DNS là gì? Giải thích chi tiết về chức năng, cách thức hoạt động của Domain Name Server

DNS (Domain Name System) là hệ thống quản lý tên miền được sử dụng trên Internet. Trong môi trường mạng, mỗi thiết bị được xác định bằng một địa chỉ IP (Internet Protocol), thường là một chuỗi số như 192.0.2.1. Tuy nhiên, nhớ địa chỉ IP của mỗi trang web hoặc máy chủ rất khó cho con người. DNS ra đời là để giải quyết vấn đề này.

Tại sao cần sử dụng DNS?

Internet sử dụng địa chỉ IP, chẳng hạn như 172.217.3.174, để xác định mọi thiết bị kết nối trên mạng. Địa chỉ IP giống như địa chỉ nhà của mỗi thiết bị trên Internet, cho phép dữ liệu được truyền đến đích một cách chính xác. Khi người dùng truy cập web, trình duyệt của họ gửi yêu cầu đến máy chủ web, một máy tính được cấu hình để chứa và phục vụ các trang web. Để truy cập máy chủ web này, cũng cần phải biết địa chỉ IP của nó.

Tuy nhiên, trong thực tế, người dùng không phải nhớ các địa chỉ IP phức tạp của các trang web mà họ muốn truy cập. Thay vào đó, họ sử dụng tên miền, như “google.com” hay “facebook.com”. Điều này là nhờ vào giao thức DNS (Domain Name System) đã biến đổi các địa chỉ IP thành tên miền dễ nhớ như vậy. DNS đóng vai trò như một cuốn danh bạ trên Internet, liên kết các tên miền với các địa chỉ IP tương ứng.

Mục đích chính của việc sử dụng tên miền là để người dùng dễ dàng nhớ và truy cập các trang web một cách thuận tiện. Bằng cách này, người dùng có thể nhập tên miền như “google.com” thay vì phải nhớ địa chỉ IP phức tạp của máy chủ web của Google, như là 172.217.3.174. Tính linh hoạt của DNS cho phép người dùng sử dụng cả tên miền và địa chỉ IP để truy cập các trang web, nhưng tên miền thường được ưa chuộng hơn do tính tiện lợi và dễ nhớ.

Vai trò chính của DNS

• Gán tên miền vào địa chỉ IP: DNS cung cấp dịch vụ biến đổi tên miền dễ đọc thành địa chỉ IP cần thiết để thiết bị có thể kết nối với nhau trên Internet. Thay vì phải ghi nhớ các địa chỉ IP phức tạp, người dùng chỉ cần nhập tên miền của một trang web (ví dụ: www.example.com) vào trình duyệt của họ.
• Phân giải ngược (Reverse DNS): Ngoài việc chuyển đổi tên miền thành địa chỉ IP, DNS cũng có khả năng thực hiện phân giải ngược, tức là chuyển đổi địa chỉ IP thành tên miền. Điều này có thể hữu ích trong việc xác định tên miền của một máy chủ khi chỉ biết địa chỉ IP của nó.
• Quản lý và phân phối tên miền: DNS cũng có nhiệm vụ quản lý và phân phối tên miền, đảm bảo rằng không có hai trang web hoặc dịch vụ nào sử dụng cùng một tên miền trên Internet. Cơ quan quản lý tên miền (như ICANN) chịu trách nhiệm duy trì cơ sở dữ liệu toàn cầu về tên miền và phân phối chúng cho các tổ chức và cá nhân.
• Caching và tăng tốc truy cập: DNS cũng hỗ trợ việc lưu trữ thông tin đã được truy vấn trước đó trong bộ nhớ cache. Điều này giúp giảm thời gian phản hồi cho các truy vấn tương tự trong tương lai và tăng tốc độ truy cập Internet cho người dùng.

Cấu trúc tên miền

Cấu trúc tên miền là cách mà các địa chỉ web được tổ chức trên Internet để giúp người dùng dễ dàng tìm kiếm và truy cập các trang web. Nó bao gồm ba phần chính: Tên miền cấp cao nhất (TLD), Tên miền cụ thể (SLD), và Tên miền con.

