PDF de programación - Temas sobre informática teórica - Problemas de investigación en Internet - Clase 4

Introducción

MIT 18.996: Temas sobre informática teórica: problemas de investigación en Internet
Primavera de 2002
Clase 4 – 27 de febrero
Profesores: T. Leighton, D. Shaw, R. Sudaran
Copistas: K. Battochi y M. Monteleone

4.1

Se podría decir, simplificando, que una DNS se utiliza para encontrar algo en Internet. El diseño
tradicional (y anticuado) de una DNS funciona, esencialmente, como un nombre y un directorio en el que
el usuario puede introducir un nombre y obtener un número como respuesta (o viceversa) a partir de un
archivo de texto. No resulta demasiado complicado deducir que este sistema no resultaba muy eficiente y
que, en la práctica, los resultados no eran buenos. Más que un verdadero sistema de denominación, se
trataba de un catálogo de tarjetas.

El diseño actual de las DNS no tiene mucho que ver con un catálogo de tarjetas. Al contrario, podría
entenderse más bien como un enorme directorio distribuido. Existen cuatro términos que describen el
diseño básico de las DNS:


1.
2.

Nombre: incluye las terminaciones ".edu", ".com", ".org", etc.
Tipo: hace referencia al tipo de datos que se almacenan; los datos pueden ser de cualquier tipo,
no sólo direcciones.
Clase: exceptuando un número reducido de clases internas, las clases hacen referencia
fundamentalmente a Internet.
Datos: existen varios tipos de datos. Algunos ejemplos son: A (dirección IP), CNAME (alias), H-
Info (información del host) (resulta interesante observar que esto no se ha extendido tanto como
en el pasado por varios motivos, ya que los usuarios pueden identificar información relativa a un
equipo concreto y su ubicación).

3.

4.

Diseño de las DNS


4.2

Existen 13 servidores raíz y cada uno de ellos contiene una zona que define nombres de nivel superior.
Analice la figura siguiente, que ilustra la estructura jerárquica de las DNS:



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Es importante señalar que el almacenamiento en la memoria caché se realiza en todos los pasos del árbol.
Además, la información contenida en cada nodo tiene un tiempo de vida (TTL) asociado. En muchos
casos, suele ser de un día, pero la duración puede ser mayor o menor. Por razones obvias de eficacia,
resulta útil que los servidores de nombres construyan una caché. Asimismo, los proveedores de servicios
de Internet (ISP) buscan construir cachés para ahorrar ancho de banda y, en última instancia, ahorrar
costes.

El propietario de una zona en particular registra todas las nuevas subzonas. Por ejemplo, consulte el
siguiente diagrama:


math.mit.edu



Math.mit.edu se ha creado en la red del MIT. Además, existen tres de servidores de nombres (x, y y z) que
pertenecen al departamento de matemáticas (math). El concepto de un registro fijo describe este tipo de
delegación. Si una zona se delega a un servidor cuyo nombre de host proviene de una zona en concreto, se
debe incluir un registro fijo para dicho nombre de host en la delegación. Por ejemplo, el Administrador
del MIT mantiene la información de los servidores de nombres del MIT (esto es, la información que se
guarda en mit.edu en contraposición a la que se guarda en math.mit.edu).

Definamos también algunos términos adicionales importantes. Un registro PTR, o registro de puntero,
también recibe el nombre de registro inverso. Un registro PTR asocia una dirección IP con un nombre
canónico (el nombre real del host). Los registros PTR deben apuntar a un nombre que pueda identificarse
en la dirección IP. El nombre del registro de puntero no coincide con el nombre de la dirección IP
propiamente dicho, sino con los cuatro octetos IP de la dirección IP en orden inverso y seguidos de IN-
ADDR.ARPA. Por ejemplo, 192.168.0.1 se convierte en 1.0.168.192.IN-ADDR.ARPA.

Antes de profundizar en el uso real de las DNS, deberíamos tratar la delegación equivocada. La
delegación equivocada tiene lugar cuando un servidor de nombres apunta a un host incorrecto. Esto puede
ocurrir si una zona se ha delegado a un servidor que no se ha configurado correctamente para que tenga
autoridad en la zona. Asimismo, la delegación equivocada puede tener lugar cuando un servidor que sí
tiene autoridad en una zona contiene un registro de servidor de nombres que apunta a otro servidor que no
tiene autoridad en la zona. Esto hace que los servidores de ambos no respondan o no respondan con
autoridad y como resultado se obtiene un tráfico denso de red o una carga de trabajo innecesaria en el
servidor.

4.3 Uso práctico de las DNS

A continuación explicaremos cómo se utilizan las DNS en la práctica para realizar descargas en un sitio
web. También estudiaremos detalladamente el proceso por el cual se buscan DNS, tal y como ocurre en
este contexto. Resulta útil considerar dos formas de utilizar las DNS para realizar descargas de un sitio
web: el método tradicional y el método Akamai. A continuación, profundizaremos en ambos métodos.



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4.3.1 El método tradicional

Asumamos que el usuario quiere consultar web.mit.edu. Tras escribir [1] http://web.mit.edu, el navegador
intenta localizar la dirección IP del sitio. La DNS desempeña un papel importante en este paso, ya que la
DNS asigna la dirección web.mit.edu a la dirección IP 18.7.21.77. La DNS devuelve la dirección IP y el
navegador se pone en contacto con el servidor en dicha dirección. A continuación, el servidor devuelve
HTML (incluyendo vínculos incrustados). El proceso se repite con cada objeto incrustado. Ahora
pasaremos a describir el proceso de búsqueda de DNS de forma más detallada. Ya hemos mencionado
que el almacenamiento en la memoria caché desempeña un papel fundamental en la búsqueda de DNS.
Así, cuando se escribe web.mit.edu en el navegador, éste consulta su propia caché en primer lugar para
ver si ese nombre en concreto ya se ha introducido con anterioridad. Si no lo encuentra en la caché del
navegador, se consulta el sistema operativo (SO). Si tampoco se encuentra, el navegador se conecta a su
servidor de nombres local. De nuevo, el servidor de nombres local devolverá la dirección si ya se ha
localizado con anterioridad. De no ser así, consultará a autoridades superiores. En el peor de los casos, las
consultas llegan por último al servidor DNS raíz. Una vez localizada la dirección, el servidor DNS local
se pondrá en contacto con el servidor DNS de mit.edu con el fin de obtener la resolución para
web.mit.edu. A continuación, da comienzo la solicitud del HTML, tal y como se describía en el párrafo
anterior.

4.3.2. El método Akamai

Un sitio web que emplee tecnología Akamai puede descargarse de forma más óptima. El principio básico
de la resolución de direcciones IP mediante DNS sigue siendo válido en este método, pero la dirección
que se devuelve tras la búsqueda proviene de un servidor Akamai óptimo. El navegador se pone en
contacto con el servidor Akamai para obtener el HTML. El servidor Akamai es el responsable de
reorganizar el sitio web y de enviar el contenido al navegador del usuario. Los servidores Akamai
óptimos también son responsables del envío de cualquier objeto incrustado contenido en el sitio web. A
continuación describiremos el proceso de búsqueda de las DNS dentro del método Akamai. Como
estamos modificando el procedimiento de búsqueda de DNS para obtener la respuesta desde un servidor
Akamai óptimo, debemos diseñar un método que garantice que se encontrará este servidor óptimo (en
contraposición al método tradicional, donde la dirección IP se devolvería para el sitio web solicitado). Se
utiliza un alias para garantizar que la dirección se localiza en el servidor óptimo adecuado. El proceso de
búsqueda comienza en este punto con la dirección del servidor de nombres local hacia el servidor DNS
del sitio solicitado (en nuestro caso, sería mit.edu; asumiremos, por motivos de coherencia, que el sitio
web del MIT está "akamaizado" para que podamos seguir utilizándolo como ejemplo para el método
Akamai). Sin embargo, cuando se consigue contactar con el servidor DNS mit.edu, se aplica un alias
llamado CNAME al servidor de nombres local. Se trata de un nombre de DNS intermedio (no una
dirección IP) con el que, en última instancia, localizaremos esta dirección DNS. Asumamos que el
CNAME es a123.b.akamai.net. El servidor de nombres local enviará una consulta a akamai.net y recibirá
una dirección IP para un servidor DNS de Akamai de nivel superior. Este servidor localizará a
continuación b.akamai.net. Entonces, comenzaremos a apreciar las ventajas del método Akamai: el
servidor DNS de alto nivel determina qué dirección IP debe localizarse en b.akamai.net teniendo en
cuenta consideraciones geográficas. La dirección IP que establece es una dirección ubicada en un servidor
DNS de Akamai de nivel inferior. El servidor DNS de bajo nivel ejecuta algoritmos para mejorar el
rendimiento



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Algoritmos BIND - Visión general


en tiempo real, teniendo en cuenta factores como la congestión de la red, las cargas de los servidores y el
estado de la red. Más tarde, determina el servidor web óptimo para el usuario. Así, el servidor de nombres
local recibe por último la dirección IP para un servidor óptimo Akamai que aloja el contenido del sitio
web solicitado. Como puede apreciarse, el método Akamai optimiza la forma en que se envía el contenido
a través de la web, desarrollando formas ingeniosas para la descarga optimizada de los sitios web y las
búsquedas de DNS.


4.4.

El objetivo general de los algoritmos BIND es localizar el mejor servidor para obtener respuestas rápidas,
fiables y concisas. Comenzaremos por el algoritmo BIND 4. Resulta útil ilustrar el algoritmo BIND 4 con
un ejemplo. Supongamos que tenemos dos servidores de nombres para math.m