Cos'è un server radice DNS?

Quando si digita l'indirizzo di un sito Web nel browser, il computer deve trovare l'indirizzo IP corrispondente per la connessione. Questo processo inizia con una richiesta a un resolver DNS, solitamente gestito dal provider di servizi Internet. Se la risposta non è memorizzata nella cache, il resolver contatterà un server radice.

Il server root non conosce l'indirizzo esatto del sito Web che stai cercando, ma sa quale server è responsabile del TLD di quell'indirizzo.

Il resolver viene quindi indirizzato verso il server TLD (Top-Level Domain) appropriato. Da qui, il resolver viene guidato verso la gerarchia DNS, fino a raggiungere il server dei nomi autorevole che detiene l'IP effettivo del sito.

Importanza dei server radice DNS

Senza i server radice DNS, la rete non funzionerebbe come la conosciamo. Fungono da primo punto di contatto per la risoluzione di qualsiasi richiesta di domini e sono indispensabili per mantenere la struttura e la funzionalità del sistema DNS globale.

In sintesi, i server radice DNS costituiscono la colonna portante della navigazione Internet guidando i resolver attraverso la struttura gerarchica del DNS. In ultima analisi, permettono agli utenti di accedere ai siti Web traducendo i domini in indirizzi IP in modo efficiente e affidabile.

È qui che le cose si complicano un po'. Sebbene si dica comunemente che esistono 13 server DNS root, la realtà è più variegata.

Tecnicamente, la zona ha 13 autorità nominate, identificate dalle lettere dalla A alla M. Tuttavia, ogni ente non è un singolo server, ma una rete di server distribuiti a livello globale. Questo aspetto è fondamentale per la ridondanza e la resilienza. In caso di malfunzionamento di un server, gli altri possono recuperare il margine di flessibilità, garantendone la stabilità.

Quindi, quanti server fisici ci sono? A partire da novembre 2024, sono state rilevate oltre 1750 istanze di server radice distribuite in tutto il mondo e gestite da 12 organizzazioni indipendenti. Questa cifra si evolve costantemente man mano che le aziende aggiungono o aggiornano le proprie infrastrutture.

Perché solo 13 autorità nominate?

Questa limitazione è dovuta alla struttura originale del protocollo DNS e alle limitazioni di dimensione dei pacchetti IPv4. Ad ogni autorità era stato inizialmente assegnato un unico indirizzo IPv4 e il protocollo poteva gestire solo una specifica limitata all'interno di un singolo pacchetto.

Tuttavia, con l'avvento dell'IPv6, questo vincolo è meno rilevante. Ogni server root dispone ora di indirizzi sia v4 che v6, per una maggiore flessibilità ed espansione futura.

Anche se il numero "13" è spesso associato ai server DNS radice, è importante ricordare che rappresenta le autorità denominate, non le singole macchine. Il numero effettivo di server fisici è molto più elevato e in costante crescita per garantire la stabilità e la resilienza dell'infrastruttura di Internet.

Chi gestisce e utilizza i server radice DNS?

La gestione e il funzionamento dei server DNS di primo livello è uno sforzo collaborativo che coinvolge più organizzazioni con ruoli diversi. Ecco la lista dei principali protagonisti.

IANA svolge un ruolo fondamentale nel coordinamento della zona DNS ed è responsabile della gestione del file della zona radice, che contiene i dati di tutti i domini di primo livello e dei relativi server dei nomi autorevoli.

IANA supervisiona le modifiche alla zona radice e qualsiasi aggiunta o modifica alla zona radice, come l'aggiunta di nuovi domini di primo livello, deve essere approvata e implementata da IANA. IANA assegna le 13 autorità indicate a diverse organizzazioni responsabili della gestione delle istanze del server radice.

Dodici organizzazioni indipendenti gestiscono le macchine fisiche che costituiscono le 13 autorità citate. Queste organizzazioni includono:

• Versioni: Gestisce due autorità server (A e J).
• University of Southern California - Information Sciences Institute (USC-ISI): Utilizza il server B.
• Content Communications: Utilizza il server C.
• Università del Maryland: Utilizza il server D.
• NASA (Ames Research Center): Utilizza il server radice.
• Internet Systems Consortium (ISC): Utilizza il server F.
• Dipartimento della Difesa statunitense (NIC): Utilizza il server G.
• US Army (Research Lab): Utilizza il server H.
• Netnod: Utilizza il server I.
• RIPE NCC: Utilizza il server K.
• ICANN: Gestisce il server L.
• Progetto WIDE: Utilizza il server M.

Queste organizzazioni sono responsabili di:

• Installazione e manutenzione dei server fisici: Assicurarsi che le macchine siano sicure, affidabili e che abbiano capacità sufficiente per gestire le richieste DNS.
   
• Implementazione del routing anycast: Questa tecnica permette a più macchine, in diverse localizzazioni, di condividere lo stesso indirizzo IP, distribuendo il traffico e aumentando la ridondanza.
   
• Collaborazione con IANA e altri operatori: Garantire il funzionamento fluido e stabile del sistema DNS root globale.

Il funzionamento dei server DNS è una responsabilità condivisa tra IANA, che controlla la root zone, e dodici organizzazioni indipendenti che gestiscono l'infrastruttura dei server fisici. Questo approccio decentrato garantisce la stabilità e la resilienza di questa componente critica.

1. File dei parametri radice

La maggior parte dei resolver DNS è preconfigurata con un "file di parametri radice". Questo file contiene un elenco delle 13 autorità con nome per la zona radice e i relativi indirizzi IP. È possibile considerarla come una rubrica incorporata per la directory di primo livello di Internet.

