Доменные имена и система доменных имен

Для обращения к хостам (любое устройство, предоставляющее сервисы формата «клиент-сервер» в режиме сервера по каким-либо интерфейсам и уникально определённое на этих интерфейсах) в сети Internet используются 32-разрядные IP-адреса, однозначно идентифицирующие любой сетевой компьютер. Однако для пользователей применение IP-адресов при обращении к хостам не очень удобно. Поэтому в Internet принято присваивать имена всем компьютерам. Использование имен дает пользователю возможность лучше ориентироваться в пространстве Internet — куда проще запомнить, например, имя www.foyota.com, чем четырехзвенную цепочку IP-адреса. Применение в Internet понятных для пользователей имен и породило проблему их преобразования в IP-адреса.

Такое преобразование необходимо, так как на сетевом уровне адресация пакетов осуществляется не по именам, а по IP-адресам, следовательно, для непосредственной адресации сообщений в Internet имена не годятся. Поэтому была создана новая система преобразования имен, позволяющая пользователю, в случае отсутствия у него информации о соответствии имен и IP-адресов, получить необходимые сведения.

Эта система получила название системы имен доменов — DNS (Domain Name System).

DNS (Domain Name System) - это распределенная база данных, поддерживающая иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети Internet. Служба DNS предназначена для автоматического поиска IP-адреса по известному символьному имени узла. Спецификация DNS определяется стандартами RFC 1034 и 1035. DNS требует статической конфигурации своих таблиц, отображающих имена компьютеров в IP-адрес. DNS выдает информацию компьютерам как искать друг друга через интернет. Когда Вы набираете адрес в Вашем браузере, Ваш провайдер (ISP - Internet Service Provider) проверяет его через сервер доменных имен (DNS), чтобы знать куда послать Ваш запрос. Например, http://www.domain.ua ---> проверка в DNS ---> DNS сообщает адрес domain.ua = 192.168.0.1 ---> Вы получаете содержимое сайта.

Домен — это название зоны в системе доменных имён (DNS) Интернета. Домен может быть выделенной или какой-либо стране, или организации, или для иных целей. Структура доменного имени отражает порядок следования зон в иерархическом виде. Доменное имя читается слева направо от младших доменов к доменам высшего уровня (англ. Top-level domain — TLD, в порядке повышения значимости). Корневым элементом всей системы доменов является точка (.). Вот справа и налево до точки идут домены первого уровня (географические как домен ua, или общего назначения как домен.com). Потом — идет домен второго уровня, домен третьего уровня и т. д. Таким образом - в наименовании компьютеров в Доменной системе имен (DNS) существует доменная иерархия. При этом поддомен (англ. subdomain) — это имя подчинённой доменной зоны. Например, домен.com.ua — поддомен домена ua. При этом как правило, регистрация доменов предполагает оплату такой регистрации домена. Например, в имени домена domainname.com - доменом верхнего уровня является домен.com. Можно написать и большими буквами - COM, поскольку домены при их написании нечувствительны к регистру. Поэтому домен можно написать как Domainname.com, можно написать домен как DOMAINname.COM, ничего не изменится, вы попадете на один и тот же домен (адрес).

Доменная зона — совокупность доменных имён определённого уровня, входящих в конкретный домен. Например, доменная зона com.ua включает все доменные имена третьего уровня в этом поддомене. Например - домен d.com.ua, домен domain.com.ua или domainname.com.ua - это все поддомен.com.ua

