La respuesta a «¿Qué es un servidor DNS?» es que responde y resuelve las consultas DNS de los dispositivos.

Los servidores DNS son fundamentales para el funcionamiento de la red. Sin ellos, dispositivos como ordenadores o teléfonos inteligentes no podrían comunicarse a través de una red ni acceder a Internet.

El Sistema de Nombres de Dominio (DNS) es un sistema de nomenclatura jerárquico que facilita la comunicación entre dispositivos en una red. Más concretamente, traduce los nombres de dominio legibles para las personas (como bluecatnetworks.com) a direcciones de Protocolo de Internet (IP) comprensibles para los ordenadores (como 104.239.197.100 en IPv4).

El DNS nos permite conectarnos a sitios web sin tener que memorizar una secuencia de números de direcciones IP. Con el DNS, lo único que necesitamos saber al abrir un navegador web son los nombres de los sitios web. Dispositivos como tu smartphone solicitan información a los servidores DNS para localizar la dirección IP correspondiente al nombre de dominio de un sitio web.

En esta entrada del glosario, abordaremos los conceptos básicos sobre qué es un servidor DNS. A continuación, analizaremos los ocho pasos que suele seguir un servidor DNS para completar una consulta DNS. Por último, veremos qué significa que tu servidor DNS no responda.

¿Qué es un servidor DNS?

El espacio de nombres DNS es el conjunto de todos los nombres de dominio registrados en Internet. Está organizado jerárquicamente en una estructura en forma de árbol. El dominio raíz se encuentra en la parte superior del árbol, con los dominios de primer nivel (TLD) por debajo. (Un TLD es la última parte de un dominio, como .com o .org). A continuación vienen los dominios de segundo nivel, como «example» en example.com.

Un servidor DNS (también denominado servidor de nombres) almacena registros DNS y/o se comunica con otros servidores. Cuando un dispositivo cliente envía una consulta, intervienen los resolutores y los servidores de nombres. Estos se encargan de que la consulta obtenga una respuesta del registro correspondiente.

Usted indica a su ordenador o smartphone, también denominado dispositivo cliente, que visite un sitio web. Para ello, su dispositivo envía una consulta o solicitud DNS. Un resolutor stub es la parte del dispositivo cliente que facilita estas solicitudes.

A continuación, intervienen dos tipos de servidores DNS. Se trata de los resolutores recursivos (o servidores DNS recursivos) y los servidores de nombres autoritativos (también denominados servidores DNS autoritativos).

Estos últimos incluyen tanto los servidores raíz como los servidores de dominio de nivel superior (TLD). Normalmente, estos colaboran con los servidores de nombres autoritativos en una cadena de búsqueda para proporcionar una dirección IP a un dispositivo cliente.

Cabe destacar que los servidores DNS pueden adoptar muchas formas. Pueden ser un servidor físico o un servidor virtual. Incluso pueden implementarse como una función sin servidor en AWS (denominada Route 53) o como un contenedor en Kubernetes.

Las consultas a los servidores DNS se producen constantemente

Las consultas DNS, también conocidas como búsquedas DNS, se producen constantemente.

Algunas de ellas tienen lugar dentro de tu red: las consultasDNS internas nunca llegan a la Internet pública. Los servidores DNS que forman parte de las redes de área local (LAN) locales son esenciales para el funcionamiento de la red. Sin ellos, los usuarios —y sus dispositivos— de la red no podrían conectarse a los servidores y las impresoras locales. En entornos empresariales, suele haber un servidor DNS interno dedicado que resuelve las consultas DNS internas dentro de la red.

Por otro lado, en el caso de los sitios web externos, las consultas se envían fuera de la red y dependen de servidores externos para su resolución.

Además, en los entornos empresariales actuales de nube híbrida, los servidores DNS desempeñan un papel crucial. Hubo un tiempo en el que lo único que se necesitaba para utilizar Microsoft Word era un ordenador y el software instalado. Ahora, los usuarios empresariales utilizan principalmente aplicaciones de software como servicio (como Office 365). Y muchas aplicaciones empresariales residen ahora en una nube de infraestructura como servicio, en lugar de en un servidor de centro de datos.

En cualquiera de estas configuraciones, los servidores DNS deben dirigir a los usuarios hacia el destino de su aplicación.

