DNS

DNS einfach erklärt:

Das Domain Name System (DNS) ist ein grundlegendes Protokoll des Internets, das Domainnamen in IP-Adressen übersetzt. Ohne DNS müssten wir uns numerische IP-Adressen merken, um Websites zu besuchen. DNS fungiert sozusagen als das Adressbuch des Internets, das Webadressen menschenlesbar und zugänglich macht.

Unterarten und Unterbegriffe des DNS

Hinweis:

In diesem Artikel geht es um den technischen Begriff DNS (Domain Name System), ein zentrales Element des Internets, das die Umwandlung von Domainnamen in IP-Adressen ermöglicht. Dieser Begriff sollte nicht mit der DNS:NET Internet Service GmbH verwechselt werden, einem deutschen Internetanbieter mit Sitz in Berlin. DNS ist ein Unternehmen, das Internetdienstleistungen anbietet, während sich dieser Artikel auf die Funktionsweise des Domain Name Systems (DNS) als technisches Konzept konzentriert.

Anwendungen von DNS im Internet

• Internetzugang: DNS (Domain Name System) ist ein grundlegender Dienst im Internet, der es ermöglicht, menschlich lesbare Domänennamen (wie „www.preisvergleich.de“) in IP-Adressen (wie „192.0.2.1“) zu übersetzen, die Computer verwenden, um einander im Netzwerk zu finden. Ohne DNS müssten Sie sich die IP-Adressen von Websites merken, was sehr unpraktisch wäre.

  Stellen Sie sich DNS wie das Telefonbuch des Internets vor. Wenn Sie eine Website besuchen möchten, geben Sie den Domänennamen in Ihren Browser ein. DNS löst diesen Namen in die richtige IP-Adresse auf, sodass Ihr Browser weiß, wohin er sich verbinden muss, um die Webseite zu laden.

• E-Mail-Verkehr: DNS spielt eine zentrale Rolle im E-Mail-Verkehr, indem es MX-Records (Mail Exchange Records) verwendet, um festzulegen, welche Mailserver für den Empfang und die Zustellung von E-Mails für eine bestimmte Domain zuständig sind. Diese Records leiten E-Mails an die entsprechenden Server weiter.

  Wenn Sie eine E-Mail an „name@beispiel.de“ senden, wird DNS genutzt, um den richtigen Mailserver für „beispiel.de“ zu finden. Der MX-Record gibt an, welcher Server die E-Mail empfangen soll. Ohne diese Funktion würde der E-Mail-Verkehr nicht zuverlässig funktionieren, da der Absender nicht wüsste, wohin die Nachricht gesendet werden muss.

• Load Balancing: DNS kann dazu verwendet werden, den Netzverkehr gleichmäßig auf mehrere Server zu verteilen, um Überlastungen zu vermeiden. Dies geschieht oft mithilfe von DNS-Round-Robin-Techniken, bei denen DNS-Anfragen rotierend an verschiedene IP-Adressen verteilt werden, die jeweils auf unterschiedliche Server verweisen.

  Wenn eine Website sehr beliebt ist und viele Besucher gleichzeitig hat, kann ein einzelner Server überlastet werden. DNS-Load-Balancing sorgt dafür, dass die Anfragen auf mehrere Server verteilt werden, um die Last zu verringern und die Website weiterhin schnell und verfügbar zu halten.

• Firewall-Bypassing: DNS kann manchmal genutzt werden, um Zugangsbeschränkungen oder Firewalls zu umgehen. Dies geschieht, indem alternative DNS-Server verwendet werden, die nicht den gleichen Zugriffsbeschränkungen unterliegen wie die Standard-DNS-Server eines Internetanbieters.

  In einigen Ländern oder Netzwerken gibt es Einschränkungen, die den Zugriff auf bestimmte Websites blockieren. Nutzer können jedoch alternative DNS-Server verwenden, um diese Blockaden zu umgehen und dennoch auf die gewünschten Inhalte zuzugreifen. Dies ist eine Methode, um Zensurmaßnahmen zu umgehen, die auf DNS-Ebene implementiert sind.

• CDNs (Content-Delivery-Networks): CDNs nutzen DNS, um Inhalte geografisch zu verteilen und sicherzustellen, dass Benutzer zu dem Server geleitet werden, der ihnen am nächsten ist. Dies beschleunigt die Bereitstellung von Inhalten, da die Daten von einem Server geliefert werden, der sich in der Nähe des Benutzers befindet.

  Wenn Sie beispielsweise eine Website aus Europa besuchen, wird DNS in einem CDN dafür sorgen, dass die Inhalte von einem europäischen Server geladen werden, anstatt von einem Server in den USA oder Asien. Dies reduziert die Latenzzeit und verbessert die Ladegeschwindigkeit der Webseite, was zu einer besseren Nutzererfahrung führt.

