کش DNS، مخفف Domain Name System cache، یک جزء حیاتی از زیرساخت اینترنت است. این نقش حیاتی در سرعت بخشیدن به فرآیند ترجمه نام دامنه به آدرس های IP ایفا می کند و مرور وب را کارآمدتر و بدون درز می کند. کش DNS سوابق نام دامنه را که قبلاً حل شده اند ذخیره می کند و امکان بازیابی سریع را فراهم می کند و نیاز به پرس و جوهای مکرر DNS را برای سرورهای معتبر کاهش می دهد.
تاریخچه پیدایش کش DNS و اولین اشاره به آن
مفهوم کش کردن DNS در سال 1983 زمانی که Paul Mockapetris و Jon Postel سیستم نام دامنه را توسعه دادند، معرفی شد. DNS برای مدیریت نگاشت نام دامنه به آدرس های IP و بالعکس طراحی شده است و ارتباط بین رایانه ها را در اینترنت تسهیل می کند. برای بهبود کارایی، کش DNS به عنوان تکنیکی برای کاهش زمان پاسخ پرس و جو و بار شبکه پیاده سازی شد.
اطلاعات دقیق در مورد حافظه پنهان DNS: گسترش موضوع کش DNS
کش DNS به عنوان یک مکان ذخیره سازی موقت عمل می کند که نتایج جستجوهای قبلی DNS را ذخیره می کند. هنگامی که یک کاربر سعی می کند به یک وب سایت دسترسی پیدا کند، دستگاه او ابتدا حافظه پنهان DNS محلی را برای آدرس IP مربوطه بررسی می کند. اگر اطلاعات مورد نیاز در حافظه پنهان یافت شود، سیستم می‌تواند نام دامنه را بدون نیاز به تماس با سرورهای DNS معتبر حل کند و زمان مورد نیاز برای فرآیند تفکیک را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
فرآیند کش DNS را می توان به صورت زیر نشان داد:
- دستگاه کاربر یک درخواست DNS را به حل کننده محلی (معمولاً سرور DNS ISP کاربر یا یک سرور DNS عمومی مانند Google DNS) ارسال می کند.
- حل کننده کش محلی خود را بررسی می کند تا ببیند آیا رکوردی برای دامنه درخواستی دارد یا خیر.
- اگر رکورد پیدا شد، حل کننده آدرس IP را به دستگاه کاربر برمی گرداند.
- اگر رکورد پیدا نشد، حل‌کننده با سرورهای معتبر DNS تماس می‌گیرد تا آدرس IP را به دست آورد و سپس آن را برای استفاده‌های بعدی در حافظه پنهان خود ذخیره می‌کند.
حافظه پنهان DNS معمولاً دارای طول عمر محدودی است که به عنوان Time-To-Live (TTL) شناخته می شود. مقدار TTL در رکورد DNS مشخص می شود و تعیین می کند که چه مدت می توان اطلاعات را قبل از منقضی شدن در حافظه پنهان نگه داشت. هنگامی که TTL منقضی شود، حل کننده رکورد منقضی شده را از حافظه پنهان خود حذف می کند.
ساختار داخلی کش DNS: نحوه عملکرد کش DNS
کش DNS به عنوان یک سیستم پایگاه داده توزیع شده عمل می کند، جایی که هر DNS Resolver حافظه پنهان خود را حفظ می کند. هنگامی که یک Resolver یک پاسخ DNS از یک سرور معتبر دریافت می کند، اطلاعات را به صورت محلی برای یک دوره TTL از پیش تعیین شده ذخیره می کند. فرآیند جستجوی کش شامل جستجو در حافظه پنهان محلی قبل از ارسال پرس و جو به سرورهای معتبر است.
ساختار داخلی کش DNS شامل موارد زیر است:
-
سوابق کش: هر رکورد کش حاوی نام دامنه، آدرس IP مربوطه، TTL و سایر ابرداده ها است. هنگامی که یک پرسش DNS پاسخ داده می شود، حل کننده رکورد حافظه پنهان را ایجاد یا به روز می کند.
