Cos'è il DNS? Come funziona il DNS!

Il Domain Name System (DNS) è spesso paragonato alla rubrica di Internet, ma è molto più dinamico e complesso di qualsiasi elenco statico di contatti. In questo post del blog approfondiremo cos'è il DNS, come funziona, il ruolo dei server DNS e le complessità della sicurezza e delle prestazioni DNS.

Che tu sia un principiante della rete o un amministratore esperto, comprendere il DNS è fondamentale per navigare e proteggere Internet. Capiamo cos'è il DNS:

Cos'è il DNS?

DNS sta per Domain Name System, un sistema che traduce nomi di dominio a misura d'uomo come www.example.com in indirizzi IP adatti alle macchine come 192.0.2.1. Questa traduzione è essenziale perché, mentre i nomi di dominio sono facili da ricordare, i computer e le reti su Internet si localizzano tra loro tramite indirizzi IP.

Come funziona il DNS

Il DNS è una tecnologia fondamentale che rende Internet facile da usare e accessibile. Esploriamo in dettaglio l'intricato funzionamento del DNS, sottolineando il processo continuo che segue per connetterti alle vaste risorse disponibili online.

Le basi del DNS

Il Domain Name System (DNS) è un sistema di denominazione gerarchico e decentralizzato utilizzato per computer, servizi o qualsiasi risorsa connessa a Internet o a una rete privata. Associa varie informazioni ai nomi di dominio assegnati a ciascuna delle entità partecipanti. Ancora più importante, traduce i nomi di dominio più facilmente memorizzabili negli indirizzi IP numerici necessari per localizzare e identificare servizi e dispositivi informatici con i protocolli di rete sottostanti.

Processo di interrogazione DNS

Per comprendere appieno come funzionano le query DNS, immagina di voler visitare www.example.com. Ecco una ripartizione dettagliata del processo di risoluzione DNS:

Richiesta iniziale dell'utente:
Quando digiti www.example.com nel tuo browser web, il browser avvia una query DNS per trovare l'indirizzo IP corrispondente per il dominio.
Contatto con il server DNS ricorsivo:
La query raggiunge prima un server DNS ricorsivo, in genere fornito dal tuo provider di servizi Internet (ISP). Questo server si assume la responsabilità di rintracciare l'indirizzo IP del dominio.
Interrogazione del server dei nomi root:
Se il server ricorsivo non ha memorizzato nella cache l'indirizzo IP del dominio richiesto, interroga uno dei server dei nomi root. Il server dei nomi root non conosce l'indirizzo IP ma indirizza il server ricorsivo al server dei nomi TLD (Top-Level Domain) appropriato (ad esempio, per .com domini).
Interrogazione del nameserver TLD:
Il nameserver TLD ha informazioni sui nomi di dominio sotto il suo dominio (come .com). Non conosce l'indirizzo IP esatto ma sa quale server dei nomi autorevole detiene l'indirizzo IP del dominio interrogato.
Contattare il nameserver autorevole:
La query viene quindi inviata al server dei nomi autorevole che dispone di dati specifici per www.example.com. Questo server contiene l'effettivo indirizzo IP del dominio.
Restituzione dell'indirizzo IP:
Il nameserver autorevole risponde al server DNS ricorsivo con l'indirizzo IP di www.example.com.
Accesso al sito web:
Il server ricorsivo trasmette l'indirizzo IP al tuo browser. Il tuo browser ora può effettuare una richiesta HTTP diretta all'indirizzo IP di www.example.com, che carica il sito web.

Dimostrazione visiva della risoluzione DNS

Per facilitare la visualizzazione del processo di risoluzione DNS, considerare il seguente diagramma:

User's Browser -> Recursive DNS Server -> Root Server -> TLD Server -> Authoritative Server -> IP Address Returned -> User's Browser Connects to the Website

Questa sequenza garantisce che, indipendentemente da dove siano archiviate le informazioni di un dominio, il DNS possa recuperarle in modo efficiente e trasparente.