1. Tên miền cao cấp nhất (Top-Level Domain – TLD):

• TLD là phần cuối cùng của địa chỉ web, như “.com”, “.org”, “.net”.
• Các TLD có thể là toàn cầu hoặc quốc gia, tùy thuộc vào mục đích và ngữ cảnh sử dụng của trang web.

2. Tên miền cụ thể (Second-Level Domain – SLD):

• SLD là phần trước của TLD, như “google” trong “google.com”.
• Đây thường là phần mô tả hoặc liên quan đến tên của tổ chức, doanh nghiệp hoặc sản phẩm.

3. Tên miền con (Subdomain):

• Tên miền con là các phần được thêm vào trước Tên Miền Cụ Thể hoặc TLD, như “blog” trong “blog.google.com”.
• Chúng thường được sử dụng để phân loại và tổ chức nội dung hoặc dịch vụ trên một trang web.

Ví dụ, trong “blog.google.com”:

• “.com” là TLD.
• “google” là SLD.
• “blog” là tên miền con.

DNS hoạt động thế nào?

Khi người dùng nhập tên miền vào trình duyệt. Trình duyệt sẽ gửi một truy vấn DNS đến máy chủ DNS gần nhất hoặc máy chủ DNS được cấu hình trước. Truy vấn này chứa tên miền mà người dùng muốn truy cập và loại truy vấn, như A record (ánh xạ tên miền thành địa chỉ IPv4), AAAA record (ánh xạ tên miền thành địa chỉ IPv6), hoặc MX record (xác định máy chủ email cho tên miền).

Máy chủ DNS nhận truy vấn và bắt đầu quy trình tìm kiếm. Nếu nó có thông tin về tên miền trong bộ nhớ cache của mình, nó sẽ trả về địa chỉ IP tương ứng ngay lập tức. Nếu không, máy chủ DNS sẽ tiếp tục quy trình tìm kiếm bằng cách gửi truy vấn tới máy chủ DNS gốc (root name servers) để xác định máy chủ DNS phụ trách cho phần mở rộng của tên miền, sau đó đến máy chủ DNS của TLD (top-level domain), và cuối cùng là máy chủ DNS của tên miền cụ thể để lấy địa chỉ IP.

Sau khi máy chủ DNS xác định được địa chỉ IP của tên miền, nó sẽ tạo một phản hồi DNS chứa địa chỉ IP và gửi lại cho máy tính của người dùng. Trình duyệt của người dùng sau đó sử dụng địa chỉ IP để kết nối với trang web hoặc dịch vụ mà họ muốn truy cập.

Trong quá trình này, các loại máy chủ DNS như root name servers, name servers của TLD và name servers của domain đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin và hướng dẫn truy vấn DNS tới đúng địa chỉ IP tương ứng với tên miền được yêu cầu.

Các loại máy chủ DNS

1. DNS Resolver:

• DNS Resolver, hay còn gọi là DNS Resolver Server, là máy chủ DNS đầu tiên mà trình duyệt hoặc thiết bị mạng của người dùng gửi truy vấn tới khi họ muốn biết địa chỉ IP của một tên miền.
• Nhiệm vụ chính của DNS Resolver là gửi các truy vấn DNS đến các máy chủ DNS khác nhau để tìm kiếm thông tin về tên miền được yêu cầu.
• DNS Resolver có thể là máy chủ DNS được cấu hình trực tiếp trên máy tính hoặc thiết bị, hoặc là các dịch vụ DNS của ISP (Nhà cung cấp Dịch vụ Internet) hoặc dịch vụ DNS công cộng như 8.8.8.8 của Google.

2. DNS Authoritative Server:

• DNS Authoritative Server, hoặc còn gọi là Name Server, là máy chủ DNS chứa thông tin chính xác và chính thống về một hoặc nhiều tên miền cụ thể.
• Khi một DNS Resolver gửi truy vấn DNS về một tên miền cụ thể, DNS Authoritative Server sẽ trả lời trực tiếp với thông tin về địa chỉ IP hoặc thông tin khác liên quan đến tên miền đó.
• DNS Authoritative Server được quản lý bởi chính chủ sở hữu tên miền hoặc bởi nhà cung cấp dịch vụ DNS chuyên nghiệp.