In genere, ciò viene fornito dallo sviluppatore del software del sistema di risoluzione o dal provider di servizi. Fornisce al resolver un punto di partenza per qualsiasi ricerca DNS che richiede la connessione a un server radice.

2. Caricamento e aggiornamento

Anche se il file dei parametri radice fornisce informazioni iniziali, è essenziale mantenerlo aggiornato. Gli indirizzi IP radice possono cambiare ed è possibile aggiungere nuovi computer alla rete.

Per garantire la precisione, i resolver eseguono un processo denominato "caricamento". All'avvio di un processo, contatta uno dei computer elencati nel relativo file dei suggerimenti e richiede il file della zona radice corrente. Questo file contiene le informazioni più aggiornate su tutti i server radice.

Il sistema di risoluzione confronta quindi queste informazioni con il file dei suggerimenti esistente e le aggiorna di conseguenza. In questo modo si garantisce che il processo disponga sempre degli indirizzi corretti per i server radice.

3. Routing Anycast

Un altro fattore che semplifica la ricerca di server radice è il routing anycast. Come accennato in precedenza, ogni autorità nominata è una rete di macchine distribuite a livello globale. Anycast permette a questi server di condividere lo stesso indirizzo IP.

Quando un resolver invia una richiesta all'indirizzo IP di un server radice, l'infrastruttura di routing di Internet indirizza automaticamente la richiesta al server disponibile più vicino. In questo modo è possibile migliorare le prestazioni riducendo la latenza e migliorando la resilienza grazie alla disponibilità di più punti di accesso.

I resolver DNS possono quindi trovare i server principali tramite una combinazione di file hint preconfigurati, aggiornamenti dinamici dal file di zona e routing anycast. In questo modo i resolver sono in grado di localizzare in modo efficiente e affidabile i server principali, essenziali per la navigazione nel vasto panorama di Internet.

I record DNS sono come voci individuali all'interno della vasta rubrica Internet, ognuna delle quali fornisce informazioni specifiche su un dominio. Esistono diversi tipi di record DNS, ognuno con uno scopo diverso.

I record, ad esempio, eseguono il mapping di un nome all'indirizzo IPv4 corrispondente, mentre i record AAAA eseguono la stessa operazione per gli indirizzi IPv6. I record CNAME, invece, creano alias, permettendo a un nome di puntare a un altro. MX è essenziale per le comunicazioni email, in quanto specifica le macchine email responsabili della gestione delle email per un dominio specifico. 

I record NS identificano i server dei nomi autorevoli che contengono le informazioni DNS complete di un dominio, mentre i record TXT possono memorizzare vari tipi di dati di testo, spesso utilizzati per la sicurezza e la verifica della posta elettronica.

Anche se le singole voci non vengono memorizzate nelle macchine radice, sono fondamentali per indirizzare i resolver alla posizione corretta in cui trovarle.

Quando un computer esegue una query su un computer radice per un dominio, il server radice risponde con l'indirizzo del server di primo livello (TLD) appropriato. Il resolver continua quindi la ricerca verso il basso nella gerarchia DNS, raggiungendo infine il server dei nomi autorevole in cui è archiviato il DNS specifico per il dominio.

In considerazione del loro ruolo fondamentale nell’infrastruttura di rete, i server radice DNS sono obiettivi allettanti per gli attori malintenzionati. Per salvaguardarli, viene adottato un approccio multilivello alla sicurezza.

DNSSEC, o Domain Name System Security Extensions, è una tecnologia fondamentale che aggiunge firme digitali ai record DNS. In questo modo i resolver sono in grado di verificare l'autenticità e l'integrità dei dati, evitando attacchi come lo spoofing DNS, in cui gli hacker tentano di reindirizzare gli utenti verso siti Web falsi.

Il routing Anycast migliora ulteriormente la sicurezza distribuendo il traffico tra più macchine con lo stesso indirizzo IP, rendendo più difficile per gli hacker individuare un singolo punto di errore. 

Gli operatori di server root implementano inoltre misure efficaci per mitigare gli attacchi Distributed Denial of Service (DDoS), che mirano a sovraccaricare le macchine con un flusso di traffico.  Inoltre, la sicurezza fisica è un aspetto di primaria importanza, con infrastrutture ospitate in strutture sicure con accesso limitato e misure di protezione fisica rigorose.

La stabilità e la sicurezza dei server DNS radice hanno implicazioni di vasta portata per l’ecosistema della rete. In caso di malfunzionamento di un numero significativo di server principali, l'accesso a Internet potrebbe essere interrotto in modo massivo.

I siti Web potrebbero diventare inaccessibili, le comunicazioni tramite posta elettronica potrebbero essere interrotte e i servizi online potrebbero subire interruzioni diffuse. Tuttavia, la natura distribuita dei server root, combinata con il routing anycast, fornisce un alto grado di ridondanza, riducendo al minimo il rischio di guasti completi. 

Anche la gestione della root zone, supervisionata da organizzazioni come l’ICANN, ha implicazioni significative per la governance. Le decisioni relative all'aggiunta di nuovi domini di primo livello o al cambiamento degli operatori di server radice possono influenzare questioni come la libertà della rete, la censura e la cooperazione internazionale.

Garantire la neutralità e la stabilità della zona radice è essenziale per mantenere una rete Internet libera e aperta.

In futuro, tecnologie emergenti come i DNS basati sulla blockchain e le alternative decentralizzate potrebbero ridefinire il futuro dei server radice. Queste innovazioni potrebbero portare a un'infrastruttura Internet più resiliente, sicura e democratica, anche se rimangono alcune sfide in termini di adozione diffusa, scalabilità e compatibilità con i sistemi esistenti.