¿Qué es el DNS? | ¿Cómo funciona el DNS?

El DNS, que significa sistema de nombres de dominio (Domain Name System), es un sistema de base de datos distribuido que convierte nombres de dominio en direcciones IP. En su esencia, el DNS resuelve un problema simple pero crucial: los seres humanos preferimos poner nombres memorables a las cosas, mientras que las computadoras necesitan números. Sin los DNS, necesitarías memorizar cadenas de números como 192.168.1.1 en lugar de nombres simples de sitios web.

El DNS crea un puente entre el lenguaje humano y el lenguaje de máquina. Cada vez que haces clic en un enlace o escribes una URL, los servidores DNS en todo el mundo entran en acción, trabajando juntos para llevarte a tu destino. Este proceso ocurre tan rápido que la mayoría de los usuarios no notan que está sucediendo.

Conceptos clave

• El DNS traduce nombres de dominio (por ejemplo: www.example.com) en direcciones IP (por ejemplo: 192.0.2.1).
• Opera como una base de datos distribuida implementada a través de una jerarquía de servidores DNS.
• El DNS funciona como un protocolo de capa de aplicación que permite a los hosts consultar esta base de datos distribuida.

La necesidad del DNS

Imagina tratar de recordar la dirección IP para cada sitio web que visitas. Sería como memorizar números de teléfono para cada persona que conoces en lugar de usar sus nombres en tu lista de contactos. El DNS resuelve este problema permitiéndonos usar nombres de dominio fáciles de recordar mientras las computadoras manejan las complejas direcciones IP entre bastidores.

Cómo funciona el DNS

El proceso de resolución de DNS involucra varios pasos y componentes. Cuando escribes la dirección de un sitio web en tu navegador, comienzas un fascinante viaje a través del sistema de direccionamiento de Internet. El DNS actúa como un traductor, convirtiendo nombres de sitios web legibles por humanos en direcciones IP amigables para computadoras, y viceversa.

Fase 1 - Verificación de la memoria local

El proceso comienza verificando el caché de DNS local del dispositivo. Este primer paso consulta los registros DNS almacenados temporalmente en memoria, reduciendo significativamente el tiempo de respuesta y el tráfico de red para dominios accedidos recientemente.

Fase 2 - La guía local (resolver de DNS)

Si la dirección no se encuentra en el caché local, la consulta se envía a un tipo de servidor llamado resolver de DNS. Este mantiene un extenso caché de registros DNS y está configurado para realizar consultas recursivas en nombre de los clientes. El resolver verifica su propio caché antes de iniciar una consulta completa a través de la jerarquía DNS.

Fase 3 - El directorio global (servidores raíz)

Cuando el resolver necesita ayuda, contacta a uno de los 13 nombres únicos de servidores raíz (A a M) distribuidos mundialmente. Cada nombre corresponde a una dirección IP compartida, soportada por múltiples instancias anycast. Estos servidores están posicionados estratégicamente para asegurar disponibilidad global y baja latencia.

Hoy en día, también es posible configurar un resolver de DNS para que funcione con una copia local de la zona raíz, como se describe en RFC 8806. Esto elimina la necesidad de consultar directamente servidores raíz externos, lo que mejora la eficiencia y la privacidad.

Fase 4 - Los directorios especializados (servidores TLD)

Los servidores raíz dirigen la consulta a servidores TLD (Top-Level Domain, dominio de nivel superior). Estos son como departamentos especializados que manejan tipos específicos de direcciones. Por ejemplo:

• Un departamento maneja todas las direcciones .com.
• Otro gestiona las direcciones .org.
• Uno diferente se encarga de las direcciones .net.

Fase 5 - La respuesta final (servidor autoritativo)

La última parada es el servidor autoritativo, que es como el experto definitivo para el sitio web específico que estás buscando. Este servidor lo sabe todo sobre el dominio, incluyendo su dirección IP exacta.

Fase 6 - El viaje de regreso

Una vez que el servidor autoritativo proporciona la dirección, la información viaja de regreso por el mismo camino:

• Servidor autoritativo → Servidor TLD → Servidor raíz → Resolver DNS → Tu dispositivo.

Todo este proceso suele ocurrir en milisegundos, lo que hace que tu experiencia de navegación en Internet sea fluida y sin inconvenientes.

Este enfoque sistemático de la resolución de DNS garantiza que miles de millones de usuarios de Internet puedan acceder de manera confiable a sitios web en todo el mundo, lo que lo convierte en uno de los sistemas más cruciales en la infraestructura de Internet moderna.

Arquitectura del sistema DNS

El sistema DNS está estructurado jerárquicamente:

• Servidores raíz: 13 conjuntos de servidores raíz distribuidos globalmente.
• Servidores de dominio de nivel superior (TLD): gestionan dominios como .com, .org, .net.
• Servidores de nombre autoritativo: almacenan y proporcionan las direcciones IP reales para dominios específicos.

Este es un ejemplo básico de cómo funciona el DNS:

1. El cliente solicita la resolución de nombres al servidor local (por ejemplo, www.azion.com.br).
2. El servidor local solicita www.azion.com.br a un servidor raíz.
3. El servidor raíz responde: el responsable de .br es 2xx.2xx.1xx.10.
4. El servidor local solicita www.azion.com.br al servidor responsable de .com.br.
5. El servidor responsable de .com.br responde: el responsable de .com.br es 179.191.xxx.2.
6. El servidor local solicita www.azion.com.br al servidor autoritativo responsable de azion.com.br.
7. El servidor autoritativo responsable de azion.com.br responde al servidor local www.azion.com.br = 2xx.2xx.2xx.4.
8. El servidor local envía la respuesta www.azion.com.br = 2xx.2xx.2xx.4 al usuario.

