Wat is een root server? Definitie en werkwijze

Het nut van een (DNS-)root server

Zodra we contact maken met een online dienst (bijvoorbeeld een website of e-mailadres), leveren root-nameservers of (DNS-)root servers een belangrijke bijdrage aan het vinden van het adres van de dienst. Ze maken onderdeel uit van het Domain Name System (DNS) – een van de belangrijkste pilaren van het internet – en zijn essentieel voor de naamverwerking in het DNS, waarbij een domeinnaam (bijv. "www.strato.nl") wordt vertaald naar een IP-adres. Dit is een noodzakelijk proces, omdat je alleen met het IP-adres van de server contact kunt maken met een online dienst en zo de aangevraagde data kunt gebruiken.

Het proces van de naamverwerking in het DNS

De belangrijkste taak van het Domain Name System is het vertalen van domeinnamen naar IP-adressen (ook wel "forward lookup" genoemd). Het proces van de naamverwerking op het internet verloopt hiërarchisch. Maar voordat het DNS de opdracht tot naamverwerking krijgt, probeert het gebruikte systeem doorgaans eerst zelf om de benodigde IP-adressen in de eigen dataopslag te vinden.

Hoeveel verschillende stations een request doorlopen en in welke volgorde dit gebeurt, hangt af van verschillende factoren – bijvoorbeeld van het gebruikte besturingssysteem of van het inzetten van UDP of NetBIOS via TCP/IP als protocol. Alleen de naamverwerking via de verschillende servers in het DNS verloopt altijd hetzelfde. Aan de hand van voorbeelden leggen we je de belangrijkste fases uit die bij de zoektocht naar het juiste IP-adres worden doorlopen. Ook leggen we uit welke rol een DNS-root server daarbij speelt.

1. Zodra je in jouw client begint met het oproepen van een website (bijvoorbeeld "www.strato.nl"), krijgt eerst de lokale DNS-resolver van je computer de opdracht tot naamverwerking – een resolver is een module die als interface dient tussen een toepassing en een DNS-server. Deze kijkt eerst in het zogenaamde host-bestand na of er al gegevens voor de domeinnaam zijn. Met behulp van dit tekstbestand kan de naamverwerking direct via de eigen computer verlopen – ervan uitgaande dat men van tevoren handmatig een IP-adres heeft toegewezen aan de hostnaam. Dit hosts-bestand is een relict uit de tijd voor het Domain Name System en is inmiddels vervangen. Daarom gebruiken en onderhouden de meeste gebruikers het bestand niet, waardoor het meestal ook niet van nut is bij de naamverwerking.
2. Als er geen gegevens over de aangevraagde website beschikbaar zijn in het hosts-bestand, controleert de DNS-resolver vervolgens van de toepassing resp. het besturingssysteem de cache (bufferopslag) van de client op de domeinnaam. Als je de aangevraagde website of een andere pagina van dezelfde website (bijv. “www.strato.nl/domeinnaam”) al eens eerder hebt bezocht en er bestaat hierover nog informatie in de cache, wordt het IP-adres hieruit gehaald.
3. Zodra de lokale resolver ook in de cache geen succes had bij de naamverwerking, komt de naamserver in het netwerk in actie – dit is doorgaans je internetrouter waarmee je online gaat. De router-naamserver vraagt, zodra hij (indien beschikbaar) in zijn eigen cache heeft nagekeken en daar ook niets heeft gevonden, bij de naamserver van de internetaanbieder (provider) het IP-adres van de website na.
4. Via een synchronisatie met zijn databank probeert de DNS-server van je provider het IP-adres van de domeinnaam te vinden. Hierbij worden ook de diverse resolvers van de naamserver ingezet om de informatie te verzamelen.
5. Als dit ook nergens toe leidt, wendt de DNS-server van de provider zich tot een root-nameserver en vraagt hier om meer informatie over het Top Level Domain (TLD) van de website (het achterste deel van de domeinnaam is de TLD, bijvoorbeeld .com of .nl). Op de DNS-root server staat in het root-zonebestand welke Top-Level-Domain-naamserver (TLD-naamserver) verantwoordelijk is voor verdere informatie. De passende informatie wordt vervolgens doorgegeven aan de naamserver van de provider. Bij de domeinnaam "www.strato.nl" zou de rootserver doorverwijzen naar de TLD-naamserver van de SIDN, omdat die verantwoordelijk is voor alle .nl-domeinnamen.
6. Vervolgens ondervraagt de providernaamserver de TLD-naamserver en krijgt ook hier geen definitief antwoord, maar wordt opnieuw doorgestuurd: de TLD-naamservers hebben ook uitsluitend een doorgeeffunctie. Ze informeren de vragende naamserver op welke gezaghebbende DNS-server de gezochte domeinnaam te vinden is.
7. Nu richt de providernaamserver zich tot de gezaghebbende naamserver die verantwoordelijk is voor de domeinnaam en krijgt ten slotte het gewenste IP-adres.
8. Tot slot geeft de providernaamserver het IP-adres door aan de DNS-server van je router, die deze informatie doorgeeft aan de lokale resolver. Van daaruit wordt het IP-adres doorgegeven aan je browser, zodat deze de website kan aanvragen, laden en weergeven.

Bij het proces van naamverwerking kunnen zo dus veel verschillende naamservers ingezet worden. Toch nemen de root-nameservers binnen dit proces een bijzondere rol in: ze zijn de hoogste instantie binnen de naamverwerking – als een domeinnaam niet via de lokale resolver of de DN-server van de provider in een IP-adres kan worden veranderd, is een rootserver het eerste ‘aanspreekpunt’ voor het vinden van het IP-adres. En zelfs als de naamverwerking al in een eerdere stap succesvol is, is de hiervoor benodigde informatie in het verleden van een DNS-rootserver gehaald en opgeslagen. Daarom is het belangrijk dat de servers constant hun dienst kunnen uitvoeren.

Overzicht van de root-nameservers

De 13 belangrijkste DNS-root servers zijn benoemd met de letters "A" tot en met "M". Ze hebben allemaal een IPv4-adres, maar de meesten hebben daarnaast ook een IPv6-adres. Het feitelijke beheer van de root server valt onder de verantwoordelijkheden van de ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Ze worden echter geëxploiteerd door verschillende instituten die ervoor zorgen dat de data-uitwisseling met de root-zone altijd correct, bereikbaar en veilig is. De onderstaande tabel laat naast de beheerders van de individuele root-nameservers ook hun IP-adressen zien.

Ieder van deze root-nameservers heeft een identieke kopie van het root-zonebestand, dat van tijd tot tijd moet worden geactualiseerd – bijvoorbeeld als de voor een TLD verantwoordelijke Domain Name Registry verandert. Het wijzigen van het root-zonebestand is een relatief ingewikkeld proces: zodra een verzoek tot actualisering binnenkomt, wordt eerst de IANA (Internet Assigned Numbers Authority; onderdeel van de ICANN) gecontroleerd. Als alles in orde is, moet vervolgens het Amerikaanse ministerie van Handel de aanvraag goedkeuren, omdat de ICANN hieraan contractueel is verbonden. Daarna wordt de verandering van het bedrijf VeriSign (dat zelf twee rootservers beheert) pas in de root-zone doorgevoerd.