Wat is een root server? Definitie en werkwijze

Server aanbiedingen bekijken
DNS-root server

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.


Verschil met speciale rootservers

Een opmerking vooraf: Bij de (DNS-)root servers in dit artikel gaat het om de root-nameserver uit het Domain Name System. Dit is niet hetzelfde als een speciale root server (ook wel dedicated root server) die je bij een webhostingaanbieder kunt huren. Dergelijke hosts worden in de omgangstaal ook wel als root server beschreven, omdat ze zich door een root-access onderscheiden van beheerde servers; dit is echter niet het onderwerp van dit artikel.

In de onderstaande paragrafen gaat het meer over de werkwijze van root-nameservers binnen het Domain Name System en hoe ze informatie doorgeven aan een client (bijvoorbeeld een browser of een e-mailprogramma). Ook leer je wat de DNS-root-zone is en welke veiligheidsmaatregelen je met betrekking tot de DNS-root server kunt nemen.


DNS-root server: definitie

Een root-nameserver (ook DNS-root server of kortweg root server) is een server die een belangrijke functie heeft bij het vertalen van een domeinnaam naar een IP-adres: hij beantwoordt de verzoeken (requests) van de client in de root-zone van het Domain Name System (de root-zone is het hoogste niveau binnen het DNS). De root-nameservers voeren de naamverwerking niet zelf uit, maar geven de vragende client alleen door van welke andere nameserver (DNS-server) ze meer informatie kunnen krijgen over het aangevraagde IP-adres.

Dit gebeurt via het zogeheten root-zonebestand, een onderdeel van iedere DNS-Root-Server. Het eigenlijke bestand is krap 2MB groot, maar toch bevat het alle namen en IP-adressen van alle top-level-domains (TLD’s). Deze bestanden hebben een belangrijke functie: de root server grijpt hierop terug als hij de client een naamserver noemt waarbij er meer informatie beschikbaar is m.b.t. zijn request.

Hoewel root-nameservers alleen aanvragen doorgeven, zijn ze onmisbaar voor de naamverwerking – anders zou het DNS in zijn huidige vorm niet functioneren. Een root server werkt aan de wortel (Engels: root) van het Domain Name System en is hier in zekere zin de belangrijkste verwerkingspost van internetadressen.


De werkwijze van root servers

Hoe helpt een root-nameserver precies om het IP-adres van een website te identificeren? Om te begrijpen hoe de Root-Server werkt, is het handig om eerst te kijken hoe de naamverwerking in het DNS feitelijk verloopt.

Iedere internetdienst heeft naast een individueel internetadres (de domeinnaam) ook een uniek numeriek IP-adres dat aan de domeinnaam is gekoppeld – zo heeft de website van STRATO bijvoorbeeld het IPv4-adres "81.169.145.35" gekregen. Als je in je browser naar “www.strato.nl” gaat, moet de naam van de website eerst in dit IP-adres worden veranderd zodat je browser de pagina kan laden.


DNS-root server: naamverwerking

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.


DNS-root server: Overzicht

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.

Letter van de DNS-root server IPv4-adres IPv6-adres Beheerder
A 198.41.0.4 2001:503:ba3e::2:30 VeriSign
B 192.228.79.201 2001:478:65::53 USC-ISI
C 192.33.4.12 2001:500:2::c Cogent Communications
D 199.7.91.13 2001:500:2d::d University of Maryland
E 192.203.230.10 NASA
F 192.5.5.241 2001:500:2f::f ISC
G 192.112.36.4 U.S. DoD NIC
H 128.63.2.53 2001:500:1::803f:235 US Army Research Lab
I 192.36.148.17 2001:7FE::53 Autonomica
J 192.58.128.30 2001:503:c27::2:30 VeriSign
K 193.0.14.129 2001:7fd::1 RIPE NCC
L 199.7.83.42 2001:500:3::42 ICANN
M 202.12.27.33 2001:dc3::35 WIDE Project

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.


Veiligheidsmaatregelen van de DNS-root servers

Iedere dag worden rootservers geconfronteerd met een groot aantal verzoeken. Het merendeel van de 13 root-nameservers beantwoordt de verzoeken van de clients niet alleen, maar werkt hiervoor samen met diverse andere servers: hierbij wordt via de anycast-technologie de verdeling van de binnenkomende aanvragen geregeld. Overeenkomstig zijn het in werkelijkheid veel meer dan 13 servers die zich om de aanvragen in de root-zone bekommeren – in totaal gaat het om honderden, verspreid over de hele wereld. De meeste van deze servers bevinden zich in de VS en Europa.

De verspreiding van de servers heeft onder andere het doel om de lastenverdeling en daarmee de uitvalveiligheid van de rootservers te vergroten: voor de inzet van anycast waren er alleen de 13 belangrijkste root-nameservers die zich bezighielden met het beantwoorden van de verzoeken. Omdat 10 van hen in de VS staan, kon pas met de anycast-techniek een relatief decentrale verwerking van de aanvragen in de root-zone worden gegarandeerd. De wereldwijde verspreiding van de servers komt bovendien de toegangstijd bij het verwerken van verzoeken ten goede, omdat altijd de server met de kortste route antwoord geeft.

Een verdere veiligheidsmaatregel is het beperken van de gebruikte root-nameserver-capaciteiten onder normale omstandigheden: slechts een derde van de totale beschikbare bronnen wordt door de servers gebruikt. Hierdoor moet worden gegarandeerd dat ook indien meerdere DNS-root servers tegelijkertijd uitvallen, de naamverwerking stabiel functioneert. Daarom hadden diverse DDoS-aanvallen op DNS-rootservers in het verleden ook geen groot succes – de veiligheidsmaatregelen zijn te sterk. De beheerders van de 13 rootservers realiseren zich het belang van hun servers voor het internet maar al te goed: zonder hen is op de lange termijn de adressering van alle internetdiensten in gevaar.

  • Gecertificeerde veiligheid

    Gecertificeerde veiligheid
  • Beste hostingbedrijf

    Beste hostingbedrijf
  • MKB Best Choice

    MKB Best Choice
  • Professionele support

    Professionele support
  • Hosted in Germany

    Hosted in Germany