Протокол DNS является служебным протоколом прикладного уровня. Этот протокол несимметричен - в нем определены DNS-серверы и DNS-клиенты. DNS-серверы хранят часть распределенной базы данных о соответствии символьных имен и IP-адресов. Эта база данных распределена по административным доменам сети Internet. Клиенты сервера DNS знают IP-адрес сервера DNS своего административного домена и по протоколу IP передают запрос, в котором сообщают известное символьное имя и просят вернуть соответствующий ему IP-адрес. Если данные о запрошенном соответствии хранятся в базе данного DNS-сервера, то он сразу посылает ответ клиенту, если же нет - то он посылает запрос DNS-серверу другого домена, который может сам обработать запрос, либо передать его другому DNS-серверу. Все DNS-серверы соединены иерархически, в соответствии с иерархией доменов сети Internet. Клиент опрашивает эти серверы имен, пока не найдет нужные отображения. Этот процесс ускоряется из-за того, что серверы имен постоянно кэшируют информацию, предоставляемую по запросам. Клиентские компьютеры могут использовать в своей работе IP-адреса нескольких DNS-серверов, для повышения надежности своей работы.

База данных DNS имеет структуру дерева, называемого доменным пространством имен, в котором каждый домен (узел дерева) имеет имя и может содержать поддомены. Имя домена идентифицирует его положение в этой базе данных по отношению к родительскому домену, причем точки в имени отделяют части, соответствующие узлам домена. Каждая зона представляет собой независимый домен, но при обращении к базе данных имен запрашивает родительский домен. Родительская зона гарантирует дочерней зоне право на существование и отвечает за ее поведение в сети. Каждая зона должна иметь по крайней мере два сервера DNS, которые поддерживают базу данных DNS для этой зоны.

Основные условия для работы серверов DNS одной зоны — наличие отдельного соединения с сетью Internet и размещение их в различных сетях для обеспечения отказоустойчивости. Поэтому многие организации полагаются на провайдеров Internet, которые ведут в их интересах вторичные и третичные серверы DNS.

Уникальный адрес в сети Internet для данной зоны формируется добавлением к имени хоста доменного имени. Таким образом, компьютер fred в домене smallorg.org будет называться fred.smallorg.org. Постарайтесь не запутаться, так как домен может содержать как хосты, так и зоны. Например, домен smallorg.org может содержать хост fred.smallorg.org и в то же время вести зону acctg.smallorg.org, которая является поддоменом и может содержать еще один хост barney.acctg.smallorg.org. Хотя это и упрощает базу данных имен, однако делает поиск хостов в сети Internet более сложным

Корень базы данных DNS управляется центром Internet Network Information Center. Домены верхнего уровня назначаются для каждой страны, а также на организационной основе. Имена этих доменов должны следовать международному стандарту ISO 3166. Для обозначения стран используются трехбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры, а для различных типов организаций используются следующие аббревиатуры:

com - коммерческие организации (например, microsoft.com);

edu - образовательные (например, mit.edu);

gov - правительственные организации (например, nsf.gov);

org - некоммерческие организации (например, fidonet.org);

net - организации, поддерживающие сети (например, nsf.net).

В целях предоставления зарубежным странам, чьи сети входят в INTERNET, возможности контроля за именами находящихся в них систем создан набор 2 -х буквенных доменов, которые соответствуют доменам высшего уровня для этих стран. Например:

ua для Украины

au для Австралии

ca для Канады

cn для Китая

fi для Финляндии

fr для Франции

se для Швеции и т.д.

Общее число кодов стран - 300; компьютерные сети существуют приблизительно в 150 из них. Следует отметить, что США имеют свой собственный код страны, хотя он широко не иcпользуется. В США большинство систем пользуются “организационными” доменами (типа edu), а не “географическими”(типа va.us - штат Вирджиния).

Каждый домен DNS администрируется отдельной организацией, которая обычно разбивает свой домен на поддомены и передает функции администрирования этих поддоменов другим организациям. Каждый домен имеет уникальное имя, а каждый из поддоменов имеет уникальное имя внутри своего домена. В имени может быть любое число доменов, но более пяти встречается редко. Каждый последующий домен в имени (если смотреть слева направо) больше предыдущего. Имя домена может содержать до 63 символов. Каждый хост в сети Internet однозначно определяется своим полным доменным именем (fully qualified domain name, FQDN), которое включает имена всех доменов по направлению от хоста к корню.