Funktionsprinzip des DNS

Das DNS funktioniert, indem es Anfragen von Endbenutzern annimmt und diese in IP-Adressen umwandelt. Der Prozess folgt mehreren Schritten, um sicherzustellen, dass die richtige Information bereitgestellt wird.

Anfrageprozess

1. Eingabe der URL durch den Nutzer: Was passiert: Der Nutzer gibt die URL „www.preisvergleich.de“ in die Adressleiste seines Browsers ein und drückt die Eingabetaste. Start der Anfrage: Der Browser des Nutzers startet eine Anfrage, um die IP-Adresse zu finden, die mit „www.preisvergleich.de“ verbunden ist, da er diese IP-Adresse benötigt, um die Webseite zu laden.
2. Kontakt mit dem DNS-Resolver: Was passiert: Die Anfrage wird an einen DNS-Resolver gesendet, der normalerweise vom Internetanbieter bereitgestellt wird. Dieser Resolver ist dafür verantwortlich, die benötigte IP-Adresse zu finden. Weiterleitung: Der DNS-Resolver beginnt den Auflösungsprozess, indem er zunächst die Root-Server kontaktiert.
3. Anfrage an den DNS Root Name Server: Was passiert: Der DNS-Resolver fragt einen der DNS Root Name Server, welcher Server für die Verwaltung der Top-Level-Domain (TLD) „.de“ zuständig ist. Antwort: Der DNS Root Server gibt die Adresse des TLD-Name-Servers für „.de“ zurück.
4. Anfrage an den TLD-Name-Server für „.de“: Was passiert: Der DNS-Resolver wendet sich nun an den Name-Server, der für die TLD „.de“ zuständig ist, um herauszufinden, welcher spezifische Name-Server die Domain „preisvergleich.de“ verwaltet. Antwort: Der TLD-Name-Server gibt die Adresse des autoritativen Name-Servers für „preisvergleich.de“ zurück. In Ihrem Beispiel ist das der Hetzner DNS-Server.
5. Anfrage an den autoritativen Hetzner DNS-Server: Was passiert: Der DNS-Resolver schickt nun eine Anfrage an den Hetzner DNS-Server, der die DNS-Einträge für „preisvergleich.de“ verwaltet, um die IP-Adresse für „www.preisvergleich.de“ zu erhalten. Antwort: Der Hetzner DNS-Server antwortet mit der IP-Adresse, z. B. „192.0.1.100“, die der Domain „www.preisvergleich.de“ zugeordnet ist.
6. Rückgabe der IP-Adresse an den Browser: Was passiert: Der DNS-Resolver gibt die IP-Adresse „192.0.1.100“ an den Browser des Nutzers zurück. Verbindung: Der Browser verwendet diese IP-Adresse, um eine direkte Verbindung zum Webserver herzustellen, auf dem die Inhalte der Webseite „www.preisvergleich.de“ gehostet werden.
7. Anfrage an den Webserver: Was passiert: Der Browser sendet eine HTTP(S)-Anfrage an den Webserver unter der IP-Adresse „192.0.1.100“, um die Webseite „www.preisvergleich.de“ abzurufen. Datenübertragung: Der Webserver verarbeitet die Anfrage und beginnt, die Daten (HTML, CSS, Bilder usw.) der angeforderten Webseite an den Browser zu senden.
8. Anzeigen der Webseite im Browser: Was passiert: Der Browser erhält die Daten vom Webserver und beginnt mit dem Rendern der Webseite. Die Inhalte von „www.preisvergleich.de“ werden auf dem Bildschirm des Nutzers angezeigt.

DNS-Caching

Um die Effizienz zu steigern, verwenden DNS-Resolver Caches. Wenn eine Anfrage gestellt wird, prüft der Resolver zuerst seinen Cache, bevor er eine neue Abfrage startet. Dies verringert die Latenz und reduziert die Last auf DNS-Servern.

Experten-Tipp:

DNS-Caching kann durch Ändern der TTL (Time-to-Live) konfiguriert werden. Eine niedrigere TTL bedeutet häufiger aktualisierte Daten, aber mehr Anfragen.

Praktische Anwendungsbeispiele

1. 
   Webseitenbesuch

   Wenn ein Benutzer die Adresse "example.com" in den Browser eingibt, wandelt DNS diesen Namen in die IP-Adresse des Servers um, auf dem die Website gehostet wird. So wird der Zugriff auf die Seite ermöglicht.