Codice di esempio: simulazione di una query DNS

Per una dimostrazione di base, puoi utilizzare gli strumenti da riga di comando per simulare il funzionamento di una query DNS. Ecco come puoi utilizzare il nslookup comando per interrogare l'indirizzo IP di un dominio:

nslookup www.example.com

Questo comando ti mostrerà la serie di server contattati e gli indirizzi IP restituiti, illustrando il processo di risoluzione DNS in azione.

Tipi di server DNS

I server DNS sono classificati in base ai loro ruoli all'interno dell'architettura DNS. Ciascun tipo svolge un ruolo cruciale nel processo di risoluzione di un nome di dominio in un indirizzo IP. Comprendere questi diversi tipi di server DNS aiuta a chiarire come il sistema DNS riesce a rimanere resiliente ed efficiente.

Server DNS ricorsivi

I server DNS ricorsivi fungono da intermediari tra un client (ad esempio, il browser web) e i server DNS che contengono i dati necessari per risolvere un nome di dominio in un indirizzo IP. Ecco uno sguardo più approfondito alla loro funzionalità:

Ruolo e funzione: i server DNS ricorsivi gestiscono il lavoro di creazione di più query DNS a vari server DNS nella gerarchia DNS per conto del client. Questo inizia con il server dei nomi root e continua fino a raggiungere un server dei nomi autorevole che contiene il record DNS effettivo.
Meccanismo di memorizzazione nella cache: per migliorare l'efficienza e accelerare il processo di risoluzione, i server DNS ricorsivi memorizzano nella cache i risultati delle query DNS. Ciò significa che se arriva un'altra richiesta per lo stesso nome di dominio, il server DNS ricorsivo può fornire la risposta memorizzata nella cache senza dover ripetere l'intero processo di ricerca DNS.
Impatto sull'esperienza dell'utente: Memorizzando nella cache e gestendo catene di query complesse, i server DNS ricorsivi riducono significativamente il tempo di caricamento delle pagine Web e migliorano l'esperienza utente complessiva.

Server dei nomi root

I server dei nomi root fungono da guide di navigazione primarie nella gerarchia DNS, indirizzando le query a posizioni più specifiche.

Il vertice della gerarchia: Sono all'apice della gerarchia di ricerca DNS e sono cruciali per indirizzare i server ricorsivi al nameserver TLD appropriato in base all'estensione del dominio (.com, .net, .org, ecc.).
Distribuzione globale: Esiste un numero limitato di server dei nomi root posizionati strategicamente in tutto il mondo. Sono gestiti da varie organizzazioni indipendenti, garantendo robustezza e diversità nel controllo dell'infrastruttura DNS.
Ruolo nella risoluzione DNS: Sebbene non memorizzino informazioni di dominio specifiche, i server dei nomi root sono essenziali per indirizzare i server ricorsivi nella giusta direzione, garantendo che le query vengano instradate al server dei nomi TLD corretto.

Server dei nomi TLD

I server dei nomi di dominio di primo livello (TLD) sono responsabili della gestione delle registrazioni di domini in domini di primo livello specifici come .com O .net e codici paese come .uk O .jp.

Gestione delle registrazioni dei domini: i nameserver TLD hanno un elenco completo dei domini registrati sotto ciascun TLD e indirizzano le query ai nameserver autorevoli specifici associati a ciascun dominio.
Importanza nel routing: rappresentano un passaggio fondamentale per restringere la query DNS da un contesto ampio a uno più specifico, facilitando risposte più rapide suddividendosi nella parte destra dello spazio dei nomi del dominio.

Nameserver autorevoli

I server dei nomi autorevoli sono l'ultima tappa del processo di query DNS. Detengono i record DNS effettivi.

Dati autorevoli: questi server memorizzano i record DNS (come i record A, MX e CNAME) per i rispettivi domini. Quando interrogati da un server DNS ricorsivo, forniscono le risposte definitive per gli indirizzi IP dei nomi di dominio.
Risposta diretta: a differenza di altri tipi di server DNS, che possono fare riferimento ad altri server, i nameserver autorevoli forniscono l'ultima informazione richiesta per risolvere una query di nome di dominio.
Ridondanza e bilanciamento del carico: spesso esistono più server dei nomi autorevoli per la ridondanza e il bilanciamento del carico, garantendo elevata disponibilità e affidabilità delle risposte DNS.

