[Articolo] Il DNS: come funziona la risoluzione dei nomi

Oggi vediamo cosa succede quando sulla barra del browser scriviamo il nome di un sito, come ad esempio http://www.google.it, e quale arcano procedimento ci permette di collegarci realmente al sito desiderato.

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Oggi vediamo cosa succede quando sulla barra del browser scriviamo il nome di un sito, come ad esempio http://www.google.it, e quale arcano procedimento ci permette di collegarci realmente al sito desiderato.

google.it
Apertura di http://www.google.it da browser.

Alla base di tutto il processo si trova il protocollo DNS, il cui acronimo è Domain Name System, che è il sistema che si occupa di tradurre il nome completo di una risorsa di rete (URL) nel relativo indirizzo IP, in modo univoco. Dunque, questo protocollo ricopre un ruolo fondamentale per Internet e più in generale per una buona parte dei servizi di rete.

Ricordiamo che ogni dispositivo o risorsa collegata ad una rete (laptop, smartphone, sito web, server, …) deve possedere un indirizzo numerico chiamato indirizzo IP, nella forma x.x.x.x e che identifica in modo univoco quel dispositivo, un po’ come i numeri telefonici sono associati in modo univoco ad un telefono (non possono esistere 2 cellulari con lo stesso numero!).

Prendiamo un esempio di navigazione su Internet: vogliamo aprire nel browser la pagina di Google (www.google.it), ma cosa succede realmente? Il nostro sistema operativo manderà una richiesta al server DNS: “Ehi, devo andare su http://www.google.it e non conosco il suo indirizzo IP, qual’è?”. Il server DNS ci risponderà: “L’indirizzo IP di http://www.google.it è 173.194.35.23, puoi usare questo!”. Dunque, il nostro sistema operativo userà questo indirizzo IP per contattare il sito (il server web che gestisce il sito) e richiedere la pagina desiderata.

dns-richiesta-google
Risoluzione http://www.google.it in indirizzo IP.

Molto famosi sono i server DNS di Google i quali hanno indirizzi che possono essere facilmente memorizzabili, e che sono liberamente utilizzabili da ciascuno di noi:

  • IP del DNS primario: 8.8.8.8
  • IP del DNS secondario 8.8.4.4

Nulla vieta di usare altri server DNS che non siano quelli di Google. Per le linee Internet casalinghe, tipicamente viene usato un server DNS del proprio fornitore di connettività, che ci viene assegnato automaticamente dal fornitore:

Config DNS ADSL
Parametri di rete forniti in automatico da un fornitore italiano di rete.

E’ chiaramente comprensibile che il DNS sia un sistema fondamentale per il corretto funzionamento di Internet, senza il quale ci risulterebbe molto più difficoltosa la navigazione e l’utilizzo di moltissimi sistemi. Pensate per esempio a dover ricordare anche solamente alcuni dei vostri siti preferiti tramite indirizzo IP in questo modo:

Tutto bello, ma ora se vogliamo trovare l’indirizzo IP associato ad un nome, come posso fare? Qual’è il procedimento inverso? Semplice, ci sono vari strumenti di sistema che possono aiutarci in questo, tra cui:

  • ping
  • nslookup
  • dig (su Linux)
ping www.facebook.it
ping su Windows.
nslookup www.facebook.it
nslookup su Windows.

Adesso che abbiamo visto cos’è e come funziona il DNS, andiamo un po’ più nel dettaglio per i curiosi ;-)…

Abbiamo detto finora che il server DNS esaudisce ogni nostra richiesta traducendo un nome in indirizzo IP, questo è vero, ma non del tutto. Quando facciamo una richiesta, il primo ad essere contattato non è il server DNS, ma un file specifico all’interno del proprio sistema operativo, qualunque sia il sistema, Windows, MacOS, o Linux. Il file in questione si chiama file hosts, su Windows si trova  di default all’interno della cartella di sistema “C:\Windows\System32\drivers\etc\” mentre su Linux in “/etc/“. Pertanto, quando vogliamo aprire una determinata pagina web, prima viene controllato questo file, per vedere se l’URL è contenuto al suo interno e:

  • se il file hosts contiene la corrispondenza URL -> IP, allora viene usato questo indirizzo IP per aprire la pagina desiderata.
  • se il file hosts non contiene l’URL, allora viene contattato il server DNS a cui viene chiesto di risolvere l’URL in indirizzo IP.

Vediamo com’è fatto il file hosts, e ricordiamo che possiamo divertirci inserendo al suo interno tutto ciò che vogliamo, se abbiamo necessità particolari.

Windows file hosts
File hosts su Windows.

Il file hosts ha una sua formattazione, come spiegato all’inizio del file una volta aperto, e viene dunque consultato prima di inoltrare la

Dobbiamo sapere inoltre che l’associazione di un nome con un indirizzo IP può non essere singola, ma un nome potrebbe avere associati più indirizzi IP. Come mai? Cosa succede allora? Questo avviene in genere per siti importanti, relativi ad enti o grandi realtà, quando dietro di essi ci sono non un pc o comunque una solo server, ma spesso molti sistemi/server differenti che hanno la funzionalità di:

  • bilanciatori di carico
  • ridondanza

Immaginate se dietro http://www.google.it ci fosse un solo server a rispondere alle richieste di milioni di persone che si collegano. Cosa succederebbe se dovesse avere un problema o un blocco? Saremmo tutti fermi non potendo più aprire la pagina di Google! Ad esempio al sito di Ducati corrispondono 2 indirizzi IP principali:

nslookup www.ducati.it
IP multipli associati ad un sito.

Con questo articolo abbiamo visto solo la punta dell’iceberg del protocollo DNS e del suo funzionamento, ma per approfondimenti ecco alcuni link:

roghan

[Articolo] Il comando netstat in Windows: come interpretare le connessioni

Analizziamo oggi il comando netstat, uno dei principali comandi per fare troubleshooting delle reti in ambiente Windows e per controllare quali connessioni sono stabilite.

Vediamo i 5 casi di utilizzo più importanti e da tenere sott’occhio. […]

Difficoltà articolo (0->10): 6

Analizziamo oggi il comando netstat, uno dei principali comandi per fare troubleshooting delle reti in ambiente Windows e per controllare quali connessioni sono stabilite.

Vediamo i 5 casi di utilizzo più importanti e da tenere sott’occhio.

1 – Lista connessioni e porte in ascolto: netstat -an

Questo è il caso più semplice di utilizzo del comando che elenca tutte le connessioni comprese quelle attive (stato ESTABLISHED), e quelle con una porta in ascolto (stato LISTENING). L’opzione n non è essenziale, ma è secondo me utile perché effettua un DNS lookup andando a mostrare indirizzo IP al posto di ogni hostname. I possibili stati in cui una connessione può trovarsi sono quelli mostrati nella tabella seguente.

Stato Descrizione
CLOSED Indica che il server ha ricevuto dal client un messaggio ACK e la connessione è chiusa.
CLOSE_WAIT Indica che il server ha ricevuto dal client il primo FIN e la connessione è in fase di chiusura.
ESTABLISHED Indica che il server ha ricevuto dal client un SYN e la sessione è stata stabilita.
FIN_WAIT_1 Indica che la connessione è ancora attiva ma al momento non è usata e verrà chiusa.
FIN_WAIT_2 Indica che il client ha ricevuto l’ACK del server, dopo che il server ha ricevuto il primo FIN dal client.
LAST_ACK Indica che il server sta per inviare il proprio messaggio FYN.
LISTENING Indica che il server è in ascolto e pronto ad accettare una nuova connessione.
SYN_RECEIVED Indica che il server ha ricevuto il SYN inviato dal client.
SYN_SEND Indica che la connessione è attiva.
TIME_WAIT Indica che la connessione è in fase di chiusura, ma è ancora attiva.
screen_netstat1
netstat -an

Tutti zero nella colonna “Foreign” significa che ancora non ci sono indirizzi remoti, e pertanto la linea rappresenta un servizio in ascolto. Nel momento in cui un servizio riceve una connessione in ingresso, allora verrà stabilita una nuova connessione e dunque verrà mostrata una linea specifica all’interno della lista di connessioni.

Su questo sito si trova un’ottima spiegazione degli stadi e delle transizioni nel protocollo TCP, e il diagramma mostrato è veramente ben fatto:

TCP-StateTransitionDiagram-NormalTransitions

2 – Fully qualified domain name: netstat -f

Con questo parametro il comando mostra il nome intero (FQDN) di ogni indirizzo IP, risolvendolo internamente o se possibile esternamente.

netstat -f
netstat -f

3 – Tabella di routing: netstat -r

L’opzione permette di mostrare la tabella di routing del sistema, ed è l’analogo del comando route print.

netstat -r
netstat -r

4 – Processo per ogni porta: netstat -aon oppure nestat -b

In questo modo per ogni porta aperta nel sistema vengono elencati lo stato e l’identificativo del processo (PID) che ha aperto la porta. L’opzione b è migliore perché mostra direttamente l’eseguibile del processo in esecuzione ma richiede i permessi di amministratore per poter essere eseguita.

netstat -aon
netstat -aon

5 – Statistiche di rete: netstat -s -p IP

Mostra le statistiche di rete relative al livello 3, ossia IP. E’ possibile in questo modo vedere eventuali errori o problemi di connessione.

netstat -s -p IP
netstat -s -p IP

Sono utili anche la possibilità di mantenere la lista aggiornata ad un certo intervallo (ad esempio ogni 5 secondi):

nestat -an 5

e quella di salvare l’output del comando in un file:

netstat -an >> C:\connections_list.txt

roghan

Come risolvere i problemi di connessione – parte 1

Spesso capita che la rete non funzioni, e ci chiediamo quale e dove possa essere il problema. E’ il nostro sistema che non va? E’ il server che non risponde? E’ la trasmissione che non funziona? Insomma ci sono sempre tante domande e non sempre è immediato trovare la risposta, e finiamo per cambiare parametri e impostazioni nel tentativo di ripristinare la connessione! Gli utenti più inesperti poi finisco per installare svariati tipi di software che promettono di ripristinare la connessione e di sistemare tutto, come questo Connectivity fixer. Non ci sono programmi più inutili e magari dannosi (chi ha detto spyware?! Io no ;-)…). […]

Spesso capita che la rete non funzioni, e ci chiediamo quale e dove possa essere il problema. E’ il nostro sistema che non va? E’ il server che non risponde? E’ la trasmissione che non funziona? Insomma ci sono sempre tante domande e non sempre è immediato trovare la risposta, e finiamo per cambiare parametri e impostazioni nel tentativo di ripristinare la connessione! Gli utenti più inesperti poi finisco per installare svariati tipi di software che promettono di ripristinare la connessione e di sistemare tutto, come questo Connectivity fixer. Non ci sono programmi più inutili e magari dannosi (chi ha detto spyware?! Io no ;-)…).

Questo post rappresenta invece la prima parte di un altro post che avevo scritto qualche tempo fa, in cui spiegavo come fare troubleshooting della rete e verificare il collegamento ad Internet. In questo articolo invece esaminiamo il problema partendo dalla connessione alla rete locale, e senza far uso di risoluzioni DNS.

 

Prendiamo come esempio l’architettura di rete visibile in figura, e supponiamo di essere il sistema Bob con indirizzo IP 172.17.10.3 e di voler contattare la macchina Server con indirizzo 172.17.30.2. Nell’immagine non ho specificato le subnet per semplificare il tutto e renderlo fruibile anche a chi può avere meno conoscenze informatiche, comunque possiamo assumere che la subnet sia /24, uguale per ogni indirizzo.

diagramma_rete
Diagramma di rete

Come è visibile dal grafico si tratta di una piccola rete, tuttavia il problema può facilmente essere esteso ad una rete molto più grande come anche ad Internet (semplicemente non ci sarà un solo router tra sorgente e destinazione ma una serie di N dispositivi, come backbone, …). Vediamo i passi da fare per controllare il funzionamento della rete dal punto di vista di Bob:

  1. Test del loopback. Apriamo un terminale (prompt cmd in Windows, shell in Linux e MacOS) e facciamo ping verso 127.0.0.1.
    $ ping 127.0.0.1
    PING 127.0.0.1 (127.0.0.1) 56(84) bytes of data.
    64 bytes from 127.0.0.1: icmp_req=1 ttl=64 time=0.773 ms
    64 bytes from 127.0.0.1: icmp_req=2 ttl=64 time=0.125 ms
    64 bytes from 127.0.0.1: icmp_req=3 ttl=64 time=0.080 ms
    64 bytes from 127.0.0.1: icmp_req=4 ttl=64 time=0.083 ms
    --- 127.0.0.1 ping statistics ---
    4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3001ms
    rtt min/avg/max/mdev = 0.080/0.265/0.773/0.293 ms

    Questo è l’indirizzo di loopback e se il risultato è positivo significa che lo stack TCP/IP è stato inizializzato correttamente. In caso invece di fallimento il servizio che gestisce lo stack TCP/IP deve essere ripristinato all’interno del sistema operativo. Per effettuare il ripristino dello stack in Windows è possibile consultare questo link, mentre per Linux quest’altro.

  2. Test della scheda di rete. Adesso facciamo ping verso l’indirizzo IP del sistema locale, nell’esempio 172.17.10.3.
    $ ping 172.17.10.3
    PING 172.17.10.3 (172.17.10.3) 56(84) bytes of data.
    64 bytes from 127.0.0.1: icmp_req=1 ttl=64 time=0.111 ms
    64 bytes from 127.0.0.1: icmp_req=2 ttl=64 time=0.079 ms
    64 bytes from 127.0.0.1: icmp_req=3 ttl=64 time=0.080 ms
    64 bytes from 127.0.0.1: icmp_req=4 ttl=64 time=0.078 ms
    --- 127.0.0.1 ping statistics ---
    4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3001ms
    rtt min/avg/max/mdev = 0.078/0.087/0.111/0.013 ms

    Se con il ping vengono ricevute le risposte significa che la NIC funziona correttamente così come i driver/moduli di sistema, ma ciò non indica che la rete è esente da problemi quali cavi rotti o collegamenti interrotti. Un esito invece negativo potrebbe essere indice di scheda di rete guasta o di driver/moduli non installati correttamente. Provate a riavviare il sistema e, su Windows, a reinstallare i driver, mentre su Linux ad aggiornare il kernel e riavviare moduli e servizi secondo le istruzioni a questo link.

  3. Test del gateway. Ora è in turno del gateway/router. Effettuate il ping verso il default gateway per testare la comunicazione nella rete locale, nell’esempio 172.17.10.1.
    $ ping 172.17.10.1
    PING 172.17.10.1 (172.17.10.1) 56(84) bytes of data.
    64 bytes from 192.168.139.2: icmp_req=1 ttl=128 time=0.255 ms
    64 bytes from 192.168.139.2: icmp_req=2 ttl=128 time=0.237 ms
    64 bytes from 192.168.139.2: icmp_req=3 ttl=128 time=0.241 ms
    64 bytes from 192.168.139.2: icmp_req=4 ttl=128 time=0.219 ms
    --- 192.168.139.2 ping statistics ---
    4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3004ms
    rtt min/avg/max/mdev = 0.219/0.238/0.255/0.012 ms

    Un esito negativo significa che c’è un problema o nella trasmissione dei dati (cavo rotto/scollegato), o nel default gateway che non è in grado di elaborare le richieste, oppure un blocco delle richieste da parte di un firewall o altro dispositivo interconnesso tra Bob e il default gateway (switch, hub, AP, …).

  4. Test del server remoto. Infine, se tutti i 3 punti precedenti hanno avuto esito positivo, testiamo la connessione verso il server remoto, nel nostro esempio  172.17.30.2.
    $ ping 172.17.30.2
    PING 172.17.30.2 (172.17.30.2) 56(84) bytes of data.
    64 bytes from 172.20.0.1: icmp_req=1 ttl=128 time=1.46 ms
    64 bytes from 172.20.0.1: icmp_req=2 ttl=128 time=0.913 ms
    64 bytes from 172.20.0.1: icmp_req=3 ttl=128 time=2.40 ms
    64 bytes from 172.20.0.1: icmp_req=4 ttl=128 time=0.714 ms
    --- 172.20.0.1 ping statistics ---
    4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3005ms
    rtt min/avg/max/mdev = 0.714/1.375/2.407/0.657 ms

    Se l’esito è negativo significa che il problema è da ricercarsi nella rete remota. Inoltre, nel caso in cui sia possibile raggiungere la rete remota con il ping, sarebbe ideale poter replicare i test partendo dal server remoto verso il sistema sorgente.

Nel caso di connessione a Internet (e non locale) anche se tutti e 4 i punti hanno avuto esito positivo la comunicazione potrebbe non funzionare. In questo caso il problema potrebbe essere il servizio DNS, e rimando alla seconda parte dell’articolo.

roghan

Come risolvere i problemi di connessione, il DNS – parte 2

Se la connessione ad Internet o la navigazione sul web non funzionano i motivi potrebbero essere molti, ed uno di questi potrebbe essere legato al server DNS utilizzato. Ad esempio non vengono più caricate le pagine web ma la connessione sembra stabilita? Come risolviamo il problema? Spesso quando la rete non va si pensa a tutto meno che a verificare il funzionamento del server DNS. Questo post rappresenta la seconda parte di un altro in cui spiegavo come risolvere i problemi in una rete locale senza l’uso del DNS. In questo articolo invece ci spostiamo ai problemi di connessione anche verso la grande Rete. […]

Se la connessione ad Internet o la navigazione sul web non funzionano i motivi potrebbero essere molti, ed uno di questi potrebbe essere legato al server DNS utilizzato. Ad esempio non vengono più caricate le pagine web ma la connessione sembra stabilita? Come risolviamo il problema? Spesso quando la rete non va si pensa a tutto meno che a verificare il funzionamento del server DNS. Questo post rappresenta la seconda parte di un altro POST in cui spiegavo come risolvere i problemi in una rete locale senza l’uso del DNS. In questo articolo invece ci spostiamo ai problemi di connessione anche verso la grande Rete.

Prima di affrontare la problematica ricordiamo che il DNS, acronimo di Domain Name System, è un protocollo di comunicazione che traduce i nomi delle macchine in indirizzi IP, ed è quindi fondamentale per la navigazione sul web. Infatti, durante la navigazione su Internet vengono solitamente digitati sul browser i nomi dei siti che vogliamo visitare, i quali vengono poi tradotti dal protocollo DNS in indirizzi IP. Ciò avviene in modo del tutto automatico e trasparente per l’utente, difatti è il sistema operativo stesso che si occupa di interrogare uno dei server DNS impostati e di ottenere come risposta l’indirizzo IP del sito da visitare. Per conoscere i server DNS configurati è sufficiente digitare da terminale: ipconfig /all in ambiente Windows, e ifconfig in Linux.

Vediamo adesso gli step da fare.

  1. ping verso Internet. L’operazione “classica” è di effettuare un ping verso un sito Internet. Importante è effettuare due prove con il comando ping, una utilizzando come destinazione il nome completo di un sito Internet (FQDN), l’altra utilizzando l’indirizzo IP diretto del sito. Nel caso in cui entrambi i ping non ricevano risposta, il problema è da ricercarsi nella connessione stessa e non c’entra niente il DNS. I problemi potrebbero essere dovuti al proprio fornitore di connettività, al router mal configurato, ai driver/moduli della scheda di rete, al sistema operativo, … Nel caso in cui invece il ping con il nome completo di un sito non funzioni, mentre viene restituita la risposta utilizzando l’indirizzo IP, il problema è da ricercarsi nel DNS (passare al punto successivo). Ecco un esempio esplicativo, in cui il server DNS configurato è errato oppure non è funzionante.

    ping_senza_dns
    Esempio con DNS errato o non impostato
  2. verifica del server DNS. Verificato che la connessione a Internet non risponde (e il ping di un sito utilizzando il nome completo), nonostante il comando ping abbia ricevuto almeno una risposta, controlliamo le impostazioni del DNS. Apriamo un terminale, digitiamo il comando nslookup e osserviamo l’output. Se viene segnalato un errore allora abbiamo trovato il problema: l’indirizzo IP del server DNS è errato oppure non funziona il server stesso! Attenzione, perché nel caso in cui non venga restituito errore ma solo “server unknown” il server DNS impostato è corretto, ma non è semplicemente abilitato il reverse lookup, una funzionalità dei server che può essere abilitata o meno. Qualora ci sia un errore nel server DNS impostato, è opportuno verificare manualmente la configurazione del sistema e provare a cambiare i server DNS utilizzati, ad esempio con quelli di OpenDNS: 208.67.222.222 e 208.67.220.220. Se viene invece visualizzato un output simile al seguente allora il DNS funziona perfettamente e ancora non abbiamo trovato il problema:

    nslookup
    Server DNS impostato correttamente
  3. Risoluzione FQDN locale. Dunque, facciamo il punto della situazione: il ping verso Internet funziona, i server DNS sono correttamente impostati e rispondono al comando nslookup. Nel caso in cui il server DNS utilizzato si trovi nella rete interna a cui siamo collegati, effettuiamo un local FQDN, ossia interroghiamo il server DNS chiedendo di risolvere il nome completo di una macchina locale. Se la richiesta ha esito negativo, ossia viene generato un errore, il problema è del server DNS. Contattare l’amministratore del server DNS (ad esempio in una rete aziendale) oppure cambiarlo nel caso in cui sia un indirizzo pubblico. Vediamo un esempio:
    local_fqdn
    Risoluzione FQDN locale con nslookup

    Nell’esempio è stata effettuata una richiesta al server DNS utilizzando il nome completo di un host, ed è stata ricevuta correttamente la risposta. Ricordo che il nome completo di un host, FQDN, è il nome intero che identifica la risorsa in rete, ad esempio hostname.dominio.it.

  4. Risoluzione hostname locale (se il server DNS è nella rete interna). Provare a risolvere un hostname senza suffisso (ad esempio pc1 è l’hostname di pc1.esempio.it), sempre utilizzando il comando nslookup. Nel caso in cui venga restituito un errore il problema non è del server DNS ma della componente client del proprio sistema operativo. Ecco un esempio, in cui nslookuprestituisce correttamente la risposta:

    query_local_hostname
    Risoluzione hostname locale con nslookup
  5. Risoluzione FQDN esterno. Proviamo a risolvere sempre tramite il comando nslookup un nome completo, FQDN, della rete esterna (ad esempio un sito Internet). Se viene restituito un errore il problema è nel server DNS utilizzato, quindi provare a cambiarlo o contattare l’amministratore del server/ISP. Se invece la risoluzione del nome restituisce esito positivo, ma comunque la navigazione non funziona, il problema è della macchina client.

Nei punti 4 e 5, se il test ha esito negativo, il problema è il servizio DNS del sistema che non funziona correttamente. Per risolvere il problema in Windows ci sono 3 step:

  1. aprire il terminale dei comandi e digitare ipconfig /flushdns;
  2. digitare net stop dnscache;
  3. digitare infine net start dnscache.

Il comando ipconfig /displaydns visualizza la cache del client DNS.

Nel caso di Linux invece la soluzione è più semplice perché basta riavviare il servizio nscd.

roghan