Was ist DNS (Domain Name System)?

Wie DNS funktioniert

Der Prozess der DNS-Auflösung umfasst die Umwandlung eines Hostnamens (wie www.example.com) in eine IP-Adresse (wie 192.168.1.1). Wenn Sie einen Domainnamen in Ihren Webbrowser eingeben, wird eine DNS-Abfrage gestartet, um den Domainnamen in seine IP-Adresse zu übersetzen.

Diese Abfrage umfasst mehrere DNS-Server, die zusammenarbeiten, um den Domainnamen aufzulösen:

1. DNS-Resolver: Der DNS-Resolver ist die erste Anlaufstelle für Ihre DNS-Abfrage. Er funktioniert wie ein Bibliothekar, der eine Anfrage erhält und dafür verantwortlich ist, die richtige IP-Adresse für die angeforderte Domain zu finden.

2. Root-Nameserver: Wenn der DNS-Resolver die IP-Adresse nicht im Cache hat, sendet er eine Abfrage an den Root-Nameserver. Der Root-Server fungiert als Referenzpunkt und leitet die Abfrage an den richtigen Top Level Domain (TLD) Nameserver weiter.

3. TLD-Nameserver: Der Top Level Domain Nameserver verwaltet den letzten Teil eines Domainnamens, wie .com oder .org. Er liefert die IP-Adresse des autoritativen Nameservers der Domain.

4. Autoritativer Nameserver: Der autoritative Nameserver ist die letzte Station in der DNS-Abfrage. Er enthält den tatsächlichen IP-Adresseintrag für die angeforderte Domain und sendet diese Information zurück an den DNS-Resolver.

Sobald der DNS-Resolver die IP-Adresse vom autoritativen Nameserver erhält, sendet er diese Information zurück an Sie, sodass Ihr Webbrowser sich mit dem richtigen Server verbinden und die angeforderte Website laden kann.

Hier ist eine Zusammenfassung des DNS-Auflösungsprozesses:

Beispiele aus der Praxis für den DNS-Auflösungsprozess:

• Wenn Sie „amazon.com" in Ihren Webbrowser eingeben:

  1. Der DNS-Resolver erhält die Abfrage und prüft seinen Cache auf die IP-Adresse.
  2. Falls nicht gefunden, sendet der Resolver eine Abfrage an den Root-Nameserver.
  3. Der Root-Nameserver leitet die Abfrage an den .com TLD-Nameserver weiter.
  4. Der .com TLD-Nameserver liefert die IP-Adresse von Amazons autoritativem Nameserver.
  5. Der autoritative Nameserver sendet die IP-Adresse von amazon.com zurück an den DNS-Resolver.
  6. Der DNS-Resolver speichert die IP-Adresse im Cache und sendet sie zurück an Ihren Webbrowser.

• Beim Einrichten einer neuen Website muss der Domainname (z.B. mynewwebsite.com) bei einem Domain-Registrar registriert werden, und die DNS-Einträge müssen so eingerichtet werden, dass sie auf den Server verweisen, der die Website hostet. Dies stellt sicher, dass wenn Sie „mynewwebsite.com" in Ihren Browser eingeben, der DNS-Auflösungsprozess den Domainnamen in die richtige IP-Adresse übersetzen kann, sodass Sie auf die Website zugreifen können.

DNS-Recursor

Der DNS-Recursor, auch rekursiver Resolver genannt, ist die erste Station im DNS-Abfrageprozess. Er empfängt Abfragen von Client-Geräten wie Computern oder Telefonen und funktioniert wie ein Bibliothekar, der die angeforderten Informationen findet, um die Anfrage des Clients zu beantworten.

Beispiel: Wenn Sie www.example.com in Ihren Webbrowser eingeben, sendet Ihr Betriebssystem eine Abfrage an den DNS-Recursor, um die entsprechende IP-Adresse zu finden.

Root-Nameserver

Der Root-Nameserver ist der erste Schritt bei der Auflösung von Domainnamen in IP-Adressen, wenn der Recursor die notwendigen Informationen nicht in seinem Cache hat. Er fungiert als Referenzpunkt für das DNS-System und leitet Abfragen an den richtigen Top Level Domain (TLD) Nameserver weiter.

Beispiel: Wenn der Recursor die IP-Adresse für www.example.com nicht in seinem Cache hat, kontaktiert er einen der 13 Root-Nameserver, um den richtigen TLD-Nameserver für die .com-Domain zu finden.

TLD-Nameserver

Der Top Level Domain (TLD) Nameserver verwaltet Abfragen für bestimmte Domain-Endungen wie .com, .net oder .org. Er hostet den letzten Teil eines Domainnamens und hilft dabei, die Suche nach der IP-Adresse einzugrenzen.

Beispiel: Wenn der Recursor den TLD-Nameserver für .com kontaktiert, erhält er die IP-Adresse des autoritativen Nameservers für example.com.