Importanza del DNS

L'importanza del Domain Name System (DNS) nel panorama delle comunicazioni digitali e della tecnologia Internet non può essere sopravvalutata. Costituisce la spina dorsale dell'uso quotidiano di Internet, ma il suo ruolo fondamentale spesso passa inosservato alla maggior parte degli utenti a causa del suo funzionamento dietro le quinte. Approfondiamo perché il DNS è così indispensabile:

Semplifica la navigazione in Internet

Immagina di dover ricordare l'indirizzo IP di ogni motore di ricerca, piattaforma di social media o sito di notizie che desideri visitare. Non solo gli indirizzi IP sono complessi e difficili da memorizzare, ma possono anche cambiare frequentemente a causa della natura dinamica di Internet.

Il DNS elimina questa sfida consentendoci di utilizzare nomi di dominio facili da ricordare (come www.google.com), che sono molto più facili da ricordare rispetto agli indirizzi IP numerici come 192.168.1.1.

Abilita la scalabilità di Internet

Internet è composta da miliardi di dispositivi connessi, ciascuno dei quali richiede un indirizzo IP. Poiché il numero di dispositivi e servizi online continua a crescere in modo esponenziale, il DNS fornisce un metodo scalabile ed efficiente per gestire il vasto numero di nomi di dominio e i relativi indirizzi IP. Senza DNS, la scalabilità di Internet sarebbe notevolmente ostacolata, con un impatto su tutto, dalla distribuzione di nuovi siti Web alla connettività dei dispositivi IoT (Internet of Things).

Supporta modifiche dinamiche dell'indirizzo IP

In molti casi, gli indirizzi IP associati a un nome di dominio possono cambiare a causa di modifiche nell'hosting, aggiustamenti del bilanciamento del carico o riconfigurazioni della rete.

Il DNS gestisce queste modifiche senza problemi aggiornando i rispettivi record DNS. Gli utenti continuano ad accedere ai siti Web con lo stesso nome di dominio, completamente ignari delle modifiche dell'indirizzo IP sottostante, garantendo un'esperienza utente fluida e coerente.

Facilita la distribuzione del carico

Per i siti Web più popolari che ricevono milioni di visite al giorno, non è possibile gestire tutto il traffico attraverso un singolo server. Il DNS supporta strategie di distribuzione del carico come geo-DNS, Anycast DNS e DNS round-robin.

Queste tecniche consentono di distribuire le richieste su più server e data center in tutto il mondo, ottimizzando le prestazioni e riducendo il rischio di sovraccarico dei server.

Fondamentale per la continuità aziendale e il disaster recovery

Il DNS è fondamentale nell'implementazione delle strategie di ripristino di emergenza.

Controllando la direzione del traffico attraverso le regolazioni DNS, le aziende possono reindirizzare il traffico verso server o data center alternativi in risposta a guasti dei server, attacchi DDoS o altri tipi di interruzioni della rete. Questa flessibilità è fondamentale per mantenere la continuità operativa e ridurre al minimo i tempi di inattività.

È alla base di vari servizi di rete

Oltre alla navigazione web, il DNS è parte integrante di vari altri servizi di rete, tra cui il routing della posta elettronica, i servizi cloud e lo streaming di contenuti multimediali digitali.

Ad esempio, quando invii un'e-mail, il DNS aiuta a instradare l'e-mail al server di posta corretto utilizzando i record MX (Mail Exchange). Allo stesso modo, molti servizi basati su cloud si affidano al DNS per gestire in modo efficiente la connettività tra utenti e applicazioni.

Migliora la sicurezza

Il DNS svolge un ruolo fondamentale nella sicurezza della rete. Attraverso funzionalità come DNSSEC (DNS Security Extensions), fornisce un livello di autenticazione che aiuta a prevenire attacchi di spoofing DNS in cui i dati vengono manipolati per reindirizzare gli utenti a siti dannosi. Sebbene il DNS stesso presenti delle vulnerabilità, i progressi e i protocolli in corso mirano a rafforzarne la sicurezza, rendendo Internet un luogo più sicuro sia per gli utenti che per le aziende.

Sfide e soluzioni per la sicurezza DNS

Comprendere le sfide alla sicurezza associate al DNS è fondamentale perché, nonostante la sua progettazione solida, l’infrastruttura DNS non è immune alle minacce informatiche. Queste sfide possono compromettere la privacy personale, le operazioni aziendali e l’integrità delle comunicazioni Internet.

Minacce comuni

Spoofing DNS (avvelenamento da cache): questo attacco comporta la corruzione della cache DNS con informazioni false, indirizzando gli utenti a siti Web dannosi anziché a quelli legittimi che intendono visitare. È particolarmente pericoloso perché può essere utilizzato per rubare informazioni sensibili o distribuire malware.
Attacchi DDoS al DNS: gli attacchi Distributed Denial of Service (DDoS) sui server DNS mirano a sopraffarli con un'ondata di traffico, che può rendere i siti Web lenti nel caricamento o inaccessibili. Questo tipo di attacco può paralizzare le aziende mettendo offline i loro servizi online.
Dirottamento DNS: nel dirottamento DNS, l'aggressore reindirizza le query a un server DNS fraudolento, che a sua volta indirizza gli utenti a siti Web dannosi. Ciò può essere fatto alterando le impostazioni DNS sul computer di un utente o compromettendo lo stesso provider DNS.
Tunneling DNS: Il tunneling DNS implica la codifica dei dati di altri protocolli nelle query e risposte DNS. Può essere utilizzato per l'esfiltrazione di dati o per aggirare i controlli di sicurezza della rete per accedere a contenuti o servizi riservati.

Misure di sicurezza

Per combattere queste minacce, sono state sviluppate diverse misure e protocolli di sicurezza:

DNSSEC (estensioni di sicurezza DNS): DNSSEC protegge dal reindirizzamento non autorizzato delle voci DNS fornendo un livello di autenticazione. Garantisce l'integrità e l'autenticità dei dati ricevuti da un server DNS, utilizzando firme crittografiche per verificare che i dati non siano stati modificati.
Limitazione della velocità: L'implementazione della limitazione della velocità sui server DNS può mitigare l'impatto degli attacchi DDoS. Limitando il numero di richieste che un server può gestire da una singola fonte in un determinato intervallo di tempo, la limitazione della velocità aiuta a mantenere la disponibilità del servizio anche sotto carico.
Lista nera IP: Ciò comporta il blocco del traffico proveniente da indirizzi IP noti per essere dannosi. I provider DNS e gli amministratori di rete utilizzano l'intelligence sulle minacce per aggiornare continuamente i database delle liste nere, il che aiuta a impedire al traffico proveniente da fonti dannose note di accedere a una rete o a un sistema.
Routing DNS anycast: Anycast consente a più server geograficamente distribuiti di condividere lo stesso indirizzo IP. Quando viene effettuata una query DNS, viene instradata al server più vicino o con le migliori prestazioni. Ciò non solo migliora la gestione del carico e i tempi di risposta, ma fornisce anche resilienza contro gli attacchi, poiché il traffico può essere reindirizzato su altri server in caso di attacco a un server.
Aggiornamenti software regolari: Mantenere aggiornato il software DNS è fondamentale per proteggersi dalle vulnerabilità. Gli aggiornamenti software spesso includono patch per problemi di sicurezza che potrebbero essere sfruttati dagli aggressori.

Sfide e soluzioni per la sicurezza DNS

Minacce comuni

Il DNS deve affrontare diverse minacce alla sicurezza, tra cui:

Spoofing DNS (avvelenamento da cache): corruzione dannosa dei dati DNS per reindirizzare gli utenti a siti fraudolenti.
Attacchi DDoS: Server DNS travolgenti con richieste eccessive di interrompere i normali servizi.
Dirottamento DNS: Reindirizzamento delle query a server DNS dannosi compromettendo le impostazioni DNS.