По мере роста дерева DNS, к серверам системы доменных имен предъявлялись новые требования. Родительские DNS-серверы должны иметь IP-адреса своих дочерних серверов DNS, чтобы правильно обрабатывать DNS-запросы на преобразование имен в IP-адреса. Чтобы DNS-запросы обрабатывались правильно, поиск по дереву DNS должен начинаться из какой-то определенной точки. В период младенчества сети Internet большинство запросов на поиск имен приходилось на локальные имена хостов. Основная часть DNS-трафика проходила внутри локальной зоны и лишь в худшем случае достигала родительских серверов DNS. Однако с ростом популярности Internet и, в частности Web, все больше DNS-запросов формировалось к удаленным хостам вне локальной зоны. Когда DNS-сервер не находил имя хоста в своей базе данных, он вынужден был запрашивать удаленный DNS-сервер. Наиболее подходящими кандидатами для удаленных DNS-серверов, естественно, стали серверы DNS верхнего уровня, которые обладают полной информацией о дереве доменов и способны найти нужный DNS-сервер, ответственный за зону, к которой принадлежит запрашиваемый хост. Затем они же возвращают IP-адрес нужного хоста локальному DNS-серверу. Все это приводит к колоссальным перегрузкам корневых серверов системы DNS. К счастью, их не так много и все они равномерно распределяют нагрузку между собой. Локальные DNS-серверы работают с серверами DNS доменов верхнего уровня с помощью протокола DNS.

Система DNS не только отыскивает IP-адрес по заданному имени хоста, но способна выполнять и обратную операцию, т.е. по IP-адресу определять имя хоста в сети. Многие Web- и FTP-серверы в сети Internet ограничивают доступ на основе домена, к которому принадлежит обратившийся к ним клиент. Получив от клиента запрос на установку соединения, сервер передает IP-адрес клиента DNS-серверу как обратный DNS-запрос. Если клиентская зона DNS настроена правильно, то на запрос будет возвращено имя клиентского хоста, на основе которого затем принимается решение о том, допустить данного клиента на сервер или нет.

Существует два вида запросов: рекурсивные и итеративные. Рекурсивный – это такой метод, при котором DNS сервер просто пересылает данные от клиента другому серверу, что бы он обработал данный запрос и вернул конечные данных. Итеративный – это такой метод, при котором DNS сервер выступает в роли клиента и опрашивает другие DNS сервера в порядке убывания (начиная от корневых DNS серверов и заканчивая последним, авторитарным за нужную DNS зону). Первый вид медленнее, но дает сразу IP-адрес, второй эффективнее - в вашем сервере копится информация об адресах серверов имен. Одним из способов повышения эффективности трансляции имен в адреса является кэширование, то есть хранение в оперативной памяти имен-адресов, которые использовались последнее время особенно часто.

Протокол DHCP

DHCP - это протокол динамической настройки узла.

Как можно понять из названия, DHCP предназначен для настройки хоста через удаленный сервер. DCHP поддерживается по умолчанию большинством современных операционных систем, и этот протокол выступает в качестве отличной альтернативы рутинной ручной настройке параметров сети для сервера или подключаемого устройства.

Протокол динамического выделения адресов (DHCP) - это сетевой сервис, который позволяет компьютерам в сети автоматически получать настройки с сервера вместо того, чтобы настраивать каждый сетевой хост вручную. Компьютеры, настроенные быть клиентами DHCP, не управляют тем, какие настройки они получат от DHCP сервера, и эта настройка совершенно незаметна для пользователя компьютера.

