Las direcciones IP y el Sistema de Nombres de Dominio (2).-

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Proseguimos por el hiperespacio de Internet intentando dejar constancia de nuestro aprendizaje y trabajo de búsqueda en este cuaderno de bitácora, con pretensión de ser, en el futuro, un buen recordatorio de este apasionante viaje y, en esta nueva entrada nos preguntamos...¿Cómo funciona el Sistema DNS?

Hablábamos en la anterior entrada de la correspondencia que existe entre nombres de dominio y sus correspondientes direcciones IP, como por ejemplo:

                             NOMBRE DE DOMINIO           DIRECCIÓN IP

                                    www.ua.es                          193.145.233.8

                                 www.epn.edu.es                     192.188.57.254

                                     idesweb.es                         185.22.92.56

Y hemos visto como se estructura dentro de las direcciones IP, la forma en que se asignan los nombres de dominio, tanto en el sistema de direccionamiento IPv4 como en el mas actual IPv6.

Ahora nos queda ver, como los nombres de dominio se transforman en direcciones IP mediante el Sistema DNS (Domain Name System), en español, Sistema de Nombres de Dominio.

El funcionamiento de el DNS es un poco complejo, pero básicamente es una base de datos distribuida entre diferentes ordenadores que denominamos servidores DNS y los cuales se comunican entre sí.

Se podría decir,de forma sencilla y con una visión global de su funcionamiento, que cada servidor DNS posee una tabla con la correspondencia entre los nombres de dominio y las direcciones IP; cuando un servidor DNS-x no dispone de una correspondencia concreta, sabe a que servidor DNS-y tiene que preguntar para obtener la respuesta correcta, la cual es enviada de vuelta al solicitante de la consulta. Pero, ¿ cómo se realiza este proceso en profundidad ?, o lo que es lo mismo, ¿ cómo funciona el Sistema DNS ?.

Primeramente hay que decir que el DNS es un sistema de nomenclatura jerárquica para computadoras y cualquier servicio o recurso que esté conectado a Internet o a una red privada. Este sistema asocia información variada con nombres de dominio asignados a participantes de la red. Su función mas importante es traducir nombres inteligibles por nosotros, en identificadores binarios asociados con los equipos conectados a la red, con el propósito de poder localizar y direccionar estos equipos a nivel mundial.
El servidor DNS utiliza una base de datos distribuida y jerárquica (como hemos visto en la entrada del pasado 23 de octubre, un poco a grosso modo, etiqueta:Servidores de raíz), que almacena información asociada a nombres de dominio en redes como Internet, es decir, como base de datos, el DNS es capaz de asociar diferentes tipos de información a cada nombre pero, el uso mas común de el DNS es la asignación de nombres de dominio a direcciones IP y la localización de los servidores de cada dominio. Es pués evidente que ofrece numerosas ventajas, ya que por ejemplo, los nombres de dominio son mas fáciles de recordar que las direcciones IP, además de que son mas fiables (en las consultas) en el sentido de que una dirección IP puede cambiar con el tiempo por diversas razones, sin que tenga que cambiar el nombre de dominio (que es lo que nosotros buscamos). 
Una vez dicho esto, vamos a profundizar en el sistema DNS.

En la práctica, la operativa del sistema DNS utiliza tres componentes principales:

• Clientes fase 1: en la computadora del usuario se ejecuta un programa cliente DNS el cual genera peticiones DNS de resolución de nombres a un servidor DNS.
• Servidores DNS: contestan las peticiones de los clientes. 
• Zonas de autoridad: una parte del espacio de los nombres de dominio sobre la que es responsable un servidor DNS.

