Domain Name System - Définition

Introduction

Le Domain Name System (ou DNS, système de noms de domaine) est un service permettant d'établir une correspondance entre une adresse IP et un nom de domaine et, plus généralement, de trouver une information à partir d'un nom de domaine. À la demande de Jon Postel, Paul Mockapetris inventa le « Domain Name system » en 1983 et écrivit la première implémentation.

Rôle du DNS

Les ordinateurs connectés à un réseau IP, comme Internet, possèdent une adresse IP. Ces adresses sont numériques afin d'être plus facilement traitées par une machine. En IPv4, elles sont représentées la forme xxx.yyy.zzz.aaa, où xxx, yyy, zzz et aaa sont quatre nombres variant entre 0 et 255 (en système décimal). En IPv6, les IP sont de la forme aaaa:bbbb:cccc:dddd:eeee:ffff:gggg:hhhh, où a, b, c, d, e, f, g et h représentent des caractères au format hexadécimal. Pour faciliter l'accès aux systèmes qui disposent de ces adresses, un mécanisme a été mis en place pour permettre d'associer un nom à une adresse IP, plus simple à retenir, appelé nom de domaine. Résoudre un nom de domaine consiste à trouver l'adresse IP qui lui est associée.

Les noms de domaines peuvent être également associés à d'autres informations que des adresses IP.

Un système hiérarchique et distribué

Hiérarchie du DNS.

Résolution itérative d'un nom dans le DNS par un serveur DNS (étapes 2 à 7) et réponse (étape 8) suite à l'interrogation récursive (étape 1) effectuée par un client (resolver) DNS. (remarque: Le serveur DNS récursif est dit récursif car il accepte ce type de requêtes mais il effectue des requêtes itératives)

Hiérarchie du DNS

Le système des noms de domaines consiste en une hiérarchie dont le sommet est appelé la racine. On représente cette dernière par un point. Dans un domaine, on peut créer un ou plusieurs sous-domaines ainsi qu'une délégation pour ceux-ci, c'est-à-dire une indication que les informations relatives à ce sous-domaine sont enregistrées sur un autre serveur. Ces sous-domaines peuvent à leur tour déléguer des sous-domaines vers d'autres serveurs.

Tous les sous-domaines ne sont pas nécessairement délégués. Les délégations créent des zones, c'est-à-dire des ensembles de domaines et leurs sous-domaines non délégués qui sont configurés sur un serveur déterminé. Les zones sont souvent confondues avec les domaines.

Les domaines se trouvant immédiatement sous la racine sont appelés domaine de premier niveau (TLD : Top Level Domain). Les noms de domaines ne correspondant pas à une extension de pays sont appelés des domaines génériques (gTLD), par exemple .org ou .com. S'ils correspondent à des codes de pays (fr, be, ch...), on les appelle ccTLD (country code TLD).

On représente un nom de domaine en indiquant les domaines successifs séparés par un point, les noms de domaines supérieurs se trouvant à droite. Par exemple, le domaine org. est un TLD, sous-domaine de la racine. Le domaine wikipedia.org. est un sous-domaine de .org.. Cette délégation est accomplie en indiquant la liste des serveur DNS associée au sous-domaine dans le domaine de niveau supérieur.

Les noms de domaines sont donc résolus en parcourant la hiérarchie depuis le sommet et en suivant les délégations successives, c'est-à-dire en parcourant le nom de domaine de droite à gauche.

Pour qu'il fonctionne normalement, un nom de domaine doit avoir fait l'objet d'une délégation correcte dans le domaine de niveau supérieur.

Résolution du nom par un hôte

Les hôtes n'ont qu'une connaissance limitée du système des noms de domaine. Quand ils doivent résoudre un nom, ils s'adressent à un ou plusieurs serveurs de noms dits récursifs, c'est-à-dire qui vont parcourir la hiérarchie DNS et faire suivre la requête à un ou plusieurs autres serveurs de noms pour fournir une réponse. Les adresses IP de ces serveurs récursifs sont souvent obtenues via DHCP ou encore configurés en dur sur la machine hôte. Les fournisseurs d'accès à Internet mettent à disposition de leurs clients ces serveurs récursifs.

Quand un serveur DNS récursif doit trouver l'adresse IP de fr.wikipedia.org, un processus itératif démarre pour consulter la hiérarchie DNS. Ce serveur demande aux serveurs DNS appelés serveurs racine quels serveurs peuvent lui répondre pour la zone org. Parmi ceux-ci, notre serveur va en choisir un pour savoir quels serveurs sont capables de lui répondre pour la zone wikipedia.org. C'est un de ces derniers qui pourra lui donner l'adresse IP de fr.wikipedia.org. S'il se trouve qu'un serveur ne répond pas, un autre serveur de la liste sera consulté.