Misure di sicurezza

Per proteggersi da queste vulnerabilità sono stati sviluppati diversi protocolli di sicurezza:

DNSSEC (estensioni di sicurezza DNS): aggiunge firme crittografiche ai dati DNS per garantirne l'autenticità.
Limitazione della velocità: controlla il numero di richieste gestite da un server DNS, proteggendo dagli attacchi DDoS.
Lista nera IP: impedisce al traffico proveniente da indirizzi IP dannosi noti di raggiungere i server DNS.

Miglioramenti delle prestazioni DNS

L'ottimizzazione delle prestazioni del DNS è essenziale per garantire che Internet rimanga veloce e affidabile. Questa sezione approfondisce due strategie cruciali per il miglioramento delle prestazioni DNS: caching DNS e distribuzione del carico.

Cache DNS

Il caching DNS è una tecnica utilizzata per accelerare la risoluzione delle query DNS memorizzando i risultati delle ricerche precedenti in vari punti dell'architettura DNS. Questo meccanismo riduce la necessità di risolvere ripetutamente un nome di dominio ogni volta che viene richiesto, diminuendo così il tempo di risposta per le query DNS e riducendo il carico sui server DNS.

Cache a livello di browser: i browser Web in genere mantengono una cache locale di record DNS. Quando viene richiesto un URL, il browser controlla prima la sua cache per vedere se l'indirizzo IP del dominio è memorizzato, il che può accelerare notevolmente i tempi di caricamento della pagina web saltando ulteriori query DNS.
Cache del sistema operativo: anche il sistema operativo del dispositivo dell'utente memorizza nella cache le informazioni DNS. Dopo che un browser ha controllato la propria cache, interroga la cache del sistema operativo prima di contattare un server DNS esterno. Ciò non solo accelera il processo di risoluzione DNS ma riduce anche il traffico di rete.
Caching del risolutore ricorsivo: quando i server DNS ricorsivi ricevono risposte da server autorevoli, memorizzano nella cache queste risposte. È possibile rispondere a query future per lo stesso dominio da questa cache se le informazioni sono ancora considerate valide in base al Time to Live (TTL) associato al record DNS.

Il TTL è un valore critico nei record DNS che specifica per quanto tempo un risolutore deve memorizzare nella cache il risultato della query DNS. La gestione appropriata dei valori TTL è fondamentale per bilanciare le prestazioni e garantire che gli utenti ricevano i dati più aggiornati.

Distribuzione del carico

Un'efficace distribuzione del carico è fondamentale affinché i server DNS possano gestire grandi volumi di query senza degrado delle prestazioni. Ecco diverse tecniche utilizzate per raggiungere questo obiettivo:

Bilancio del carico: Il bilanciamento del carico DNS prevede la distribuzione delle richieste DNS su più server, garantendo che nessun singolo server sopporti un carico eccessivo. Ciò può prevenire sovraccarichi del server, soprattutto durante i periodi di traffico elevato, e può aiutare a ottenere tempi di risoluzione DNS più coerenti.
Server DNS geograficamente distribuiti: posizionando i server DNS in varie posizioni geografiche, le query DNS possono essere instradate al server più vicino o meno occupato. Ciò non solo accelera il processo di risoluzione DNS, ma fornisce anche un meccanismo di failover nel caso in cui un server o un'intera posizione subiscano un'interruzione.
Instradamento anycast: Anycast è un metodo di indirizzamento e routing di rete in cui le richieste in entrata possono essere indirizzate a una varietà di posizioni. Nel DNS, anycast consente a più server geograficamente distribuiti di condividere lo stesso indirizzo IP. Le query DNS vengono instradate al server più vicino nel gruppo anycast, riducendo così la latenza e migliorando la gestione del carico.

Esempi pratici e casi d'uso del DNS

Per comprendere meglio le applicazioni pratiche e il ruolo critico del DNS in vari scenari, esploriamo alcuni esempi concreti e casi d'uso. Questi casi dimostrano come funziona il DNS nell'uso quotidiano di Internet, negli ambienti aziendali e in configurazioni tecnologiche specifiche.