De la misma manera que en entradas anteriores hemos visto que los dominios están jerarquizados, podemos decir que el DNS consiste en un conjunto jerárquico de servidores DNS. Cada dominio o subdominio, tiene una o mas zonas de autoridad que publican la información acerca de él y los nombres de servicios de cualquier dominio incluido en dicha zona de autoridad. Por supuesto que, la jerarquía de las zonas de autoridad coincide con la jerarquía de los dominios. Es por ello entendible que al inicio de esa jerarquía, se encuentren los servidores raíz, que son los que responden cuando se trata de resolver un dominio de primer o segundo nivel.

En los gráficos que se muestra a continuación, puede verse  la jerarquía existente en las zonas de autoridad para la solicitud de nombres y también de recursos asociados a esos nombres.

A continuación vamos a ver un resumen del proceso completo de consulta de DNS :

      Como se puede ver, en los pasos iniciales del proceso de consulta, en un programa del equipo local, se solicita un nombre de dominio DNS. La solicitud se transmite al servicio cliente DNS para su resolución mediante la información almacenada en el caché local. Si se puede resolver el nombre consultado, se responde a la consulta y el proceso finaliza.

Si la consulta no coincide con ninguna entrada del caché, la resolución continúa con la consulta del cliente al servidor DNS (el servidor DNS preferido se selecciona de una lista global). Cuando el servidor DNS recibe una consulta, primero comprueba si puede responder a la consulta con autoridad, en función de la información de registros contenida en una zona configurada localmente en el servidor. Si el nombre consultado coincide con algún registro de recursos en dicha zona local, entonces el servidor puede responder con autoridad para resolver el nombre consultado. Si no es así, el servidor comprobará si puede resolverlo con la información almacenada en el caché local de consultas anteriores. Si es así, el servidor puede responder al solicitante y se acaba la consulta.
Si no fuera así, el proceso de consulta continúa mediante la recursividad para resolver completamente el nombre, lo que implica la asistencia de otros servidores DNS para resolver el nombre, como vemos en el siguiente gráfico :

Esto todavía podemos ampliarlo mas, pero creo que con saber esto es suficiente para continuar con nuestro apasionante viaje.

Para finalizar con esta jornada de bitácora, decir que el espacio de nombres de dominio tiene una estructura arborescente :

 Las hojas y los nodos del árbol se utilizan como etiquetas y un nombre de dominio completo de un objeto, consiste en la concatenación de todas las etiquetas de la ruta.
A continuación, un vídeo resúmen :

Las Direcciones IP y el Sistema de Nombres de Dominio (1).-

Hasta ahora, hemos estado viendo en este cuaderno de bitácora, que son los nombres de dominio y para que sirven, dentro de lo cual es conveniente recordar que un nombre de dominio puede identificar a toda una red, o a un ordenador o dispositivo de red en particular :

• Nivel 1 : .es
• Nivel 2 : ua.es
• Nivel 3 : dlsi.ua.es
• Nivel 4 : www.dlsi.ua.es/gplsi.dlsi.ua.es

Hemos visto también a lo largo de este cuaderno, que los nombres de dominio tienen que transformarse en direcciones IP, ya que éste es el sistema que se se emplea en Internet para identificar un ordenador. Ahora, cabe preguntarnos de qué manera es realizada esta transformación.

Si una dirección IP identifica un ordenador o cualquier otro dispositivo de red en Internet, quiere decir que cualquier dispositivo que esté conectado a Internet en el mundo, bien sea un ordenador o una tableta o un teléfono móvil, etc..., tiene asignada una dirección IP que es exclusiva, por esto es necesaria la existencia de un sistema que recoja unívocamente todas las direcciones IP de todos los dispositivos conectados a Internet del mundo.

En la actualidad, existen dos sistemas de direccionamiento, es decir, dos conjuntos de direcciones IP que son : IPv4 (versión 4) e IPv6 (versión 6).

Las direcciones IPv4 se expresan por un número binario de 32 bits que identifica de forma exclusiva una interfaz de red del sistema, lo que quiere decir que el sistema de direccionamiento permite un espacio de hasta 2^32 direcciones, o lo que es lo mismo 4.294.967.296 direcciones IP.

