O que é DNS?

A lista telefônica da internet

Todo dispositivo na internet tem um endereço IP: um número como 198.51.100.34. Mas humanos não pensam em números. Pensamos em nomes: google.com, github.com, myapp.com.

O Sistema de Nomes de Domínio (DNS) é o serviço que traduz nomes de domínio legíveis por humanos em endereços IP legíveis por máquinas. Sem DNS, você teria que memorizar endereços IP para cada site que visita.

Você digita:    google.com
DNS retorna:    142.250.80.46
Navegador usa:  142.250.80.46 para fazer uma conexão TCP

DNS é uma das peças mais críticas da infraestrutura da internet. Se DNS cair, a internet efetivamente para de funcionar: mesmo que todo servidor ainda esteja rodando. As pessoas não conseguem encontrá-los.

Por que não usar apenas endereços IP?

Você poderia usar endereços IP diretamente. Tente http://142.250.80.46 no seu navegador: o Google responde (por HTTPS você veria um aviso de certificado, já que ele nomeia google.com, e não o IP). Mas existem problemas críticos:

A analogia: listas telefônicas e contatos

DNS funciona como o app de contatos do seu celular:

App de Contatos             DNS
───────────────             ───
"Mãe" → +55-11-5555-0123   "google.com" → 142.250.80.46
"Trabalho" → +55-11-5555-0456  "github.com" → 140.82.121.4
"Pizza" → +55-11-5555-0789  "myapp.com"  → 203.0.113.42

Você não memoriza números de telefone: procura por nomes. DNS faz o mesmo para a internet.

Mas diferente do seu app de contatos (que armazena tudo localmente), DNS é um sistema distribuído: nenhum servidor único tem todas as respostas. Em vez disso, diferentes servidores são responsáveis por diferentes partes da hierarquia de nomes.

Como DNS se encaixa no ciclo de vida da requisição

DNS é o primeiro passo antes de qualquer requisição HTTP poder ser feita:

1. Usuário digita: https://myapp.com/courses
2. Navegador pergunta ao DNS: "Qual é o IP de myapp.com?"
3. DNS responde: "203.0.113.42"
4. Navegador conecta a 203.0.113.42:443 (handshake TCP)
5. Navegador envia requisição HTTP: GET /courses
6. Servidor responde com HTML
7. Navegador renderiza a página

Sem os passos 2-3, passos 4-7 não podem acontecer. DNS é a ponte entre URLs legíveis por humanos e endereços legíveis por máquinas.

DNS é um banco de dados distribuído

O sistema DNS lida com trilhões de consultas por dia. Nenhum servidor único poderia lidar com essa carga. Em vez disso, DNS usa uma arquitetura hierárquica e distribuída:

flowchart TB
  R["Servidores raiz (.)<br>13 identidades raiz, anycast pelo mundo"]
  COM["TLD .com"]
  ORG["TLD .org"]
  BR["ccTLD .br"]
  R --> COM & ORG & BR
  COM --> G["google.com<br>nameserver"]
  COM --> H["github.com<br>nameserver"]
  ORG --> W["wikipedia.org<br>nameserver"]
  BR --> GB["google.com.br<br>nameserver"]

Cada nível é responsável por uma porção do namespace:

Exploraremos essa hierarquia em detalhe na aula 3.

DNS usa UDP (na maioria)

Como você aprendeu no curso de TCP/IP, DNS usa principalmente UDP na porta 53:

Navegador → DNS Resolver (UDP porta 53)
  Query: "Qual é o IP de myapp.com?"

DNS Resolver → Navegador (UDP porta 53)
  Resposta: "203.0.113.42"

Total: 2 pacotes, ~5ms

Por que UDP?

• Consultas DNS são pequenas (cabem em um pacote)
• Velocidade importa: DNS acontece antes de cada nova conexão
• Se a resposta for perdida, o cliente pergunta novamente

DNS muda para TCP quando:

• A resposta é grande demais para o UDP (mais de 512 bytes no modelo clássico; o EDNS0 aumenta isso, muitas vezes para 1232)
• Transferências de zona entre servidores DNS (AXFR)
• Validação DNSSEC requer payloads maiores

DNS no seu trabalho diário com Rails

Você interage com DNS constantemente como desenvolvedor Rails:

Erros comuns relacionados a DNS

# Resolução DNS falhou
SocketError: getaddrinfo: nodename nor servname provided, or not known
# → O nome de domínio não pôde ser resolvido em um IP

# Timeout DNS
Resolv::ResolvTimeout: DNS resolv timeout
# → Servidor DNS não respondeu a tempo

Terminologia chave de DNS

Resumo