Universitäten und sogar Ihr eigener Computer speichern Caches der letzten DNS-Abfragen. Wenn Sie beispielsweise nach google.com suchen, ist die IP-Adresse Ihres Computers wahrscheinlich bereits gespeichert. Wenn Sie jedoch nach einer Website suchen, auf der Sie noch nie waren, war es möglich, dass jemand anderes in Ihrer Nachbarschaft oder Firma bereits dort war, und die Abfrage und Informationen werden nur auf dem DNS-Server Ihres ISP gespeichert.

Ohne DNS müssten wir uns alle die IP-Adresse jeder einzelnen Website und jedes Computers merken oder aufschreiben, die wir jemals besuchen möchten. Glücklicherweise ist DNS ein unglaublich belastbares, zuverlässiges und beeindruckendes Stück Technik, das alle unsere Websites und unsere Kommunikation im Auge behält, damit wir es nicht tun müssen.