Autoritativer Nameserver

Der autoritative Nameserver ist die letzte Station im DNS-Abfrageprozess. Er enthält den tatsächlichen DNS-Eintrag für die angeforderte Domain, einschließlich der IP-Adresse. Wenn der autoritative Nameserver eine Abfrage vom Recursor erhält, gibt er die IP-Adresse zurück, sodass der Client sich mit dem richtigen Server verbinden kann.

Beispiel: Der autoritative Nameserver für example.com liefert die IP-Adresse für www.example.com an den Recursor, der sie dann an das Client-Gerät zurückgibt.

Rekursive Abfrage

Bei einer rekursiven DNS-Abfrage verlangt der DNS-Client (wie ein Webbrowser) von einem DNS-Server (normalerweise einem rekursiven DNS-Resolver), dass er entweder mit dem angeforderten DNS-Eintrag oder einer Fehlermeldung antwortet, wenn der Resolver den Eintrag nicht finden kann. Der rekursive Resolver stellt dann zusätzliche Anfragen, umdie IP-Adresse des Domainnamens zu finden.

Beispiel: Wenn Sie www.example.com in Ihren Browser eingeben, sendet Ihr Computer eine rekursive Abfrage an den DNS-Resolver Ihres Internetanbieters. Der Resolver sendet dann eine Abfrage an den Root-Nameserver, TLD-Nameserver und autoritativen Nameserver, um die IP-Adresse für www.example.com zu erhalten. Sobald der Resolver die IP-Adresse hat, gibt er sie an Ihren Computer zurück.

Praxisszenario: Wenn Sie eine Website wie https://www.google.com besuchen, sendet Ihr Webbrowser eine rekursive DNS-Abfrage an Ihren konfigurierten DNS-Resolver (normalerweise von Ihrem Internetanbieter oder einem öffentlichen DNS-Dienst wie Google DNS oder Cloudflare DNS bereitgestellt). Der Resolver findet dann die IP-Adresse für www.google.com, indem er zusätzliche Anfragen an die Root-, TLD- und autoritativen Nameserver stellt. Sobald der Resolver die IP-Adresse erhält, gibt er sie an Ihren Browser zurück, sodass dieser sich mit dem Google-Server verbinden kann.

Iterative Abfrage

Bei einer iterativen DNS-Abfrage erlaubt der DNS-Client einem DNS-Server, die beste Antwort zurückzugeben, die er hat. Wenn der abgefragte DNS-Server keine Übereinstimmung für den Abfragenamen hat, gibt er eine Verweisung auf einen DNS-Server zurück, der für eine niedrigere Ebene des Domain-Namensraums autoritativ ist. Der DNS-Client fragt dann die Verweisungsadresse ab und wiederholt diesen Prozess, bis ein Fehler oder eine Zeitüberschreitung auftritt.

Beispiel: Wenn ein DNS-Client eine iterative Abfrage für www.example.com an einen DNS-Server sendet, der nicht autoritativ für example.com ist, könnte der Server mit der IP-Adresse des autoritativen Nameservers für example.com antworten. Der Client würde dann diesen Nameserver abfragen, um die IP-Adresse für www.example.com zu erhalten.

Praxisszenario: Iterative Abfragen werden oft von DNS-Servern verwendet, um miteinander zu kommunizieren. Zum Beispiel, wenn ein rekursiver Resolver eine Abfrage für www.example.com erhält, beginnt er damit, eine iterative Abfrage an einen der Root-Nameserver zu senden. Der Root-Nameserver antwortet dann mit einer Verweisung auf den TLD-Nameserver für .com. Der rekursive Resolver sendet dann eine iterative Abfrage an den .com TLD-Nameserver, der mit einer Verweisung auf den autoritativen Nameserver für example.com antwortet. Schließlich sendet der rekursive Resolver eine iterative Abfrage an den autoritativen Nameserver, der die IP-Adresse für www.example.com zurückgibt.

Nicht-rekursive Abfrage

Eine nicht-rekursive Abfrage tritt auf, wenn ein DNS-Server bereits die Antwort auf eine DNS-Abfrage in seinem Cache oder seinen Zonendateien hat. Dies kann passieren, wenn der DNS-Server autoritativ für die angeforderte Domain ist oder wenn der Eintrag im Cache des Servers von einer früheren Abfrage vorhanden ist.

Beispiel: Wenn ein rekursiver DNS-Resolver die IP-Adresse für www.example.com aufgrund einer früheren Abfrage in seinem Cache hat, kann er sofort auf eine nicht-rekursive Abfrage von einem Client antworten, ohne zusätzliche Anfragen an andere DNS-Server zu stellen.