Ocho pasos para que un servidor DNS realice una consulta

Hay muchos casos en los que se requiere una consulta. A continuación se describen ocho pasos básicos para un caso muy habitual en el que se utiliza un navegador web:

1. Un usuario escribe example.com en un navegador web, como Google Chrome. A continuación, el dispositivo cliente solicita información sobre la dirección IP e intenta encontrar la respuesta localmente en el propio dispositivo. Si no lo consigue, el siguiente paso es…
2. Resolutor recursivo. Se trata de un tipo de servidor DNS situado entre el cliente y los servidores de nombres autoritativos. El departamento de TI de tu empresa suele proporcionar uno o varios resolutores recursivos. En casa, es probable que tu proveedor de servicios de Internet (ISP) te proporcione algunos. Sin embargo, algunos pueden optar por utilizar servidores DNS públicos en su lugar (existe una lista de servidores DNS disponibles para el público). Tras recibir una consulta, un resolutor recursivo, en la mayoría de los casos, responderá a ella con información almacenada en caché. Pero si no encuentra la respuesta, enviará una solicitud a un…
3. servidor de nombres raíz. Este es el primer paso para traducir los nombres de dominio a direcciones IP. Su función principal es indicar la ubicación de otros servidores más específicos. Responde al resolutor con el nombre de un servidor de nombres de dominio de nivel superior (TLD), que almacena la información de sus dominios.
4. El resolutor recursivo envía una solicitud al servidor de nombres de dominio de nivel superior (TLD).
5. El servidor de nombres de TLD responde con los nombres y las posibles direcciones IP de los servidores de nombres autoritativos del dominio solicitado.
6. El resolutor recursivo envía una solicitud al servidor de nombres autoritativo situado al final de la cadena de búsqueda. El servidor de nombres autoritativo almacena los registros DNS (denominados oficialmente «registros de recursos») y es el árbitro definitivo de los mismos. Al ser la última etapa del proceso, este servidor puede devolver el registro que necesita el navegador web.
7. El servidor de nombres autoritativo devuelve los datos solicitados al resolutor recursivo.
8. El resolutor recursivo responde al navegador web con los datos solicitados y el usuario obtiene su respuesta.

Almacenamiento en caché del DNS

La información de los registros DNS suele almacenarse en caché de forma local en un dispositivo cliente o en algún punto de la jerarquía de servidores DNS. Sin duda, el almacenamiento en caché del DNS da lugar a una resolución de consultas más eficiente.

En la práctica, es relativamente raro que la caché esté vacía. Un almacenamiento en caché eficaz suele permitir saltarse algunos pasos. Sin embargo, la caché no puede llenarse inicialmente sin consultar a todos los elementos clave de la jerarquía de servidores, tal y como se ha descrito anteriormente.

Como se ha mencionado anteriormente en el paso 2, un resolutor recursivo puede responder con información almacenada en caché, evitando así pasos adicionales y proporcionando el registro. Además, los pasos del 3 al 5 descritos anteriormente suponen que no hay nada almacenado en caché en los servidores de nombres. Pero con el almacenamiento en caché, los pasos del 3 al 5 se verían más bien así:

Si el resolutor recursivo del paso 2 no encuentra la respuesta, enviará su solicitud a…

3. El mejor servidor de nombres que conozca de su caché. Este podría ser un servidor de nombres raíz (en la parte superior del árbol del espacio de nombres de Internet), que todo resolutor recursivo debe conocer.
4. El servidor de nombres consultado devuelve la mejor respuesta que conoce. A menudo se trata de una remisión a otro conjunto de servidores de nombres autoritativos, que conocen los datos situados más abajo en el árbol del espacio de nombres.
5. El resolutor recursivo repetirá los pasos 3 y 4, descendiendo por el árbol del espacio de nombres y almacenando en caché toda la información que obtenga.

A continuación, pasa al paso 6, tal y como se ha descrito anteriormente, y envía una solicitud al servidor de nombres autoritativo.

Tiempo de vida (TTL)

Además, la mayoría de los resolutores «stub» también están diseñados para almacenar en caché los registros durante un tiempo, lo que se conoce como «tiempo de vida» (TTL). Una vez que el TTL caduca, la próxima vez que el cliente necesite conocer esa dirección, volverá a empezar por el paso 2 anterior. La consulta a su(s) servidor(es) de nombres recursivo(s) configurado(s) se reinicia entonces. Son muchos los factores que pueden influir en el valor del TTL que los administradores establecen en su infraestructura de servidores DNS.

