Как отмечалось ранее, имена в DNS-запросах нечувствительны к регистру. Это позволило современным DNS-распознавателям включить в запрос дополнительные биты идентификатора транзакции, установив символы в поле QNAME в произвольный регистр. 16-битный идентификатор уязвим к различным видам атаки отравления кэша, включая атаку Каминского, о которой пойдет речь в главе 8. Отчасти эта уязвимость обусловлена тем, что длина DNS-идентификатора транз­акции составляет лишь 16 бит. Увеличение длины потребовало бы изменений в спецификации протокола DNS, а это непростая задача.

В итоге было разработано альтернативное решение — метод 0x20-кодирования, который сводится к следующему. Локальный рекурсивный распознаватель переключает регистр в каждом поле QNAME («uchicago.edu» может превратиться в «uCHicaGO.EDu» и т.п.), что позволяет использовать каждый символ доменного имени в качестве дополнительного бита DNS-идентификатора транзакции. Конечно, важно, чтобы никакой другой распознаватель не менял регистр поля QNAME в последующих итеративных запросах или ответах. При сохранении регистра соответствующий ответ содержит поле QNAME с тем регистром, который ему присвоил локальный рекурсивный распознаватель, и в результате эти биты добавляются в идентификатор транзакции. Конечно, все это выглядит как лишенные какой-либо элегантности костыли, но именно так происходит внесение изменений в широко используемое программное обеспечение с сохранением обратной совместимости.

DNS-ответы и записи ресурсов DNS

У каждого домена, независимо от того, является ли он единственным хостом или доменом верхнего уровня, может быть набор ассоциированных с ним запи­сей ресурсов (resource records). Эти записи являются базой данных DNS. Для одного хоста запись ресурсов чаще всего представляет собой просто его IP-адрес, но существует еще много других записей. Когда распознаватель передает имя домена DNS-серверу, то, что он получает обратно, представляет собой записи ресурсов, ассоциированные с этим именем. Таким образом, основная функция системы DNS заключается в преобразовании доменных имен в записи ресурсов.

Записи ресурса состоят из пяти частей. Хотя для эффективности они часто перекодируются в двоичную форму, в большинстве описаний они представлены в виде ASCII-текста, по одной строке на каждую запись:

Domain_name Time_to_live Class Type Value

Поле Domain_name (Имя домена) сообщает, к какому домену относится текущая запись. Обычно для каждого домена имеется несколько записей ресурсов, и каждая копия базы данных хранит информацию о множестве доменов. Поле имени домена используется в качестве первичного ключа поиска при выполнении запросов. Порядок записей в базе данных значения не имеет.

Поле Time_to_live указывает, насколько стабильно состояние записи. Редко меняющимся данным присваивается высокое значение этого поля, например 86 400 (число секунд в сутках). Если же информация непостоянна (как, например, курсы акций) или ее вынуждены часто менять операторы сетей (например, для балансировки нагрузки при использовании одного имени для нескольких IP-адресов), то ей может быть присвоено небольшое значение, такое как 60 с (1 мин). Мы вернемся к этому вопросу, когда будем обсуждать кэширование.

Третье поле в записи ресурсов — Class (Класс). Для интернет-информации это всегда IN. Для прочей информации применяются другие коды, но на практике они встречаются редко.

Поле Type сообщает тип записи. Существует много типов DNS-записей. Наиболее важные из них перечислены на илл. 7.4.

Запись SOA (Start Of Authority — начальная точка полномочий) сообщает имя первичного источника информации о зоне сервера имен (описанного ниже), адрес электронной почты его администратора, уникальный порядковый номер, различные флаги и тайм-ауты.

Тип

Значение

Значение

SOA

Начальная запись зоны

Параметры для этой зоны

A

IPv4-адрес хоста

32-битное целое число

AAAA

IPv6-адрес хоста

128-битное целое число

MX

Обмен почтой

Приоритет, с которым домен хочет принимать электронную почту

NS

Сервер имен

Имя сервера для этого домена

CNAME

Каноническое имя

Имя домена

PTR

Указатель

Псевдоним IP-адреса

SPF

Правила отправки почты

Правила отправки почты, закодированные в текстовом виде

SRV

Служба

Хост, предоставляющий данную службу

TXT

Текст

Описательный ASCII-текст

Илл. 7.4. Основные типы записей ресурсов DNS

Распространенные типы записей

Самым важным типом записей является A (Address — адрес). Эти записи содержат 32-разрядный IPv4-адрес интерфейса для хоста. Соответствующая запись AAAA («quad A» — «четыре A») содержит 128-разрядный IPv6-адрес. У каждого хоста в интернете должен быть как минимум один IP-адрес, чтобы другие компьютеры могли с ним взаимодействовать. Иногда у хостов есть несколько сетевых интерфейсов. В таком случае они обладают несколькими записями ресурсов типа A или AAAA. Кроме того, один сервис (например, google.com) может быть размещен на множестве компьютеров, рассредоточенных по всему миру (Колдер и др.; Calder et al., 2013). В таких случаях DNS-распознаватель может возвращать несколько IP-адресов для одного доменного имени. В случае географически распределенного сервиса для улучшения производительности и балансировки нагрузки распознаватель может возвращать клиенту один или несколько IP-адресов ближайшего к нему (с точки зрения географии или топологии) сервера.

Еще один существенный тип записей — NS. Они несут информацию о сервере имен для домена или поддомена. Это хост, на котором содержится копия базы данных для домена. Он используется в ходе процесса поиска имен, о котором мы вскоре поговорим подробнее.

Записи MX сообщают имя хоста, готового принимать электронную почту для указанного домена. Дело в том, что не каждый компьютер готов это делать. Если письмо отправлено, скажем, на адрес [email protected], то передающий хост прежде всего должен найти в домене microsoft.com почтовый сервер, готовый к получению почты. Эту информацию может предоставить запись MX.

Записи CNAME позволяют создавать псевдонимы. Допустим, что кто-то, имеющий представление о том, как формируются имена в интернете, хочет отправить сообщение пользователю paul на факультете вычислительной техники Чикагского университета. Действуя наудачу, этот человек пытается использовать адрес [email protected]. Однако адрес не сработает, поскольку на самом деле факультет использует домен cs.uchicago.edu. В таком случае для удобства тех, кто этого не знает, Чикагский университет может создать запись CNAME, которая будет направлять пользователей и программы по нужному пути. Для этого можно использовать запись следующего вида:

www.cs.uchicago.edu 120 IN CNAME hnd.cs.uchicago.edu

Записи CNAME широко используются для присвоения псевдонимов веб-сайтам, поскольку адреса веб-серверов (которые часто начинаются с префикса www), как правило, размещаются на устройствах, используемых для нескольких целей, при этом www не является их основным именем.

Записи PTR указывают на другое имя и обычно используются для связывания IP-адреса с соответствующим именем. Просмотр записи PTR, связывающей имя с соответствующим IP-адресом, называется обратным просмотром (reverse lookup).

SRV представляют собой более новый тип записей, позволяющий идентифицировать хост как определенный сервис в рамках домена. Например, веб-сервер для домена www.cs.uchicago.edu может быть идентифицирован как hnd.cs.uchicago.edu. Данный тип записей является обобщением записей типа MX, которые выполняют ту же задачу, но только для почтовых серверов.

Записи SPF позволяют домену закодировать информацию о том, какие компьютеры в рамках домена будут отправлять письма в остальную часть интернета. Это помогает принимающим устройствам отсеивать недопустимую почту. Если почта поступает от компьютера с именем dodgy, в то время как согласно записям домена почта должна поступать только от компьютера с именем smtp, велика вероятность того, что данные сообщения являются спамом.