Esempio di query DNS reale

Esaminiamo uno scenario passo passo di come funziona il DNS quando desideri visitare un sito web:

Inserimento dell'URL del sito web: Tu digiti www.examplestore.com nel tuo browser web per scoprire un nuovo negozio online.
Interrogazione DNS del browser: il tuo browser controlla la cache per vedere se ha un record recente dell'indirizzo IP di www.examplestore.com. In caso contrario, invia una query al risolutore DNS configurato sul tuo dispositivo (in genere fornito dal tuo ISP).
Server DNS ricorsivo: Il risolutore DNS dell'ISP controlla la sua cache. Se l'IP non viene trovato, invia una query a uno dei server DNS root.
Radice sul server TLD: il server root indirizza la query al server DNS TLD appropriato per .com domini.
Da server TLD a server autorevole: Il server TLD rimanda il server ricorsivo al server DNS autorevole responsabile examplestore.com.
Recupero dell'indirizzo IP: Il server autorevole ha l'indirizzo IP e lo restituisce al server ricorsivo, che a sua volta lo rimanda al tuo browser.
Accesso al sito web: Il tuo browser utilizza l'indirizzo IP per stabilire una connessione con il server web di hosting www.examplestore.come la pagina web viene caricata.

Questo esempio illustra il processo continuo dietro l'immissione di un URL e la visualizzazione di una pagina Web sul dispositivo: un'orchestrazione complessa che coinvolge più server DNS che lavorano tutti insieme in modo efficiente.

Caso d'uso aziendale: bilanciamento del carico globale

Consideriamo una multinazionale, GlobalCorp, che ha clienti in tutto il mondo che accedono al loro servizio all'indirizzo www.globalcorp.com.

DNS per la gestione del traffico: Per garantire che tutti gli utenti abbiano un accesso rapido al proprio sito Web indipendentemente dalla posizione, GlobalCorp utilizza soluzioni geo-DNS. Questo approccio indirizza gli utenti al data center più vicino che ospita i loro contenuti web.
Implementazione: Quando un utente in Europa tenta di accedere www.globalcorp.com, la query DNS viene instradata attraverso server ricorsivi locali che interagiscono con server DNS configurati per riconoscere la posizione geografica dell'utente e indirizzarlo al server più vicino in Europa.
Benefici: Ciò riduce la latenza, diminuisce il carico su ogni singolo server e migliora l'esperienza dell'utente grazie a tempi di caricamento del sito Web più rapidi.

DNS nell'instradamento della posta elettronica

Il DNS è fondamentale anche per instradare le e-mail tramite record MX (Mail Exchange). Ad esempio:

Configurazione e-mail: Un'azienda, Example Inc., utilizza @exampleinc.com per le loro e-mail. I record MX exampleinc.com sono impostati nel DNS per puntare ai loro server di posta elettronica.
Come vengono instradate le e-mail: quando qualcuno invia un'e-mail a user@exampleinc.com, il loro server di posta elettronica utilizza il DNS per cercare i record MX exampleinc.com per scoprire a quale server inviare l'e-mail.
Efficienza operativa: Ciò garantisce che tutte le email inviate a exampleinc.com gli indirizzi raggiungono la loro destinazione in modo efficiente, facilitando comunicazioni aziendali affidabili e tempestive.

Conclusione

Il DNS è un componente indispensabile dell'infrastruttura Internet e consente una navigazione user-friendly sul web. Traducendo i nomi di dominio in indirizzi IP, il DNS funge da spina dorsale della comunicazione digitale.

Per coloro che desiderano approfondire, risorse come i documenti RFC (Request for Comments), le linee guida sulla sicurezza DNS di ICANN e gli articoli tecnici sull'architettura DNS forniscono informazioni dettagliate.

Comprendere il DNS e le sue operazioni non solo migliora le tue capacità di rete, ma ti prepara anche a proteggere e ottimizzare meglio le tue interazioni Internet o quelle della tua organizzazione.