3. DNS Caching Server:

• DNS Caching Server, hoặc DNS Cache, là máy chủ DNS lưu trữ thông tin tạm thời về các truy vấn DNS trước đó mà nó đã xử lý.
• Khi một truy vấn DNS mới được gửi tới DNS Caching Server và thông tin tương ứng đã được lưu trữ trong bộ nhớ cache của nó, nó sẽ trả về kết quả từ cache thay vì gửi truy vấn tới các máy chủ DNS khác.
• Máy chủ DNS caching giúp giảm thời gian phản hồi và tăng hiệu suất của hệ thống DNS bằng cách tránh phải gửi lại các truy vấn đã xử lý trước đó.

Đặc điểm giao thức DNS

Giao thức DNS thường sử dụng User Datagram Protocol (UDP) trên cổng 53 để truyền dữ liệu giữa các máy chủ DNS.

Quá trình truyền tin trong giao thức DNS thường bao gồm gói tin DNS được gửi đi và nhận về giữa các máy chủ DNS. Mỗi gói tin DNS chứa các trường như Header, Question, Answer, Authority và Additional, chứa thông tin về truy vấn DNS hoặc phản hồi DNS.

Bên cạnh đó, DNSSEC (DNS Security Extensions) là một phần mở rộng của DNS được thiết kế để cung cấp bảo mật cho quá trình phân giải DNS. DNSSEC sử dụng chữ ký số để kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu DNS và xác thực nguồn gốc của nó. Bằng cách thêm các thông tin chữ ký số vào các bản ghi DNS, DNSSEC giúp ngăn chặn các cuộc tấn công như phản chiếm cực, tráo đổi dữ liệu và giả mạo.

Các thách thức DNS

Trong hệ thống DNS (Domain Name System), có một số vấn đề và thách thức cần phải đối mặt, bao gồm DNS spoofing, cache poisoning và DNS amplification attacks. Dưới đây là mô tả chi tiết về các vấn đề này và các biện pháp bảo vệ:

1. DNS Spoofing:

• DNS Spoofing là một loại tấn công mạng mà kẻ tấn công cố gắng làm giả thông tin DNS để định hướng người dùng đến máy chủ giả mạo.
• Khi thực hiện DNS spoofing, kẻ tấn công có thể thay đổi các bản ghi DNS trong bộ nhớ cache của máy chủ DNS hoặc gửi các phản hồi DNS giả mạo.
• Điều này có thể dẫn đến việc người dùng bị định hướng sai hướng và truy cập vào các trang web giả mạo hoặc bị tấn công mạng.

2. Cache Poisoning:

• Cache Poisoning là một phương pháp tấn công trong đó kẻ tấn công cố gắng làm giả thông tin DNS được lưu trữ trong bộ nhớ cache của máy chủ DNS hoặc thiết bị mạng.
• Bằng cách chèn thông tin DNS giả mạo vào bộ nhớ cache, kẻ tấn công có thể định hướng người dùng đến máy chủ giả mạo hoặc trang web độc hại.
• Để phòng tránh cache poisoning, các máy chủ DNS cần thực hiện việc kiểm tra tính hợp lệ của dữ liệu DNS trước khi lưu trữ nó trong bộ nhớ cache.

3.DNS Amplification Attacks:

• DNS Amplification Attacks là một loại tấn công phân tán (DDoS) mà kẻ tấn công sử dụng các truy vấn DNS giả mạo để tạo ra một lượng lớn gói tin DNS phản hồi đến một đích đích tiềm năng.
• Kẻ tấn công thường sử dụng các máy chủ DNS mở hoặc không bảo mật để gửi các truy vấn DNS giả mạo với địa chỉ IP của nạn nhân là nguồn.
• Để chống lại DNS amplification attacks, cần thiết lập các biện pháp bảo mật chặt chẽ trên các máy chủ DNS và giám sát hoạt động DNS để phát hiện và phản ứng nhanh chóng đối với các truy vấn không hợp lệ.

Mong rằng qua bài viết này của Hợp, các bạn đã hiểu rõ thêm về máy chủ phân giải tên miền DNS là gì? Cách thức nó hoạt động và các thách thức của nó!