В общем случае настройки, передаваемые DHCP сервером DHCP клиентам включают:

1. IP адрес и сетевую маску

2. IP адрес шлюза по умолчанию

3. IP адрес DNS серверов

Однако DHCP сервер может также предоставить такие параметры настройки, как:

1. Имя хоста

2. Имя домена

3. Адрес сервера времени

4. Адрес сервера печати

Преимущество использования DHCP заключается в изменчивости сети, например, изменение адреса DNS сервера потребует изменений только на DHCP сервере, а все сетевые хосты будут перенастроены в момент следующего запроса их DHCP клиента к DHCP серверу. Дополнительное преимущество заключается в простом подключении новых компьютеров к сети, поскольку не требуется проверять доступность IP адресов. Конфликты по выделенным IP адресам также минимальны.

DHCP сервер может предоставлять настройки, используя следующие методы:

Выделение вручную (по MAC адресу)

Этот метод подразумевает использование DHCP для определения уникального аппаратного адреса каждой сетевой карты, подключенной к сети, и затем продолжительного предоставления неизменной конфигурации каждый раз, когда DHCP клиент делает запрос на DHCP сервер, используя это сетевое устройство. Это гарантирует, что определенный адрес будет автоматически присваиваться этой сетевой карте на основе ее MAC адреса.

Динамическое выделение (пул адресов)

При этом методе, DHCP сервер будет выделять IP адрес из пула адресов (иногда называемым диапазоном или областью) на период времени (или в аренду), который настраивается на сервере, или пока клиент не проинформирует сервер, что больше вообще не нуждается в адресе. Таким образом, клиенты получают свои настройки динамически по принципу «первый пришел - первый обслужился». Когда DHCP клиент отсутствует в сети определенное время, настройка считается просроченной и возвращается в пул адресов для использования другими DHCP клиентами. Это означает, что адрес арендуется или выдается на определенный период времени. По истечении этого периода клиент должен повторно договариваться об использовании адреса с сервером.

Автоматическое выделение

Использую этот метод, DHCP автоматически присваивает постоянный IP адрес устройству, выбранный из пула доступных адресов. Обычно DHCP используется для выдачи временного адреса, но DHCP сервер может использовать бесконечное время аренды.

Два последних метода можно рассматривать, как автоматические, поскольку DHCP сервер выдает адреса без дополнительного вмешательства. Единственная разница заключается в том, насколько арендуется адрес, другими словами, когда истечет время использования адреса клиентом.

Контрольные вопросы:

1. Что представляет модель OSI?

2. Какие уровни содержит модель OSI

3. Что такое DNS и какими обладает характеристиками?

4. Перечислите виды DNS-запросов.

5. Что такое DHCP? Какие есть методы настройки DHCP?

 

Литература:

1. В. Г. Олифер Н. А. Олифер. Сетевые операционные системы. Питер 2009 г

2. Сафонов В.О. Основы современных операционных систем. НОУ «Интуит». 2016

Лекция 18. Обзор системы Linux. Основные понятия

План занятия:

1. Unix- way.

2. Что такое Linux.

3. Виртуальные консоли, графические консоли

4. Команды для работы с файлами.

 

Ход лекции

Unix- way

Unix - это не просто операционная система, это еще и идеология работы с компьютером. Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:

· использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой;

· широкое применение командной строки;

· все есть файл - представление устройств и некоторых средств межпроцессного взаимодействия как файлов. В Unix все представлено в виде файлов - программы, настройки, системные данные и даже устройства. И с устройствами можно работать как с простыми файлами;

· есть множество путей решения. Для решений той или иной комплексной задачи каждый может выбирать свой набор простых компонент для ее решения;

· одна задача - одна программа, программа делается таким образом, чтобы она могла выполнять одно простое действие, но выполняла его хорошо, использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

В 1969 году Кен Томпсон и Денис Ритчи, работники корпорации AT&T, создали небольшую операционную систему для компьютера PDP- 7. Эта операционная система получила название Unix. Однако в планы компании AT&T не входило распространение этой операционной системы, и она предоставила ее за символическую плату учебным заведениям США, не организовав при этом службы технического сопровождения, исправления ошибок и вообще не дав никаких гарантий.

В результате пользователи, почти все были представителями университетских вычислительных центров, были вынуждены сотрудничать друг с другом. Они сами устраняли ошибки, создавали полезные программы и утилиты и совместно их использовали. Результатом их работы стала целая серия версий Unix, распространяемых под эгидой компании Bell Labs вплоть до 1990 года (Последней версией была Unix System V Release 4 - SVR4).

Одна из групп пользователей Unix находилась в калифорнийском университете в Беркли. В 1977 году специалисты этого учебного заведения сделали следующий шаг в истории Unix и приступили к распространению магнитных лент с операционной системой 2BSD (Berkeley Software Distribution). С тех пор было продано 75 копий.

На основании Unix SVR4 и BSD были созданы все современные разновидности Unix.

В настоящее время UNIX используются в основном на серверах, а также как встроенные системы для различного оборудования. На рынке ОС для рабочих станций и домашнего применения UNIX уступили другим операционным системам, в первую очередь Microsoft Windows. UNIX-системы имеют большую историческую важность, поскольку благодаря им распространились некоторые популярные сегодня концепции и подходы в области ОС и программного обеспечения.

Что такое Linux.

Существует множество разновидностей Unix и Unix-подобных систем. К наиболее известным из них относятся SunOS и Solaris корпорации SUN Microsystems, AIX компании IBM, DEC Unix фирмы DEC, Novell Unix Ware корпорации Novell. Все вышеназванные системы являются коммерческими и имеют высокую цену. Они работают на разных архитектурах (Intel, Sparc, Alpha, PowerPC и т.д.). Однако наибольший интерес сегодня в мире Unix приобрели операционные системы, построенные на модели открытого кода, такие как Linux.

Linux изначально была разработана как свободно распространяемая версия Unix. В 1991 году студент Хельсинкского университета Линус Торвальдс выпустил первую версию Linux. Она была основана на операционной системе Minix - ограниченном аналога Unix для ПК. После выпуска первого «почти безошибочного» релиза в марте 1992 года, многие программисты мира подключились к разработке этой операционной системы, и она стала расти.

GNU/Linux (произносится «гну слэш ли́нукс») — свободная UNIX-подобная операционная система. Она основана на системных программах, разработанных в рамках проекта GNU, и на ядре Linux. Зачастую, по историческим причинам и для краткости, эту систему называют просто «Linux».

Linux — это название только ядра, а не операционной системы. Часто системы, основанные на ядре Linux, называют просто Linux, но большинство из них на самом деле называются GNU/Linux, так как состоят из ядра Linux и множества системных библиотек и программ, написанных в рамках проекта GNU.

На сегодняшний день Linux является полнофункциональным бесплатным аналогом Unix, но это бы не произошло, если бы не было программного обеспечения в рамках проекта GNU (Универсальная общественная лицензия GNU, Универсальная общедоступная лицензия GNU или Открытое лицензионное соглашение GNU) — лицензия на свободное программное обеспечение, созданная в рамках проекта GNU в 1988 г., по которой автор передаёт программное обеспечение в общественную собственность). Linux содержит много утилит GNU, включая трансляторы многих языков программирования (C, C +, Fortran, Pascal, LISP, Ada, BASIC, SmallTallk, Perl, PHP, Tcl / Tk и т.д.), отладчики, текстовые редакторы, утилиты печати и много другое. Проект GNU развивается под эгидой фонда свободно распространяемого программного обеспечения - Free Software Foundation (FSF).

Операционные системы на базе ядра Linux являются лидерами на рынках суперкомпьютеров, микрокомпьютеров, серверов и смартфонов. Используются различные дистрибутивы Linux — комплект программного обеспечения, на основе которых можно получить работающую операционную систему на своём компьютере.

Linux распространяется свободно многозадачной многопользовательской операционной системой, похожей на Unix. Linux была разработана специально для платформы ПК (с процессором Intel) и благодаря преимуществам архитектуры позволяет достичь производительности, сравнимой с мощными рабочими станциями Unix. Linux также переносилась и на другие платформы, но все эти версии подобные версии для ПК.

Рассмотрим операционную систему как единый комплекс. Ниже приведен список того, что мы получим, установив ее:

Ядро Linux:

Ядро - самая главная программа в Linux. Оно отвечает за распределение памяти, управление процессами и периферийными устройствами. Для поддержки большего объема оперативной памяти по сравнению с физически установленной на компьютере, ядро позволяет использовать область подкачки, размещая страницы оперативной памяти на жестком диске.

Ядро Linux поддерживает множество файловых систем, включая FAT, FAT32. Собственные файловые системы Linux (ext2fs и ext3fs) разработаны для оптимального использования дискового пространства.

Номер версии ядра Linux до 30 мая 2011 содержал четыре числа, согласно недавнему изменению в политике именования версий, схема которой долгое время была основана на трёх числах. Для иллюстрации допустим, что номер версии составлен таким образом: A.B.C[.D] (например, 2.2.1, 2.4.13 или 2.6.12.3).

Номер версии ядра Linux состоит из четырех чисел: A.B.C.D (например, 2.6.9.11). Первое число обозначает версию ядра. Второе число обозначает основную версию. До ядра 2.6 четные номера версии обозначали стабильную версию ядра, а нечетные — нестабильную (находящуюся в разработке). Начиная с версии ядра 2.6 это не так. Третье число обозначает номер ревизии (например, добавлена поддержка новых драйверов). Четвертое число обозначает исправление ошибок или заплатки системы безопасности. В июле 2011 года Линус Торвальдс анонсировал выпуск Linux 3.0, но не из-за каких-то существенных технических усовершенствований, а просто в честь 20-й годовщины разработки ядра. По состоянию на 2013 год ядро Linux содержит около 16 млн строк кода.

Ядро Linux поддерживает многозадачность, виртуальную память, динамические библиотеки, отложенную загрузку, производительную систему управления памятью и многие сетевые протоколы.

На сегодняшний день Linux — монолитное ядро с поддержкой загружаемых модулей. В отличие от обычных монолитных ядер, драйверы устройств легко собираются в виде модулей и загружаются или выгружаются во время работы системы.

Linux содержит множество утилит GNU, без которых была бы невозможна работа с операционной системой.

X Windows:

Графический интерфейс пользователя в Linux поддерживает оконная система X Windowing System, которую обычно называют Х11 (или просто Х). Х-сервер является главным компонентом, который управляет такими устройствами, как клавиатура, мышь и экран, и отвечает за перенаправление ввода или прием вывода от клиентских программ. Оконные менеджеры, такие как KDE и GNOME, обеспечиваю удобный интерфейс и работу со средствами мультимедиа.

Интерфейсы DOS и Windows:

Поскольку Linux была создана для компьютеров класса ПК, разработчики сочли необходимым обеспечить совместимость с программами MS-DOS. В Linux предлагается эмулятор DOS как часть дистрибутива. Он позволяет выполнять DOS-приложения непосредственно из-под Linux. Для эмуляции Microsoft Windows было разработано несколько программ. Наиболее известная из них - WINE. Она также входит в большинство дистрибутивов Linux.

Linux позволяет без проблем переносить файлы между файловыми системами DOS и Windows, непосредственно обращаясь в соответствующие разделы на диске, хотя это и требует некоторой настройки.

Сетевая поддержка:

TCP / IP - основная сетевая система, используемая Unix и Linux. TCP / IP - это целый набор протоколов, разработанных для Internet. Однако для объединения в локальные сети машин Unix тоже используется TCP / IP. Также Linux поддерживает другие протоколы, такие как IPX / SFX, AplleTalk и т.д.