Una dirección IPv4 se escribe en dígitos decimales y se divide en 4 campos de 8 bits, separados por puntos. Cada campo de 8 bits representa un byte de la dirección IP y a este modo de representación se le denomina, normalmente, formato de decimales con puntos.

De una serie de direcciones IP, representadas de una forma inteligible por nosotros, como por ejemplo,

"192.168.0.1" ; "192.168.1.100" ; "255.255.255.0", tenemos que :

• los 2 primeros octetos de cada una de estas direcciones ("192.168" , "192.168" y "255.255") representa a la parte correspondiente a la red, es decir, el nº de red IPv4 registrado y,
• los dos últimos octetos ("0.1" , "1.100" y "255.0") representan la parte del host de la dirección IPv4. La parte del host identifica de forma exclusiva una interfaz en un sistema de una red.

Por tanto, para cada interfaz de una red local, la parte de la dirección de red será la misma, pero la parte del host debe ser diferente.

A pesar de ser un número tan elevado el total de direcciones IPv4, no es suficiente para asignar una dirección IP a cada dispositivo que se conecta a Internet en la actualidad, por lo que este número se ha quedado muy pequeño y consiguientemente se ha tenido que ampliar, desarrollándose el sistema de direcciones IPv6.

Tabla de Conversión Decimal-Binario-Hexadecimal

Las direcciones IPv6, se expresan por un número binario de 128 bits, provocando pués un espacio de direccionamiento de hasta 2^128=3,4 x 10^38 (no nos cabe la cifra en una calculadora normal), lo que permite que cada persona en la Tierra, pueda hacer uso de millones de direcciones IP.

Como las direcciones IPv6 son mas largas, se emplea la notación Hexadecimal, sistema de numeración posicional que tiene como base 16. Su uso está muy vinculado a las ciencias de la computación y la informática, las cuales suelen utilizar el byte u octeto como unidad básica de memoria; como un byte representa 16 valores (2^8) quiere decir que en base 16, 2 dígitos hexadecimales corresponden a un byte

exactamente .

Aunque todo esto parezca excesivamente técnico, creo que está bien saber de donde vienen las cosas y es por ello que me voy a parar un poquito para explicar lo mas brevemente posible como funciona este sistema de numeración posicional. 

Tabla de Multiplicar Hexadecimal

En principio y, debido a que el sistema usual de numeración es de base decimal, solo se dispone de 10 dígitos, lo que ha llevado a adoptar la convención de usar las 6 primeras letras del alfabeto latino, para suplir los dígitos que nos faltan. El conjunto de símbolos que se emplean en este sistema estará por tanto constituido por los siguientes 16 valores :

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

donde A=10, B=11, C=12, D=13, E=14 y F=15 

En ocasiones, se utilizan letras minúsculas en vez de mayúsculas.

Como en cualquier sistema de numeración posicional, el valor numérico de cada dígito es distinto dependiendo de su posición en la cadena de dígitos. Esto es así porque cada dígito queda multiplicado por la base del sistema, que es 16, y elevado exponencialmente a la posición que ocupa en la cadena ; UNIDADES : 16^0, DECENAS : 16^1, CENTENAS : 16^2, MILLARES : 16^3.                                                                                                 Por ejemplo :

3E0A en base 16=(3x16^3)+(14x16^2)+(0x16^1)(10x16^0)=12.288+3584+0+10=15.882 

Decíamos entonces que, como las direcciones IPv6 son mas largas, empleamos para ellas la notación hexadecimal. Decíamos también que tienen un tamaño de 128 bits, por lo que están compuestas por 8 campos de 16 bits, unidos cada uno de los campos entre sí por dos puntos (:).

Tenemos pués que el formato básico de las direcciones IPv6 es el siguiente que vemos a continuación : x : x : x : x : x : x : x : x, donde cada x representa un número hexadecimal. 

Los tres campos mas a la izquierda, que agrupan 48 bits, contienen el prefijo de sitio, el siguiente campo, de 16 bits, ocupa el ID de subred, que representa la topología privada del sitio y los cuatro campos situados mas a la derecha, que agrupan 64 bits, contienen el ID de Interfaz, también llamado token.

A pesar de la simplificación que supone a la hora de reducir el tamaño de las direcciones IP, la implantación de IPv6 está siendo muy lenta.  

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Los Dominios Territoriales .es ; ¿ Cuándo se inició su comercialización ? ¿ Cuántos hay registrados en España en estos momentos ? ¿ Qué organismo los gestiona?

Actividad 1.7 del curso "Desarrollo Web".-

Los dominios territoriales ".es" en España, fueron creados en 1989 y, en sus primeros años de desarrollo, gestionados por RedIRIS (Red española de comunicaciones para el ámbito académico y científico) ahora integrada en el CSIC. Los registros mas antíguos datan de 1991, siendo el primero que está en vigor el del Instituto de Astrofísica de Canarias "iac.es".

En sus inicios, los dominios ".es" se registraban con cuentagotas sobre todo, por Universidades, Instituciones Públicas y empresas de telecomunicaciones y consultoría. Esto era debido a dos razones fundamentalmente, por un lado, los costes de registrar un dominio ".es" eran un 80% mas caros que en la actualidad y, por otro lado, las condiciones requeridas eran muy limitadas, es decir, solamente podían solicitar registros ".es" aquellas empresas que ya poseían una marca en propiedad, nombres particulares coincidentes con el DNI del solicitante o aquellas empresas que ya existían y estaban debidamente registradas.

Con la creación de la entidad pública "Red.es" en el año 2002 se inició un cambio en la forma de gestionar el registro de dominios ".es" que culminó en 2005 con el Plan Nacional de Nombres de Dominio en una Normativa con menos restricciones, cuya diferencia fundamental con respecto a la anterior normativa es que el criterio de registro es que el dominio que se quiere registrar se encuentre libre, es decir, ahora puede solicitarlos cualquier persona que resida en el país o que mantenga vínculos económicos o culturales con él.

Esto ha provocado que se disparara el registro de dominios territoriales ".es" y, al cierre del mes de septiembre de este año 2015, el total de registros ".es" es de 1.789.622, de los cuales :

• 1.690.663 son ".es"
• 80.393 son ".com.es"
• 12.287 son ".org.es"
• 5.252 son ".nom.es"
• 582 son ".gob.es" y
• 445 son ".edu.es"

Estos dos últimos son utilizados exclusivamente por entidades gubernamentales e instituciones educativas respectivamente.

La entidad que gestiona el registro de dominios en España es "Dominios.es", agencia perteneciente al Ministerio de Industria, Energía y Turismo  

¿ Cuáles son los nombres de dominio que tienen solicitados dos gigantes como Google y Microsoft ? ; ¿ Algún fabricante de coches tiene solicitados nombres de dominio ?

Actividad 1.6 del módulo 1 de el curso "Desarrollo Web".-

Para saber cuales nombres de dominio están solicitados en la actualidad, no tenemos mas que utilizar el buscador de nuevos nombres de dominio de ICANN.

Nos dirigimos a la sección dentro de la web de ICANN denominada New Generic Top-Level Domains, y en el buscador de la página escribimos el nombre de la empresa en cuestión; en el caso de Google, vemos que tienen 102 solicitudes de dominio esperando a ser aprobadas, cada una con un número de priorización, entre las cuales se encuentran la solicitud, por ejemplo de Chrome, youtube, Nexus, sitio, nube, etc...

En el caso de Microsoft, vemos que tiene 11 solicitudes de nombres de dominio, entre los que se encuentran hotmail, bing, Windows, docs, etc...

Con respecto a si algún fabricante de automóviles tiene solicitado algún nombre de dominio, buscamos diversas marcas en el buscador, por ejemplo, la fábrica española Seat tiene su nombre de marca solicitado como nombre de dominio; Citroen no tiene ninguna solicitud de nombre de dominio; Ford tiene solicitados Ford y Lincoln; BMW tiene solicitados los nombres de dominio BMW y MINI y así, si seguimos buscando, vemos cuales son los dominios de primer nivel solicitados en el Mundo.

Servidores de Raíz (Root Servers) de nombres de dominio.

En la anterior entrada, terminaba haciendo referencia a la importancia que tienen los servidores raíz de nombres de dominio (ROOT-Servers) para el correcto funcionamiento de las comunicaciones en Internet, ya que son el primer paso en el sistema traductor de nombres de host (legibles por humanos), en secuencias alfanuméricas que determinan las direcciones IP de cada host (legibles por las máquinas).
También facilitaba algunos enlaces para quien desee saber algo mas sobre este tema tan importante.
No obstante, este tema tiene enjundia suficiente para que nos paremos a profundizar un poco mas en este blog.
Tenemos pués que, dada una consulta de cualquier nombre de dominio, el servidor raíz proporciona al menos el nombre y la dirección del servidor autorizado de la zona de mas alto nivel para el dominio que se busca y este servidor de dominio proporcionará una lista de los servidores autorizados para la zona de 2º nivel hasta obtener una respuesta. A continuación muestro algunos gráficos que creo pueden ilustrarnos el modo en que este sistema funciona :

Debido a los límites del propio sistema DNS y de ciertos protocolos como UDP (debido al tamaño de los paquetes no fragmentados), existe un número limitado de direcciones de los servidores raíz que se pueden acomodar para dar respuesta a las consultas de DNS. Este límite ha determinado el número de instalaciones de servidores de nombres para atender las necesidades de toda la Internet publica del mundo y, en la actualidad, se puede decir que hay 13 Servidores Raíz (ROOT-Servers) en toda Internet aunque esto no sea exactamente así, tal y como suena, como veremos a continuación.

Actividad propuesta : ¿Qué son y para qué sirven los dominios example.com y example.org? ¿Cuál es la organización que los gestiona?

Para contestar a esto, comenzaré respondiendo a la 2ª cuestión que se nos plantea en la actividad propuesta en este curso en el capítulo "los nombres de dominio".
El organismo que gestiona y supervisa la asignación global de direcciones IP, sistemas autónomos, servidores de raíz de nombres de dominio DNS y otros recursos relativos a los protocolos de Internet es la organización IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Actualmente, es un departamento dentro del ICANN (Corporación Internacional para la Asignación de Nombres y Números), organización sin ánimo de lucro, que es responsable de coordinar algunos de los elementos clave que permiten que Internet tenga un funcionamiento correcto. Ya que Internet es una red mundial gratuita de coordinación también mundial, existen unas necesidades técnicas para coordinar globalmente algunos aspectos clave de Internet, función de coordinación que es llevada a cabo por IANA.
En su conjunto, el ICANN coordina la administración de los elementos técnicos del Sistema de Nombres de Dominio(DNS) para garantizar la resolución unívoca de los nombres y que así los usuarios puedan encontrar todas las direcciones sin ser repetidas.
Una vez dicho esto, hay que decir que hay ciertos dominios que están nominalmente registrados a IANNA, que se dejan de lado bien para ser utilizados en una política específica o con fines técnicos, estos son los DOMINIOS RESERVADOS y entre ellos se encuentran los Dominios Ejemplo como example.com y example.org., que son dominios que se mantienen para fines de documentación y pueden utilizarse como ejemplos ilustrativos en documentos sin coordinación previa con IANA, esto quiere decir que no están disponibles para su registro o transferencia; para reducir la probabilidad de conflicto y confusión, unos pocos nombres de dominio están reservados para su uso en pruebas privadas.
Con el crecimiento de Internet, las necesidades han aumentado y por ello, esos nombres de dominio iniciales se han quedado cortos...                            

Nombres de Dominio (2) ; continuación

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Entonces, tenemos que el propósito principal de los nombres de dominio en Internet es traducir las direcciones IP de cada nodo activo en la red a términos memorizables y fáciles de encontrar, lo cual se realiza por medio del Sistema de nombres de dominio (DNS),en inglés Domain Name System. Por tanto, aunque un ordenador se pueda identificar por su nombre de dominio, en realidad, en Internet los ordenadores se identifican por medio de La Dirección IP, cuya correspondencia con el nombre de dominio veremos mas adelante. 

Decir también que, debido a esta correspondencia existente entre los nombres de dominio y las direcciones IP, en una URL también se puede escribir una dirección IP en vez del nombre de dominio, por ejemplo:

http://www.ua.es/es/estudios/index.html - URL con el nombre de dominio

http://185.22.92.56/es/estudios/index.html - misma URL con la dirección IP.
Un nombre de dominio es pués una cadena de caracteres alfanuméricos que cumplen unas normas y un formato establecido y que se traducen en una dirección IP de una máquina.

Por tanto, esto también nos quiere decir que, sin la ayuda del sistema de nombres de dominio, los usuarios de Internet tendrían que acceder a cada servicio web utilizando la dirección IP tal y como vemos en el ejemplo anterior, además de que se reduciría el número de webs posibles, ya que actualmente es habitual que una misma dirección IP sea compartida por varios dominios.

Los nombres de dominio pueden ser :

• El nombre de una empresa, como por ejemplo, "google.com"
• El nombre de una institución, como por ejemplo, "ua.es"
• El nombre de una organización, como por ejemplo, "w3.org"
• El nombre de una persona, como por ejemplo, "sergiolujanmora.es", o
• Cualquier cosa que uno quiera, como por ejemplo, "stupiddomain.com".

Los nombres de dominio, se organizan jerárquicamente en diferentes niveles :

1. Nivel Superior o nivel 1 (TLD, Top Level Domain). Teniendo en cuenta que un FQDN (Fully Qualified Domain Name) es un nombre que incluye el nombre de una computadora y el nombre de dominio asociado a dicha máquina, entonces podemos decir que el dominio de nivel superior o TLD es, dentro de los FQDN, la categoría mas alta que es traducida a direcciones IP por los DNS oficiales de Internet. Originalmente, el espacio de dominio de nivel superior, se organizó en tres grupos principales:Países, Categorías y Multiorganizaciones, aunque temporalmente había otro grupo que consistía en el dominio DNS inicial .arpa, el cual había sido pensado para la transición hacia la estabilización del Sistema de Nombres de Dominio y que en la actualidad se mantiene exclusivamente para la infraestructura de Internet. La clasificación inicial de los dominios de nivel superior ha sido modificada y, actualmente la ICANN clasifica los dominios de nivel superior en :                    Dominios geográficos o territoriales, ccTLD (country code  Top Level Domain), que son aquellos que  identifican al país y utiliza los códigos de país de dos letras asignados por la ISO 3166-1, como por  ejemplo: España: .es, Alemania: .de, Francia: .fr ; y el registro de nombres de dominio territoriales está sometido a las normas de cada país, siendo en España quién lo gestiona, la organización "red.es", sobre la que podremos informarnos sobre su funcionamiento en   "dominios.es".                                                                                                                                                                                                                                                    

Sede Central de ICANN
 en California      

Dominios Genéricos, gTLD (generic Top Level Domain), son dominios de propósito general. Están formados por un mínimo de tres letras, para poder diferenciarlos de los territoriales. Los dominios genéricos, en un principio se asignaban en función de su destino o propósito para el que habían sido creados, sin embargo  en la actualidad la mayoría de ellos permiten su uso sin restricciones. No pertenecen pues a ningún país y son  mantenidos y regulados directamente por el ICANN o por otras entidades internacionales colaboradoras. Dentro de los dominios genéricos se pueden distinguir: