Domain-Name-System

Domain Name System (DNS)
Familie: Internetprotokollfamilie
Einsatzgebiet: Namensauflösung
Ports: 53/UDP, 53/TCP
DNS im TCP/IP‑Protokollstapel:
Anwendung DNS
Transport UDP TCP
Internet IP (IPv4, IPv6)
Netzzugang Ethernet Token
Bus
Token
Ring
FDDI
Standards:

RFC 1034 (1987)
RFC 1035 (1987)

Das Domain Name System (DNS) ist einer der wichtigsten Dienste im Internet. Seine Hauptaufgabe ist die Beantwortung von Anfragen zur Namensauflösung.

In Analogie zu einer Telefonauskunft soll DNS bei Anfrage mit einem Hostnamen (dem „Adressaten“ im Internet – zum Beispiel www.example.org) als Antwort die zugehörige IP-Adresse (die „Anschlussnummer“ – zum Beispiel 192.0.2.42) nennen.

Inhaltsverzeichnis

Überblick

Das DNS ist ein weltweit auf tausende von Servern verteilter hierarchischer Verzeichnisdienst, der den Namensraum des Internets verwaltet. Dieser Namensraum ist in so genannte 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 Zahlenkolonnen. So kann man sich einen Domainnamen wie example.org in der Regel leichter merken als die dazugehörende IP-Adresse 208.77.188.166.

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 rudimentäre 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 883 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 die 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:

  • zentrale Verwaltung,
  • hierarchische Strukturierung des Namensraums in Baumform,
  • Eindeutigkeit der Namen,
  • Erweiterbarkeit.

Komponenten des DNS

Das DNS besteht aus drei Hauptkomponenten:

  • Domain-Namensraum,
  • Nameserver,
  • Resolver.

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. Label sind Zeichenketten (alphanumerisch, als einziges Sonderzeichen ist '-' erlaubt), die mindestens ein Zeichen und maximal 63 Zeichen lang sind, mit einem Buchstaben beginnen müssen und nicht mit '-' enden dürfen (RFC 1035, Abschnitt „2.3.1. Preferred name syntax“). Die einzelnen Labels werden durch Punkte voneinander getrennt. Ein Domainname wird mit einem Punkt abgeschlossen (der hinterste Punkt wird normalerweise weggelassen, gehört rein formal aber zu einem vollständigen Domainnamen dazu). Ein korrekter, vollständiger Domainname (auch Fully Qualified Domain-Name (FQDN) genannt) lautet etwa www.example.com..

Ein Domainname darf inklusive aller Punkte maximal 255 Zeichen 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 (engl. 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

Nameserver sind zum einen Programme, die Anfragen zum Domain-Namensraum beantworten. Im Sprachgebrauch werden allerdings auch die Rechner, auf denen diese Programme laufen, 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 aber auch bedeuten, dass der Nameserver in dieser Zeit falsche Informationen liefern kann, 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-Server
Falls kein Weiterleitungsserver konfiguriert wurde oder dieser nicht antwortet, werden die Root-Server 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.

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. Weitere Informationen zur iterativen/rekursiven Namensauflösung finden sich unter rekursive und iterative Namensauflösung.

Protokoll

DNS-Anfragen werden normalerweise per UDP Port 53 zum Namensserver gesendet. Der DNS-Standard erlaubt aber auch TCP. 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 Zonentransfer 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 Delegationen genannt – verknüpft sind.

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

  • Mit dem A Resource Record werden die eigentlichen Daten definiert: Einem Namen wird eine IPv4-Adresse zugewiesen.
  • Mit dem NS Resource Record werden die Verknüpfungen der Server untereinander realisiert.

Mit diesen beiden Record-Typen lässt sich prinzipiell das gesamte klassische DNS aufbauen. Für Verwaltungszwecke sind aber weitere Typen erforderlich, wie zum Beispiel der SOA Record. 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:

Der A Resource Record de.wikipedia.org. A 145.97.39.155 definiert: Dem Namen de.wikipedia.org ist die IP-Adresse 145.97.39.155 zugewiesen.

Der NS Resource Record wikipedia.org NS ns0.wikimedia.org. definiert: Die Zonendatei für die Domain wikipedia.org befindet sich auf dem Server ns0.wikimedia.org.

Beispiel Namensauflösung

Im Beispiel wird www.example.net in drei Schritten mit Hilfe des Resolver-Tools dig iterativ „per Hand“ aufgelöst. Ausgangspunkt ist der Root-Server A.root-servers.net. Dessen Adresse (198.41.0.4) ist in Nameservern und Resolvern fest einkonfiguriert. Der Rootserver enthält für die Domain net eine Delegation (NS-Record) zum Server A.GTLD-SERVERS.net. Dieser wiederum verweist für die Domain example.net auf den Server a.iana-servers.net, der schließlich den gesuchten Eintrag www.example.net enthält. Die Ausgabe ist auf das Wesentliche gekürzt.

$ dig +norecurse @198.41.0.4 www.example.net
net. 172800 IN NS A.GTLD-SERVERS.net.
A.GTLD-SERVERS.net. 172800 IN A 192.5.6.30

$ dig +norecurse @192.5.6.30 www.example.net
example.net. 172800 IN NS a.iana-servers.net.
a.iana-servers.net. 172800 IN A 192.0.34.43

$ dig +norecurse @192.0.34.43 www.example.net
www.example.net. 172800 IN A 192.0.34.166

Bei den von den nicht-zuständigen Nameservern zusätzlich ausgegebenen A-Records handelt es sich um Glue Records. Die Zahl vor ‚IN‘ bedeutet die TTL (Time To Live) in Sekunden. Sie besagt, wie lange der Client die Antwort im Cache behalten darf, bevor er neu anfragen muss. Bei dynamischen IP-Adressen liegt diese Zahl meistens zwischen 20 und 300 Sekunden.

Beispiel Reverse Lookup

Reverse Lookup findet zu einer IP-Adresse – falls vorhanden – den Namenseintrag des Eigentümers der Adresse.

1) IP-Adresse zu einem Namen finden:

$ host -a zeitna.de --> (gekürzt)
zeitna.de has address 80.190.249.119
AUTHORITY SECTION:
zeitna.de. 259200 IN NS server1-ns1.udagdns.net

2) Reverse Lookup für diese IP-Adresse

$ host -a 80.190.249.119 --> (gekürzt)

Trying "119.249.190.80.in-addr.arpa"

ANSWER SECTION:
119.249.190.80.in-addr.arpa. 86400 IN PTR ipx10576.ipxserver.de.

AUTHORITY SECTION:
249.190.80.in-addr.arpa. 86400 IN NS ns1.ipx-server.de.
249.190.80.in-addr.arpa. 86400 IN NS ns2.ipx-server.de.

  • Im ersten Schritt wird die IP-Adresse umgeformt, damit man sie – wie bei DNS üblich – von rechts nach links lesen kann. Dabei wird die Domain in-addr.arpa hinzugefügt.
  • Hinter dieser Domain verbergen sich Nameserver, bei denen IP-Adressen namentlich registriert werden können (es gibt keinen Zwang, dies zu tun). Da nach der Umformung die höherwertige Gruppe rechts steht, ist eine Auflösung von rechts nach links einfach.
  • In der ANSWER SECTION sieht man, dass die IP-Adresse ipxserver.de gehört.
  • In der AUTHORITY SECTION sieht man, dass das Subnetz 80.190.249.0/24 ebenfalls zu ipxserver gehört.
  • Die zusätzlichen Domains, die auf dieser IP-Adresse liegen, sieht man nicht. Wie man sieht, können Lookup und Reverse Lookup unterschiedliche AUTHORITY SECTIONs haben. Die Erklärung hierfür ist einfach: Die IP-Adresse gehört ipxserver.de, einem Anbieter von Rootservern. Die Domain zeitna.de gehört dem Mieter des Servers.

Aus diesem Beispiel erklärt sich auch die auf den ersten Blick etwas merkwürdige Syntax für den Eintrag eines Reverse Lookup im Nameserver BIND:

$ $ORIGIN 249.190.80.in-addr.arpa.
$TTL 86400
119 IN PTR ipx10576.ipxserver.de.

  • Die beiden ersten Zeilen setzen die Basis und die TTL für die folgenden Einträge.
  • Die dritte Zeile setzt den Namen für die IP-Adresse 119 im Subnetz von Zeile 1.

Erweiterung des DNS

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 eines entsprechenden DNS-Requests ohne Zeitverzug möglich.

Das Dynamische DNS gilt als Sicherheitsrisiko, da ohne spezielle Vorkehrungen jedermann DNS-Einträge löschen oder verändern kann. In 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

Bisher waren die Label – wie beschrieben – auf alphanumerische Zeichen und das Zeichen ‚-‘ eingeschränkt. Dies hängt vor allem damit zusammen, dass das DNS (wie auch das Internet ursprünglich) in den USA entwickelt wurde. Allerdings gibt es in vielen Ländern Zeichen, die nicht in einem Label verwendet werden konnten (im deutschen Sprachraum zum Beispiel die Umlaute ä, ö, ü und ß) oder Zeichen aus komplett anderen Schriftsystemen (zum Beispiel Chinesisch). Namen mit diesen Zeichen waren ursprünglich nicht DNS-fähig.

Ein mittlerweile etablierter Ansatz zur Vergrößerung des Zeichenvorrats ist die 2003 in RFC 3490 beschriebene Internationalisierung von Domain-Namen IDNA. Um das neue System mit dem bisherigen kompatibel zu halten, werden die erweiterten Zeichensätze mit zulässigen Zeichen kodiert, also auf derzeit gültige Namen abgebildet. Die erweiterten Zeichensätze werden dabei zunächst gemäß dem Nameprep-Algorithmus (RFC 3491) normalisiert und anschließend per Punycode (RFC 3492) auf den für DNS verwendbaren Zeichensatz abgebildet. IDNA erfordert eine Anpassung der Netzwerkanwendungen (z. B. Web-Browser), 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 einigen anderen Top-Level-Domains, insbesondere im asiatischen Raum, ist die Verwendung von IDNA möglich.

Extended DNS

1999 beschrieb Paul Vixie im RFC 2671 einige kleinere, abwärtskompatible Erweiterungen am Domain Name System, die als EDNS Version 0 bezeichnet werden. Durch Verwendung von bis dahin reservierten, aber ungenutzten Header-Codes, kann der Anfragende festlegen, dass er UDP-Antworten größer als 512 Bytes entgegennehmen kann. Außerdem wurde es möglich andere Label-Typen zu nutzen. 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 Radio Frequency Identification 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 routinemäßig mit Hilfe des DNS die Absenderadressen eingehender Mails. Als erster Schritt wird dabei der MX Record ermittelt. Aus der so erhaltenen IP-Adresse wird per reverse Lookup ein Name erfragt. Dieser muss mit dem ursprünglichen Absendernamen identisch sein, sonst wird die Mail verworfen. Ein Spammer ist dann nicht mehr in der Lage, beliebige Absenderadressen zu erfinden, sondern muss auf registrierte DNS zurückgreifen.

Mittels Sender Policy Framework kann wesentlich wirkungsvoller verifiziert werden, dass ein Absendername gültig ist. Zu jeder Mail-Domain wird dabei über einen speziellen SPF Resource Record explizit aufgelistet, wer aus dieser Domain heraus Mails versenden darf (im Idealfall nur ein einziger Server).

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 ganz 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 und übertragen deren Adressen an ihre Slaves. Z. B. 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 normalerweise, durch seine Konfiguration, Authentifizierung. Die Slaves werden aktualisiert, wenn sich die Seriennummer für eine Zonendatei ändert. 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.

DNS und Lastverteilung

Wenn man für einen Namen mehrere IP-Adressen angibt, werden diese in zyklischer Reihenfolge ausgegeben. Die Clients verwenden üblicherweise die erste Angabe. Dies kann man ausnutzen, um einem Namen mehrere Server zuzuweisen, auf welche die Last dann verteilt wird. Der Nameserver hat allerdings keine Kontrolle darüber, wie häufig die Clients den Namen abfragen. Im Idealfall wertet der Client die TTL aus; viele Browser oder Mailclients tun dies allerdings nicht.

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

  • Bei TSIG (Transaction Signatures) handelt es sich um ein einfaches, auf symmetrischen Schlüsseln beruhendes Verfahren, mit dem der Datenverkehr zwischen DNS-Servern gesichert werden kann.
  • Bei DNSSEC (DNS Security) wird von einem asymmetrischen Kryptosystem Gebrauch gemacht, mit dem nahezu alle DNS-Sicherheitsanforderungen erfüllt werden können. Neben der Server-Server-Kommunikation wird auch die Client-Server-Kommunikation gesichert.

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 einer Distributed-Denial-of-Service-Attacke 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. Solch eine Attacke ist jedoch aufwendig, denn man muss mindestens eine so leistungsschnelle Leitung besitzen wie der Server selbst, was also schwer realisierbar ist. Botnetze und dergleichen werden bei solchen Attacken häufig eingesetzt.

DNS-Amplification-Angriff

Der DNS Amplification Attack ist ein Denial-of-Service-Angriff, bei dem nicht der DNS selbst das eigentliche Angriffsziel ist, sondern ein unbeteiligter Dritter. Ausgenutzt wird, dass DNS-Server in manchen Fällen auf kurze Anfragen sehr lange Antworten zurücksenden. Diese werden auf die IP-Adresse des Opfers gelenkt. Ein Angreifer kann damit den von ihm ausgehenden Datenstrom substantiell verstärken und so den Internet-Zugang seines Angriffziels stören.

DNS-Spoofing

Beim DNS-Spoofing wird einem anfragenden Client eine Antwort mit einer falschen IP-Adresse untergeschoben, so dass dieser auf eine falsche Web-Seite gelenkt wird.

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. Z. B. bewirkt die Option allow-recursive {127.0.0.1; 172.16.1.4;}; es, 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.

Eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme ist es, für Input von außen nur UDP zuzulassen. ICCP DP kann zusätzlich zugelassen werden. Dies variiert jedoch je nach Proxy-Eigenschaften.

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

Spamabwehr

Bei Schwarzen Listen (auch 'RBL'; Abkürzung für engl. Realtime Blackhole Lists) z. B. gegen Spammer, wird DNS angewendet, um abzufragen, ob ein Domainname oder eine IP-Adresse gelistet ist: Der Client schickt eine DNS-Anfrage an den Rbl-Server. Dieser antwortet mit '127.0.0.1', wenn die Adresse nicht gelistet ist, sonst mit '127.0.0.x', x>1. Der Wert von 'x' kann noch zusätzliche Informationen über die gelistete Adresse enthalten. Da der Bereich 127.0.0.0/8 für Localhost reserviert ist, sind Missdeutungen nicht möglich.

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 (Registrars) 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.

Detaillierte Informationen finden sich unter Domain-Registrierung.

Bonjour bzw. Zeroconf

Apple hat bei der Entwicklung von Mac OS X 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) Implementationen verfügbar. Zusammen mit einer Reihe von anderen Techniken fasst Apple DNS-SD und mDNS unter dem Namen „Zeroconf“ zusammen, als Bestandteil von Mac OS X auch als „Rendezvous“ bzw. „Bonjour“.

Nameserversoftware

Auswahl bekannter Software für Namesauflösung.

  • BIND (Berkeley Internet Name Domain) ist der Ur-Nameserver und heute noch die meistgebrauchte Nameserversoftware, nicht zuletzt da er die Referenzimplementation der meisten RFCs zu DNS darstellt. BIND ist quelloffene Software.
  • djbdns gilt als sehr sicher und erfreut sich steigender Beliebtheit, wird aber von Daniel J. Bernstein nicht mehr weiterentwickelt, weil er es als fertig ansieht.
  • Dnsmasq ist ein einfacher DNS- und DHCP-Server für kleine Netze. Es werden die Namen aus dem lokalen Netz entsprechend /etc/hosts aufgelöst. Unbekannte Namensanfragen werden weitergeleitet und im Cache gespeichert.
  • MaraDNS ist ein Nameserver, bei dem die Entwickler besonderen Wert auf Sicherheit legen.
  • Microsoft Windows DNS ist ein in Windows-Servern enthaltener DNS-Server, der dynamische Updates, Zonentransfer und Notification unterstützt. Zonendaten können in den aktuellen Versionen im Active Directory oder in Zonendateien gespeichert und repliziert werden.
  • MyDNS ist eine weitere quelloffene Software, die insbesondere auf MySQL- und PostgreSQL-Datenbanken spezialisiert ist.
  • NSD ist optimiert für Server die ausschließlich autoritative Antworten besonders schnell liefern sollen.
  • PowerDNS war eine kostenpflichtige Implementierung, die inzwischen auch unter der GPL erhältlich ist und vor allem für das direkte Betreiben von Zonen aus SQL-Datenbanken und LDAP-Verzeichnissen bekannt ist.
  • UltraDNS ist ein kommerzieller managed DNS Service von NeuStar Ultra Services. Diese Firma bietet auch ein DNSshield an, das DNS in einer Alliance mit verschiedenen ISPs absichert und ist damit spezialisiert auf DNS großer Webseiten. Auch ein Teil der Root-Level-DNS ist hier gesichert. Das Internet Systems Consortium (ISC) sichert den F-Root Server hier ab.
  • Xyria:DNSd ist ein performance-optimierter DNS-Server, der etwa doppelt so schnell ist wie BIND. Xyria:DNSd ist derzeit noch recht minimalistisch und unterstützt keine Zonetransfers (außer etwa via SSH), dafür aber extrem sicher und stabil.

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