La siguiente imagen muestra la arquitectura y el flujo del sistema de DNS mencionado anteriormente.

Esta estructura jerárquica permite una gestión y distribución eficiente de la información de dominios a través de Internet.

Componentes importantes del DNS

Direcciones IP

Las direcciones IP son identificadores numéricos únicos para los dispositivos conectados a Internet. El DNS vincula estas direcciones con nombres de dominio legibles por humanos, facilitando la navegación en Internet.

Espacio de nombres de dominio

El espacio de nombres de dominio, también conocido como jerarquía de dominios, tiene una estructura jerárquica en formato de árbol invertido y contiene especificaciones de nombres de dominio y datos asociados a dichos nombres. Este espacio de nombres se divide en dominios, y la responsabilidad de administrar los nombres dentro de cada dominio se delega a los sistemas dentro de cada dominio. Es decir, que la estructura de nombres se divide en zonas pequeñas y manejables. Cada servidor DNS mantiene un archivo de base de datos específico y solo es responsable de administrar las asignaciones de nombres a IP para esa pequeña parte de la estructura DNS. Cuando un servidor DNS recibe una solicitud de traducción de un nombre que no forma parte de la zona DNS, el servidor DNS reenvía la solicitud a otro servidor DNS en la zona adecuada para la traducción.

Observa la jerarquía de dominios en la siguiente imagen:

Acerca de esta estructura:

• Cada intersección (en este caso, el rectángulo con un nombre dentro) se denomina nodo.
• Cada nodo representa un dominio.
• Cada dominio tiene un nombre, por lo que cada nodo de esta estructura se denomina nombre de dominio.
• El nombre de dominio identifica la posición de cada uno en la jerarquía lógica del DNS en relación con su dominio principal. Cada nombre de dominio consta de unos pocos nombres separados por puntos.
• Cada dominio puede contener subdominios.
• Un subdominio es parte de un dominio mayor. Por ejemplo, documentation.azion.com y blog.azion.com son subdominios del dominio azion.com.
• Los dominios y subdominios se agrupan en zonas para permitir la administración distribuida del espacio de nombres.

Servidores DNS

Los servidores DNS desempeñan un papel crucial en el funcionamiento de Internet. Actúan como la guía telefónica de Internet, traduciendo nombres de dominio legibles por humanos en direcciones IP que las computadoras utilizan para identificarse entre sí. Exploremos los aspectos clave de los servidores DNS.

Funciones principales de los servidores DNS

Los servidores DNS realizan tres tareas esenciales:

1. Resolución de consultas externas: Responden a consultas de clientes o servidores externos en Internet sobre nombres registrados en su dominio local.

2. Resolución de nombres local: Los servidores DNS realizan resoluciones de nombres de dominio de Internet para sus clientes locales (máquinas dentro de su dominio).

3. Caching: Para agilizar futuras consultas, estos servidores almacenan en caché local las resoluciones de nombres solicitadas por sus clientes.

Tipos de servidores DNS

Según su funcionalidad, los servidores DNS se clasifican en tres categorías principales:

Servidores primarios

• Responsables de un dominio específico.
• Gestionan la adición, modificación o eliminación de registros para ese dominio.
• Sirven como fuente autoritativa de información del dominio.

Servidores secundarios

• Funcionan como respaldo del servidor primario.
• Reciben registros de dominio del servidor primario mediante un proceso llamado transferencia de zona.
• Responden a solicitudes de clientes cuando es necesario.
• Mejoran la confiabilidad y distribución de carga.

Servidores caching-only

• Se centran únicamente en consultar y devolver resultados.
• Mantienen un caché local de consultas recientes.
• No son responsables de ningún dominio específico.
• Su función principal es mejorar el desempeño de las resoluciones de nombres para clientes locales utilizando su caché.

La importancia de los tipos de servidores DNS

Comprender estos diferentes tipos de servidores DNS es crucial para:

• La administración de red: configuración y gestión adecuada de la infraestructura de DNS.
• La optimización del desempeño: utilización de servidores de caching para reducir la carga de red y acelerar las resoluciones.
• La confiabilidad: implementación de servidores secundarios para redundancia y balance de carga.
• La seguridad: control de la información de dominio con servidores primarios.

Al aprovechar las fortalezas de cada tipo de servidor DNS, es posible crear una infraestructura DNS robusta, eficiente y confiable que constituirá la columna vertebral de la comunicación en Internet.

Seguridad y confiabilidad

El DNS moderno incorpora respuestas dinámicas y varias medidas de seguridad para proteger a los usuarios. El DNSSEC, por ejemplo, agrega firmas digitales a los registros DNS, asegurando que llegues a sitios web legítimos en lugar de depararte con copias fraudulentas. Esta capa de seguridad actúa como un guardia virtual, verificando identificaciones antes de permitir el acceso.

El DNS se destaca como uno de los sistemas más cruciales pero frecuentemente ignorados de Internet. Combina la simplicidad de concepto y sofisticación de ejecución, llevando a una navegación muy fluida. Además, tenemos el Edge DNS, que mejora el proceso de resolución respondiendo dinámicamente con direcciones IP de servidores que están atendiendo activamente solicitudes en las mejores ubicaciones posibles, asegurando velocidad y confiabilidad excelentes. Este enfoque dinámico garantiza que los usuarios sean dirigidos a los servidores disponibles más cercanos y rápidos, mejorando tanto el desempeño como la tolerancia a fallas en tiempo real.