Praxisszenario: Nicht-rekursive Abfragen werden häufig verwendet, wenn ein DNS-Server autoritativ für eine Domain ist oder wenn er den angeforderten Eintrag in seinem Cache hat. Zum Beispiel, wenn ein autoritativer Nameserver für example.com eine Abfrage für www.example.com erhält, kann er direkt mit der IP-Adresse antworten, ohne zusätzliche Anfragen zu stellen. Ebenso, wenn ein rekursiver Resolver kürzlich www.example.com aufgelöst hat und die IP-Adresse in seinem Cache hat, kann er auf nachfolgende Abfragen für dieselbe Domain mit den zwischengespeicherten Informationen antworten, bis die TTL (Time to Live) abläuft.

Wie DNS-Caching funktioniert

Das Hauptziel von DNS-Caching ist es, häufig angeforderte DNS-Einträge näher beim Client zu speichern, wodurch die Notwendigkeit für den Client reduziert wird, entfernte DNS-Server abzufragen. Dies hat mehrere Vorteile:

1. Bessere Leistung: Durch das Zwischenspeichern von DNS-Einträgen wird die Zeit, die benötigt wird, um einen Domainnamen in eine IP-Adresse aufzulösen, erheblich reduziert. Dies führt zu schnelleren Ladezeiten für Websites und andere Netzwerkressourcen.

2. Geringere Bandbreitennutzung: Wenn DNS-Einträge lokal zwischengespeichert werden, muss der Client keine Abfragen über das Netzwerk an entfernte DNS-Server senden, wodurch die gesamte Bandbreitennutzung reduziert wird.

3. Geringere Last auf Upstream-Servern: DNS-Caching hilft dabei, die Last von DNS-Abfragen über mehrere Cache-Ebenen zu verteilen, wodurch die Belastung der autoritativen Nameserver und anderer Upstream-DNS-Server verringert wird.

Beispiele aus der Praxis für die Vorteile von DNS-Caching:

• Wenn Sie eine häufig besuchte Website wie Facebook oder YouTube besuchen, speichern Ihr Browser und Betriebssystem die DNS-Einträge für diese Domains zwischen. Dies ermöglicht einen schnelleren Zugriff auf diese Seiten bei späteren Besuchen, da der DNS-Auflösungsprozess verkürzt wird.
• Internetanbieter und große Organisationen verwenden oft Caching-DNS-Resolver, um die Last auf ihrer Netzwerkinfrastruktur zu reduzieren und das Surferlebnis für ihre Nutzer zu verbessern.

Arten von DNS-Caching

DNS-Caching kann auf verschiedenen Ebenen stattfinden, von der Client-Seite bis zu vermittelnden Resolvern. Hier sind die Hauptarten von DNS-Caching:

Praxisszenario von DNS-Caching in Aktion

Hier ist ein schrittweises Beispiel, wie DNS-Caching in einem Praxisszenario funktioniert:

1. Ein Benutzer gibt www.example.com in seinen Webbrowser ein.
2. Der Browser prüft seinen lokalen DNS-Cache auf die IP-Adresse, die mit www.example.com verknüpft ist. Falls gefunden, verwendet der Browser die zwischengespeicherte IP-Adresse, um sich mit dem Server zu verbinden.
3. Falls nicht im Browser-Cache gefunden, sendet der Browser eine Abfrage an den Stub-Resolver des Betriebssystems.
4. Der Stub-Resolver prüft seinen DNS-Cache auf den angeforderten Eintrag. Falls gefunden, gibt er die IP-Adresse an den Browser zurück.
5. Falls nicht im Stub-Resolver-Cache gefunden, wird die Abfrage an den eingestellten rekursiven Resolver weitergeleitet (z.B. den DNS-Server des Internetanbieters).
6. Der rekursive Resolver prüft seinen Cache auf den angeforderten Eintrag. Falls gefunden, gibt er dieIP-Adresse an den Stub-Resolver zurück, der sie dann an den Browser weiterleitet.
7. Falls nicht im Cache des rekursiven Resolvers gefunden, startet der Resolver den rekursiven DNS-Auflösungsprozess, speichert das Ergebnis nach Erhalt zwischen und gibt die IP-Adresse an den Stub-Resolver und letztendlich an den Browser zurück.

Nach dem DNS-Lookup

Nach dem DNS-Lookup-Prozess und nachdem der Browser die IP-Adresse hat, passieren noch zwei weitere Schritte:

1. Browser stellt HTTP-Anfrage: Der Browser sendet eine HTTP-Anfrage an die IP-Adresse aus dem DNS-Lookup.

   Beispiel: Der Browser sendet eine HTTP-Anfrage an die IP-Adresse für www.wikipedia.org, um die Webseite zu laden.

2. Server sendet Webseite: Der Server an der IP-Adresse erhält die HTTP-Anfrage und gibt die Webseite zurück, die der Browser für Sie darstellt.

   Beispiel: Der Server, der www.wikipedia.org hostet, empfängt die HTTP-Anfrage und sendet die Wikipedia-Startseite zurück, die Ihr Browser anzeigt.