Los servidores de nombres recursivos deben respetar los TTL. Sin embargo, a menudo resulta más conveniente seguir sirviendo datos obsoletos que no se pueden volver a consultar durante un tiempo. Esto aumenta la resiliencia de las consultas DNS ante fallos temporales de la red.

Dos tipos de consultas DNS

También es importante señalar que, en general, existen dos tipos de consultas DNS:

Consulta recursiva: el resolutor DNS local debe proporcionar una respuesta completa al responder al dispositivo cliente. El resolutor busca primero en su caché local. Si no encuentra ninguna respuesta allí, consultará a otros servidores DNS de la infraestructura. Intentará realizar la solicitud hasta obtener una respuesta completa que devolver al cliente.

Consulta no recursiva (o iterativa): los servidores DNS no siempre proporcionan respuestas completas a los dispositivos clientes. Si no disponen de una, la respuesta que devuelven remite a los clientes a otros servidores DNS que podrían tenerla. El proceso se repite (itera) para el cliente hasta que encuentra un servidor que tenga la respuesta.

Las consultas iterativas suelen ser más rápidas que las recursivas. El servidor consultado no necesita preguntar a ningún otro servidor para generar la respuesta.

Es cierto que las consultas no siempre se resuelven con éxito. Si no es así, los códigos de respuesta del DNS pueden dar pistas sobre cuál puede ser el problema.

¿Qué ocurre si mi servidor DNS no responde?

Normalmente, aparece el error «El servidor DNS no responde» por una de estas dos razones: puede que el DNS del dominio al que quieres acceder no esté disponible, o que tu navegador web no pueda establecer una conexión a Internet.

A veces, los propios servidores pueden ser los responsables de este mensaje de error. La causa podría ser un corte de electricidad, un fallo de hardware o un ataque de denegación de servicio distribuido (DDoS). (¿Recuerdas el enorme ataque DDoS de 2016 contra el proveedor de DNS Dyn?)

A menudo, la culpa es de un error del usuario

Sin embargo, tampoco es raro que el problema se encuentre en el lado del usuario. Podría tratarse de un problema con tu conexión de red, una configuración incorrecta o incluso un navegador web desactualizado.

Los usuarios suelen poder solucionar el problema con unos sencillos pasos. Entre ellos se pueden incluir la resolución de problemas en la configuración de red, cambiar a otro dispositivo o navegador, o reiniciar el router. Otras medidas podrían consistir en desactivar conexiones, cambiar los servidores DNS o vaciar la caché de DNS.

Medidas de prevención habituales: alta disponibilidad, anycast y automatización

Para evitar errores debidos a fallos de hardware, la mayor parte de la infraestructura de servidores DNS actual se diseña teniendo en cuenta la redundancia. (La redundancia se denomina a veces «alta disponibilidad»). La mayoría de los proveedores de servicios de Internet (ISP) cuentan con resolutores recursivos de respaldo, y suele haber múltiples instancias de servidores de nombres raíz y de dominio de nivel superior (TLD). Los sitios web suelen disponer también de servidores de nombres autoritativos de respaldo.

Además, para garantizar el tiempo de actividad, los servidores DNS suelen emplear el enrutamiento anycast. El anycast permite que varios servidores de la red utilicen la misma dirección IP. Esto significa que cualquier número de servidores DNS puede responder a consultas desde cualquier parte del mundo.

Normalmente, para reducir la latencia, el servidor geográficamente más cercano al cliente proporciona las respuestas. Pero si ese servidor deja de funcionar, otros servidores que permanezcan activos y accesibles pueden proporcionar la respuesta en su lugar.

La automatización también puede reducir el riesgo de error humano, además de aumentar la eficiencia.

Las herramientas de automatización del DNS permiten al personal de TI y a los usuarios finales poner en marcha o dar de baja nuevos servidores y servicios por sí mismos. Los registros DNS se pueden crear o actualizar automáticamente en cuestión de segundos.

BlueCat puede ayudar a las empresas a hacer que sus redes sean más automatizadas y resilientes. La integración de los servicios básicos de DNS, DHCP y gestión de direcciones IP en una solución de la plataforma BlueCat puede transformar la gestión de la red.