-
مدیریت TTL: مقدار TTL مشخص می کند که چه مدت یک رکورد در حافظه پنهان باقی می ماند. پس از انقضای TTL، حافظه پنهان رکورد را پاک می کند تا از وضوح DNS جدید اطمینان حاصل کند.
-
انقضای کش: حافظه پنهان باید به طور منظم برای سوابق منقضی شده برای حفظ داده های دقیق بررسی شود. برای جلوگیری از ارائه آدرس‌های IP نادرست، سوابق قدیمی باید از حافظه پنهان حذف شوند.
تجزیه و تحلیل ویژگی های کلیدی کش DNS
کش DNS چندین ویژگی کلیدی را ارائه می دهد که کارایی و قابلیت اطمینان فرآیند تفکیک DNS را افزایش می دهد:
-
زمان پاسخ سریعتر: با ذخیره پرس و جوهای DNS که قبلاً حل شده اند، درخواست های بعدی برای همان دامنه می توانند به سرعت از حافظه پنهان محلی پاسخ داده شوند و تأخیر را کاهش داده و تجربه کاربر را بهبود بخشد.
-
کاهش بار شبکه: ذخیره سازی DNS تعداد درخواست های ارسال شده به سرورهای DNS معتبر را کاهش می دهد، که به توزیع بار درخواست DNS و بهبود عملکرد کلی شبکه کمک می کند.
-
تاب آوری بهبود یافته: اگر سرورهای DNS معتبر دچار خرابی یا غیرقابل دسترس شدن شوند، سوابق DNS کش شده همچنان می توانند برای حل نام دامنه مورد استفاده قرار گیرند و دسترسی مداوم به وب سایت ها تضمین شود.
انواع کش DNS
دو نوع اصلی کش DNS وجود دارد:
-
کش DNS سمت کلاینت: این حافظه نهان در دستگاه های کاربر فردی (مانند رایانه ها، تلفن های هوشمند، روترها) وجود دارد. سوابق DNS را برای دامنه هایی که کاربر به آنها دسترسی دارد ذخیره می کند و اجازه می دهد بازدیدهای بعدی از همان دامنه ها سریعتر حل شود.
-
کش DNS سمت Resolver-Side: همچنین به عنوان حافظه پنهان DNS بازگشتی نیز شناخته می شود، این کش توسط حل کننده های DNS (به عنوان مثال، سرورهای DNS ISP، سرورهای DNS عمومی) مدیریت می شود. سوابق DNS بازیابی شده از سرورهای معتبر را ذخیره می کند و به چندین کاربر خدمات می دهد و ترافیک کلی درخواست DNS را کاهش می دهد.
بیایید انواع کش DNS را در یک جدول خلاصه کنیم:
| تایپ کنید | محل | مدیریت |
|---|---|---|
| کش DNS سمت کلاینت | دستگاه های کاربر | ذخیره خودکار توسط سیستم عامل |
| کش DNS سمت Resolver-Side | حل‌کننده‌های DNS (سرورها) | کش خودکار توسط نرم افزار حل کننده DNS |
راه های استفاده از کش DNS:
-
مرور سریعتر: با فعال کردن حافظه پنهان DNS در دستگاه های مشتری یا استفاده از یک حل کننده DNS با یک کش کارآمد، کاربران می توانند وبگردی سریع تری را تجربه کنند.
-
بهینه سازی شبکه: کش DNS حجم پرس و جوهای DNS را کاهش می دهد، عملکرد شبکه را بهینه می کند و شانس گلوگاه های مرتبط با DNS را کاهش می دهد.
مشکلات و راه حل ها:
-
کش کهنه: سوابق DNS منقضی شده یا نادرست در حافظه پنهان می تواند منجر به مشکلات دسترسی به وب سایت ها شود. برای رفع این مشکل، حل‌کننده‌های DNS به‌طور دوره‌ای حافظه پنهان خود را با درخواست مجدد سرورهای معتبر تازه‌سازی می‌کنند.
-
مسمومیت کش: مسمومیت کش DNS زمانی رخ می دهد که مهاجمان رکوردهای DNS را در حافظه پنهان دستکاری می کنند و منجر به هدایت کاربران به وب سایت های مخرب می شود. پیاده سازی DNSSEC (برنامه های امنیتی سیستم نام دامنه) به جلوگیری از حملات مسمومیت حافظه پنهان کمک می کند.
-
مقادیر بزرگ TTL: تنظیم مقادیر بیش از حد طولانی TTL برای رکوردهای DNS می تواند منجر به تاخیر در به روزرسانی شود و هدایت ترافیک در صورت تغییر سرور را با چالش مواجه کند. مدیریت دقیق TTL برای جلوگیری از این موضوع ضروری است.
ویژگی های اصلی و مقایسه های دیگر با اصطلاحات مشابه
| مدت، اصطلاح | شرح |
|---|---|
| کش DNS | ذخیره موقت پرس و جو DNS برای وضوح سریعتر نتیجه می دهد |
| حل کننده DNS | سروری که مسئول استعلام سوابق DNS از طرف مشتریان است |
| DNS Forwarder | سروری که پرس و جوهای DNS را به دیگر سرورهای DNS ارسال می کند |
| DNSSEC | مجموعه ای از برنامه های افزودنی که امنیت را به پروتکل DNS اضافه می کند |
| مکانیسم کش | فرآیندی برای ذخیره داده‌هایی که اغلب به آنها دسترسی دارند برای بازیابی سریع |
آینده کش DNS ارتباط نزدیکی با پیشرفت در زیرساخت شبکه و امنیت دارد. با ادامه رشد استفاده از اینترنت، بهینه سازی رزولوشن DNS حیاتی باقی خواهد ماند. برخی از تحولات بالقوه عبارتند از:
-
بهبود مدیریت TTL: الگوریتم های هوشمندتر ممکن است به صورت پویا مقادیر TTL را بر اساس الگوهای پرس و جوی تاریخی تنظیم کنند و از حفظ حافظه پنهان بهینه و به حداقل رساندن داده های قدیمی اطمینان حاصل کنند.
-
کش DNS توزیع شده: پیاده‌سازی سیستم‌های کش توزیع‌شده می‌تواند بار روی تک‌تک‌حل‌کننده‌ها را کاهش دهد و افزونگی ایجاد کند، و استحکام کلی DNS را افزایش دهد.
-
ذخیره سازی مبتنی بر هوش مصنوعی: از هوش مصنوعی می توان برای پیش بینی دامنه های پر دسترسی و ذخیره سوابق مربوطه استفاده کرد و زمان پاسخگویی و تجربه کاربر را بهبود بخشید.
چگونه می توان از سرورهای پروکسی استفاده کرد یا با کش DNS مرتبط کرد
سرورهای پروکسی می توانند اثربخشی کش DNS را به چند روش افزایش دهند:
-
کش کردن پروکسی ها: برخی از سرورهای پروکسی رکوردهای DNS را به صورت محلی ذخیره می کنند و زمان تفکیک DNS را برای دامنه هایی که اغلب به آنها دسترسی دارند کاهش می دهد.
-
فیلتر کردن محتوا: پراکسی‌هایی با قابلیت فیلتر DNS می‌توانند دسترسی به دامنه‌های مخرب را مسدود کنند و یک لایه امنیتی اضافی را فراهم کنند.
-
تعادل بار: پراکسی ها می توانند پرس و جوهای DNS را در چندین حل کننده توزیع کنند، بار پرس و جو را متعادل کنند و عملکرد را بهبود بخشند.
لینک های مربوطه
برای اطلاعات بیشتر در مورد کش DNS، منابع زیر را بررسی کنید:
