Hệ thống phân giải tên miền (DNS) là gì?

DNS Là Gì?

Hệ thống tên miền (DNS) là một hệ thống phân giải tên miền được thiết lập tương ứng chức năng phân giải tên miền (ví dụ: Google) chuyển đổi thành một dạng mã (địa chỉ IP), con người có thể truy cập thông qua tên miền. Khi người dùng nhập tên miền của trang web và truy cập thông qua trình duyệt, DNS sẽ tìm địa chỉ Giao thức internet (IP) của máy chủ chứa dữ liệu thuộc về tên miền và trả về kết quả hiển thị tương ứng với dữ liệu của tên miền cần tìm.

Mỗi thiết bị được kết nối với internet đều có một mã định danh (địa chỉ IP) duy nhất mà người dùng có thể truy cập chính xác thiết bị nào đó trên internet. giao thức DNS giúp con người không cần phải ghi nhớ các địa chỉ IP như 192.168.1.1 (trong IPv4) hoặc các địa chỉ IP cho những dãy số phức tạp hơn như 2400:cb00:2048:1::c629:d7a2 (trong IPv6).

Một hệ thống phiên dịch đặc biệt trên internet, giữa tên miền (Domian) và địa chỉ IP (Server) cho người sử dụng internet có thể truy cập nội dung tương ứng.

Chức năng của hệ thống Phân giải tên miền

DNS là hệ thống phân giải tên miền cốt lõi của Internet, đóng vai trò không thể thiếu trong mọi hoạt động trực tuyến. Nó hoạt động dựa trên sự phối hợp của bốn thành phần chính để dịch tên miền (như google.com) thành địa chỉ IP, từ đó giúp trình duyệt của bạn tải tài nguyên của một hoặc nhiều trang web.

DNS recursor

Nó là cơ chế được thiết kế để tiếp nhận truy vấn DNS đầu tiên từ máy khách (chẳng hạn như trình duyệt web của bạn). Sau khi nhận yêu cầu, Recursor sẽ chịu trách nhiệm chính trong việc thực hiện toàn bộ các bước tra cứu và truy vấn bổ sung cần thiết (điều hướng và hỏi các cơ chế khác) cho đến khi tìm được địa chỉ IP chính xác, nhằm đáp ứng trọn vẹn truy vấn ban đầu của máy khách.

Root nameserver

Bước khởi đầu của mọi quá trình phân giải DNS – biến tên miền dễ đọc thành địa chỉ IP. Hãy hình dung nó như chỉ mục chính của một cuốn danh bạ khổng lồ.

Nó không chứa toàn bộ thông tin địa chỉ IP của từng trang web, mà chỉ đóng vai trò là mục lục (tham chiếu) được sắp xếp theo các phân loại chữ cái đầu (hay còn gọi là Top-Level Domains – TLDs như .com, .org, .vn). Máy chủ Gốc sẽ dẫn bạn đến máy chủ cấp tiếp theo để tìm ra vị trí chính xác (địa chỉ IP) của trang web bạn muốn truy cập.

TLD nameserver

Máy chủ Tên miền Cấp cao nhất (TLD) có thể được ví như một Mục cụ thể trong cuốn danh bạ DNS khổng lồ. Nhiệm vụ của nó là lưu giữ thông tin về phần mở rộng cuối cùng của mọi tên miền, chẳng hạn như .com, .org, hay .net. Khi bạn tìm kiếm một địa chỉ IP, máy chủ TLD này đóng vai trò là bước trung gian quan trọng, giúp hệ thống biết chính xác máy chủ nào có thẩm quyền sẽ cung cấp địa chỉ IP cuối cùng mà bạn đang cần tìm kiếm.

Authoritative nameserver

Máy chủ tên có thẩm quyền (Authoritative Name Server) chính là số điện thoại cuối cùng trong cuốn danh bạ Internet. Nó là điểm dừng chân cuối cùng và quan trọng nhất trong chuỗi truy vấn DNS, nơi tên miền được dịch thành định nghĩa chính xác—tức là địa chỉ IP thực.

Khi một truy vấn đến được máy chủ này, nó sẽ kiểm tra bản ghi. Nếu có quyền truy cập vào bản ghi được yêu cầu, máy chủ sẽ ngay lập tức trả về địa chỉ IP của tên miền đó cho Trình phân giải DNS (người khởi tạo yêu cầu ban đầu).

Nguyên lý hoạt động Hệ thống phân giải tên miền

Quá trình phân giải DNS là cầu nối thiết yếu giúp Internet hoạt động. Nó thực hiện việc chuyển đổi tên máy chủ dễ đọc (ví dụ: www.example.com) thành địa chỉ IP thân thiện với máy tính (ví dụ: 192.168.1.1).

Cũng giống như việc sử dụng địa chỉ đường phố để tìm một ngôi nhà cụ thể, mỗi thiết bị trên Internet đều phải có một địa chỉ IP duy nhất để các thiết bị khác có thể định vị và giao tiếp với nó. Do đó, khi người dùng muốn tải một trang web, bắt buộc phải có sự dịch chuyển giữa tên miền mà người dùng nhập vào trình duyệt (example.com) và địa chỉ IP cần thiết để tìm chính xác trang web đó.

Để quá trình này diễn ra, một truy vấn DNS cần phải đi qua nhiều thành phần và cơ chế khác nhau (như các DNS chuyên biệt). Mặc dù có vẻ phức tạp, đối với người dùng cuối, toàn bộ quá trình tra cứu DNS này diễn ra một cách “ẩn” và tự động. Người dùng không cần thực hiện bất kỳ tương tác nào ngoài việc nhập yêu cầu ban đầu vào trình duyệt.

Sự khác biệt giữa Recursive DNS Resolver và Authoritative DNS Server gì?

Sự khác biệt chính giữa giao thức DNS có thẩm quyền (Authoritative DNS Server) và Trình phân giải DNS đệ quy (Recursive DNS Resolver) nằm ở vai trò và chức năng của chúng trong quy trình phân giải tên miền.

Recursive DNS Resolver

Recursive DNS Resolver là máy chủ có nhiệm vụ phản hồi yêu cầu phân giải tên miền từ máy khách (client). Nó hoạt động như một “người theo dõi” cần mẫn, dành thời gian để truy tìm bản ghi DNS chính xác.

Quá trình này yêu cầu Trình phân giải đệ quy phải tạo ra một chuỗi truy vấn liên tiếp, hỏi các máy chủ khác (Root, TLD, v.v.) cho đến khi nó tiếp cận được Máy chủ tên miền có thẩm quyền cho bản ghi được yêu cầu. Sau đó, nó sẽ trả lời máy khách, hoặc trả về lỗi nếu không tìm thấy bản ghi.

Tuy nhiên, Trình phân giải đệ quy không phải lúc nào cũng cần thực hiện toàn bộ quy trình phức tạp đó. Nhờ có cơ chế Lưu trữ đệm (Caching), nó có thể lưu giữ tạm thời các bản ghi DNS đã tìm thấy trước đó. Việc này giúp rút ngắn đáng kể quá trình tra cứu, cho phép Trình phân giải phục vụ bản ghi tài nguyên được yêu cầu sớm hơn trong quá trình phân giải DNS, từ đó tăng tốc độ duyệt web cho người dùng.

Authoritative DNS Server

Nói một cách đơn giản, Authoritative DNS Server là nơi lưu trữ và chịu trách nhiệm chính thức về các Bản ghi Tài nguyên DNS. Máy chủ này đóng vai trò là điểm dừng cuối cùng trong chuỗi tra cứu DNS. Do nó là nguồn xác thực cuối cùng cho các bản ghi DNS nhất định, nên nó có thể phản hồi trực tiếp các truy vấn từ dữ liệu của chính mình mà không cần hỏi bất kỳ nguồn nào khác.

Phản hồi này chính là bản ghi tài nguyên được truy vấn (ví dụ: địa chỉ IP), cho phép trình duyệt web cuối cùng có thể thực hiện yêu cầu và truy cập vào trang web hoặc tài nguyên web mong muốn.

Lưu ý bổ sung: Trong trường hợp truy vấn dành cho tên miền phụ (như blog.example.com hoặc webinar.tenmien.vn), một máy chủ tên bổ sung có thể được thêm vào chuỗi. Máy chủ này chịu trách nhiệm lưu trữ và cung cấp các bản ghi CNAME (Canonical Name) của tên miền phụ đó trước khi trả về địa chỉ cuối cùng.

So Sánh Public DNS và Private DNS

Sự khác biệt giữa Public DNS và Private DNS nằm ở phạm vi sử dụng và mục đích của chúng. Tóm lại, Public DNS phục vụ Internet toàn cầu, còn Private DNS phục vụ mạng nội bộ, được bảo vệ.

Public DNS (DNS Công cộng)

Public DNS là dịch vụ phân giải tên miền phổ biến mà mọi người đều có thể sử dụng để truy cập Internet công cộng. Các dịch vụ này (như Google, Cloudflare, OpenDNS) nổi bật nhờ khả năng cung cấp tốc độ truy cập nhanh và đường truyền ổn định cho người dùng thông thường.

Private DNS (DNS Riêng tư/Nội bộ)

Private DNS thường được sử dụng bởi các tổ chức, doanh nghiệp nhằm quản lý, kiểm soát tên miền và địa chỉ IP nội bộ. Trong nhiều trường hợp, Private DNS là yếu tố then chốt để đảm bảo tính an toàn, hiệu quả và khả năng mở rộng trong quản lý mạng nội bộ của tổ chức

Việc sử dụng Private DNS mang lại nhiều lợi ích chiến lược:

• Bảo mật tối ưu: Giúp bảo vệ thông tin nội bộ, ngăn chặn các cuộc tấn công tinh vi như DNS spoofing và DNS cache poisoning.
• Kiểm soát truy cập: Cho phép tổ chức chủ động kiểm soát quyền truy cập vào các tài nguyên mạng nội bộ.
• Triển khai bảo mật tùy chỉnh: Dễ dàng tích hợp với các biện pháp bảo mật nâng cao như VPN, chữ ký số và cơ chế chứng thực mạnh.

Bộ nhớ đệm DNS là gì? Bộ nhớ đệm DNS diễn ra ở đâu?

Mục đích cơ bản của lưu trữ đệm (Caching) là tạm thời giữ lại dữ liệu ở một vị trí gần người dùng hơn, qua đó cải thiện đáng kể hiệu suất và độ tin cậy khi xử lý các yêu cầu.

Trong hệ thống DNS, lưu trữ đệm là việc lưu trữ các bản ghi DNS gần máy khách yêu cầu nhất. Điều này cho phép các truy vấn DNS được phân giải sớm hơn (thường là ngay trên thiết bị của bạn hoặc máy chủ cục bộ), giúp tránh các truy vấn bổ sung phải đi xuyên suốt chuỗi tra cứu DNS phức tạp.

Dữ liệu DNS được lưu trữ đệm tại nhiều vị trí khác nhau, và mỗi bản ghi chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian nhất định được xác định bởi Thời gian tồn tại (TTL).

Bộ nhớ đệm DNS của trình duyệt

Các trình duyệt web hiện đại được thiết kế với tính năng mặc định là lưu trữ bản ghi DNS vào bộ nhớ đệm (cache) cục bộ trong một khoảng thời gian nhất định.

Mục đích của việc này rất rõ ràng: Bộ nhớ đệm DNS càng gần trình duyệt (tức là trên chính máy tính của người dùng) thì quá trình tra cứu tên miền càng nhanh. Điều này giúp giảm thiểu đáng kể các bước xử lý cần thiết, vì trình duyệt không cần phải gửi yêu cầu ra ngoài để phân giải địa chỉ IP.

Khi có yêu cầu truy cập một trang web, bộ nhớ đệm của trình duyệt sẽ là nơi đầu tiên được kiểm tra để tìm bản ghi DNS cần thiết. Nếu bản ghi được tìm thấy, quá trình phân giải DNS sẽ kết thúc ngay lập tức, giúp trang web tải nhanh hơn.

💡 Mẹo: Trong trình duyệt Chrome, bạn có thể kiểm tra trạng thái và nội dung bộ nhớ đệm DNS này bằng cách truy cập địa chỉ: chrome://net-internals/#dns.

Bộ nhớ đệm DNS cấp hệ điều hành (OS)

Trình phân giải cấp Hệ điều hành (thường được gọi là “Trình phân giải Stub” hoặc máy khách DNS) là điểm dừng cục bộ thứ hai và cuối cùng trước khi một truy vấn DNS rời khỏi máy tính của bạn.

Khi Trình phân giải Stub nhận được yêu cầu từ ứng dụng, nó sẽ kiểm tra bộ nhớ đệm cục bộ của mình trước. Nếu không tìm thấy bản ghi, nó sẽ gửi một truy vấn DNS (được đánh dấu đệ quy) ra khỏi mạng cục bộ đến Trình phân giải Đệ quy DNS của Nhà cung cấp Dịch vụ Internet (ISP).

Vai trò thông minh của Trình phân giải Đệ quy (ISP)

Khi Trình phân giải Đệ quy của ISP nhận được truy vấn, nó cũng sẽ thực hiện việc kiểm tra bộ nhớ đệm cục bộ của mình. Nhờ khả năng lưu trữ này, Trình phân giải Đệ quy có thêm chức năng tăng tốc quá trình phân giải bằng cách tìm các “lối tắt”:

1. Lối tắt tối ưu: Nếu trình phân giải đã có bản ghi NS (Name Server) trỏ đến các Máy chủ có Thẩm quyền cho tên miền đó, nó sẽ truy vấn trực tiếp các máy chủ này. Điều này giúp bỏ qua các bước tra cứu Root Server và TLD Server, làm cho quá trình phân giải diễn ra nhanh hơn đáng kể.
2. Lối tắt trung gian: Nếu trình phân giải không có bản ghi NS, nó sẽ kiểm tra xem có bản ghi trỏ đến máy chủ TLD (ví dụ: .com trong example.com) hay không. Nếu có, nó sẽ gửi truy vấn trực tiếp đến TLD, bỏ qua Root Server.
3. Trường hợp hiếm: Chỉ trong trường hợp hiếm hoi (thường là sau khi bộ nhớ đệm DNS đã bị xóa), trình phân giải không có bất kỳ thông tin nào về TLD, nó mới phải bắt đầu lại từ Root Server (Máy chủ Gốc).

Quá trình này đảm bảo rằng mỗi truy vấn DNS luôn được xử lý hiệu quả nhất, tận dụng tối đa dữ liệu đã được lưu trữ trước đó.