Pour optimiser les requêtes ultérieures, les serveurs DNS récursifs font aussi office de DNS cache : ils gardent en mémoire (cache) la réponse d'une résolution de nom afin de ne pas effectuer ce processus à nouveau ultérieurement. Cette information est conservée pendant une période nommée Time to live et associée à chaque nom de domaine.

Un nom de domaine peut utiliser plusieurs serveurs DNS. Généralement, les noms de domaines en utilisent au moins deux : un primaire et un secondaire. Il peut y avoir plusieurs serveurs secondaires.

L'ensemble des serveurs primaires et secondaires font autorité pour un domaine, c'est-à-dire que la réponse ne fait pas appel à un autre serveur ou à un cache. Les serveurs récursifs fournissent des réponses qui ne sont pas nécessairement à jour, à cause du cache mis en place. On parle alors de réponse ne faisant pas autorité (non-authoritative answer).

Cette architecture garantit au réseau Internet une certaine continuité dans la résolution des noms. Quand un serveur DNS tombe en panne, le bon fonctionnement de la résolution de nom n'est pas remis en cause dans la mesure où des serveurs secondaires sont disponibles.

Résolution inverse

Pour trouver le nom de domaine associé à une adresse IP, on utilise un principe semblable. Dans un nom de domaine, la partie la plus générale est à droite : org dans fr.wikipedia.org, le mécanisme de résolution parcourt donc le nom de domaine de droite à gauche. Dans une adresse IP, c'est le contraire : 213 est la partie la plus générale de 213.228.0.42. Pour conserver une logique cohérente, on inverse l'ordre des quatre termes de l'adresse et on la concatène au pseudo domaine in-addr.arpa. Ainsi, par exemple, pour trouver le nom de domaine de l'adresse IP 91.198.174.2, on résout 2.174.198.91.in-addr.arpa.

La déclaration inverse est importante sur les adresses IP publiques Internet puisque l'absence d'une résolution inverse est considéré comme une erreur opérationnelle (RFC 1912) qui peut entrainer le refus d'accès à un service. Par exemple, un serveur de messagerie électronique se présentant en envoi avec une adresse IP n'ayant pas de résolution inverse (PTR) a de grandes chances de se voir refuser, par l'hôte distant, la transmission du courrier (message de refus de type : IP lookup failed).

Une adresse IP peut être associée à plusieurs différents noms de domaine via l'enregistrement de plusieurs entrées PTR dans le sous-domaine arpa dédié à cette adresse (in-addr.arpa. pour IPv4 et ip6.arpa. pour IPv6). L'utilisation d'enregistrements PTR multiples pour une même adresse IP est éventuellement présente dans le cadre de l'hébergement virtuel de multiples domaines web derrière la même adresse IP mais n'est pas recommandé dans la mesure où le nombre des champs PTR à renvoyer peut faire dépasser à la réponse la taille des paquets UDP de réponse et entraîner l'utilisation du protocole TCP (plus coûteux en resources) pour envoyer la réponse à la requête DNS.

Résolution inverse CIDR

Les délégations des zones inverses se font sur une frontière d'octet, ce qui fonctionne quand les blocs d'adresses sont distribués de façon classful mais pose des problèmes quand les blocs assignés sont de taille quelconque.

Par exemple, si deux clients A et B disposent chacun des blocs 192.168.0.0/25 et 192.168.0.128/25, il n'est pas possible de déléguer 0.168.192.in-addr.arpa. au premier pour qu'il puisse définir les PTR correspondant à ses hôtes, car cela empêcherait le second de faire de même.

La RFC 2317 a défini une approche pour traiter ce problème, elle consiste à faire usage de domaines intermédiaires et de CNAME.

      $ORIGIN 0.168.192.in-addr.arpa.      0/25     NS ns.clientA.fr.      128/25   NS ns.clientB.fr.            0          CNAME 0.0/25.0.168.192.in-addr.arpa.      1          CNAME 1.0/25.0.168.192.in-addr.arpa.      ...      127        CNAME 127.0/25.0.168.192.in-addr.arpa.      128        CNAME 128.128/25.0.168.192.in-addr.arpa.      ...      255        CNAME 255.128/25.0.168.192.in-addr.arpa.      

Le client A définit la zone 0/25.0.168.192.in-addr.arpa. :

      $ORIGIN 0/25.0.168.192.in-addr.arpa.      1          PTR   hote1.clientA.fr.      ...      127        PTR   hote127.clientA.fr.      

Le client B faire de même pour 128/25.0.168.192.in-addr.arpa. et les adresses 128 à 255.

La résolution inverse de 192.168.0.1 aboutira aux requêtes suivantes :

      1.0.168.192.in-addr.arpa.      CNAME   1.0/25.0.168.192.in-addr.arpa.      1.0/25.0.168.192.in-addr.arpa. PTR     hote.clientA.fr.      

Ce qui assure le fonctionnement de la résolution inverse, moyennant un niveau d'indirection supplémentaire.