2. 
   E-Mail-Zustellung

   Durch MX-Records im DNS-System werden E-Mails an die richtigen Mailserver gesendet. Wenn jemand eine E-Mail an john@example.com schickt, verwendet das DNS MX-Records, um den Mailserver für example.com zu finden.

3. 
   Netzwerk-Backups

   Große Unternehmen verwenden DNS, um interne Netzwerke zu verwalten und Verkehrsverteilungssysteme zu organisieren. Dies hilft, Netzwerkausfälle zu vermeiden und ein Backup-System zu gewährleisten.

4. 
   Georedundanz

   Content Delivery Networks (CDNs) verwenden DNS, um Benutzeranfragen an den nächstgelegenen Server zu leiten. Dies stellt sicher, dass Inhalte schneller und effizienter bereitgestellt werden.

5. 
   Sicherheitsfunktionen

   Einige Sicherheitsprotokolle verwenden DNS, um die Authentizität von Servern zu bestätigen. DNSSEC ist ein Beispiel, das kryptografische Signaturen verwendet, um Manipulationen zu verhindern.

Tipps und Tricks bei DNS-Anwendungen

1. Verwendung alternativer DNS-Server: Verwenden Sie Google DNS oder OpenDNS, wenn Ihr Standard-DNS-Server ausfällt oder langsam ist.
2. Eigenes DNS-Caching: Installieren Sie einen lokalen DNS-Cache-Server, um den Zugriff auf häufig besuchte Websites zu beschleunigen.
3. DNS-Schutz: Nutzen Sie DNSSEC, um Manipulationen und DNS-Spoofing zu verhindern.
4. Regelmäßige DNS-Einträge überprüfen: Überprüfen und aktualisieren Sie regelmäßig Ihre DNS-Records, um sicherzustellen, dass alle Verweise korrekt sind.
5. TTLs optimieren: Passen Sie die TTL-Werte Ihrer DNS-Einträge an, um ein Gleichgewicht zwischen Aktualität und Performance zu erzielen.

Beziehungen zu anderen Fachbegriffen aus dem Internet

Missverständnisse beim Begriff DNS

Häufig wird DNS mit DHCP verwechselt, da beide mit IP-Adressen arbeiten. DNS übersetzt Domainnamen in IP-Adressen, während DHCP dafür sorgt, dass Geräte in einem Netzwerk IP-Adressen erhalten. Es ist wichtig zu verstehen, dass DNS für die Namensauflösung und DHCP für die Adressverteilung zuständig ist.

Firmen, die DNS-Entwicklung nutzen und vorantreiben

Unternehmen wie Google, Cloudflare und Akamai sind führend in der Weiterentwicklung und Nutzung von DNS-Technologien. Google DNS ist bekannt für seine schnellen und zuverlässigen DNS-Server. Cloudflare bietet DNS-Dienste an, die mit hoher Sicherheit und Datenschutz versehen sind. Akamai verwendet DNS im Rahmen seiner CDN-Dienste, um Inhalte effizienter bereitzustellen und die Internetgeschwindigkeit zu optimieren.

Geschichte des DNS

• 1983Erfindung des DNS: Paul Mockapetris entwickelt DNS, um die Verwaltung von Domainnamen im ARPANET zu erleichtern.
• 1984Einführung von TLDs: Die ersten Top-Level-Domains (.com, .org, .net) wurden eingeführt, um das System zu klassifizieren.
• 1992DNS-Update im WWW: Mit dem Aufkommen des World Wide Web wurde DNS schneller und umfangreicher.
• 2005DNSSEC Einführung: Das Domain Name System Security Extensions (DNSSEC) wurde eingeführt, um die DNS-Sicherheitslücken zu schließen.
• 2010Einsatz in CDNs: DNS wird als Schlüsselkomponente in Content Delivery Networks verwendet.

Zukunft von DNS

Die Zukunft des DNS sieht technologische Anpassungen vor, um die Sicherheit und Effizienz weiter zu verbessern. Technologien wie DNS over HTTPS (DoH) und DNS over TLS (DoT) werden die Sicherheitsaspekte in den Vordergrund rücken, indem sie DNS-Abfragen verschlüsseln. Es wird erwartet, dass DNS weiter in das Internet der Dinge (IoT) integriert wird, wodurch nicht nur Computer und Mobilgeräte, sondern auch vernetzte Geräte eine eindeutige Namensauflösung benötigen werden.

Quellenangaben

• Was ist DNS? | Funktionsweise von DNS
• Das Domain Name System (DNS) - das Telefonbuch im Internet
• Was ist das DNS?
• Google Public DNS
• Was ist ein DNS-Resolver?
• What is DNS (Domain Name System)? (engl.)