Definition Was ist Anycast DNS / DNS Anycast?

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Anycast DNS ist ein Verfahren, das zur DNS-Adress- und Namensauflösung in IP-Netzwerken zum Einsatz kommen kann. Bei diesem Verfahren lässt sich eine einzige IP-Adresse für mehrere DNS-Server verwenden. Das Netzwerk entscheidet anhand von Routingprotokollen, welchem Server es die DNS-Anfrage zustellt. Anycast DNS verkürzt die Antwortzeiten, erhöht die Verfügbarkeit des DNS-Gesamtsystems und verbessert die Widerstandsfähigkeit bei DDoS-Angriffen.

Anycast DNS, auch als DNS Anycast bezeichnet, ist ein Verfahren, das in IP-Netzwerken zur Adress- und Namensauflösung anstelle von Unicast DNS eingesetzt werden kann. Es basiert auf der Anycast-Übertragung von IP-Paketen und erlaubt es, mehrere DNS-Server über die gleiche IP-Adresse zu erreichen. Die Server können sich an unterschiedlichen Standorten befinden. Das Netzwerk entscheidet anhand von Routingprotokollen und der Verfügbarkeit der Server, welchem DNS-Server es die jeweilige Anfrage zustellt. Sinnvoll ist es beispielsweise, dass der Server, der dem Client am nächsten ist und die kürzeste Antwortzeit hat, dem Client antwortet.

Ohne DNS Anycast würden DNS-Anfragen immer an den gleichen DNS-Server gesendet. Anfragen würden einen längeren Weg nehmen und Antworten eine längere Zeit benötigen. Neben der Verkürzung der Antwortzeit erlaubt DNS Anycast die Lastverteilung von Anfragen auf verschiedene Server. Darüber hinaus erhöht das Verfahren die Redundanz des Domain Name System und verbessert die Widerstandsfähigkeit gegenüber DDoS-Angriffen wie DNS Flood.

DNS Anycast wird für die Root-Name-Server des Internets genutzt. Zahlreiche kommerzielle DNS-Anbieter und Top-Level-Domain-Betreiber verwenden ebenfalls DNS-Anycast-Konfigurationen für ihre DNS-Umgebungen.

Grundsätzliches zur Anycast-Übertragung in IP-Netzen

Die Anycast-Übertragung ist nicht auf die DNS-Namensauflösung beschränkt. In IP-Netzwerken ist es eines von mehreren grundsätzlichen Übertragungsmöglichkeiten. Neben der Anycast-Übertragung gibt es noch die Unicast-, Multicast- und Broadcast-Übertragung. Üblich bei der Kommunikation eines Clients mit einem Server in einem IP-Netz ist die Unicast-Übertragung. Der Client spricht den gewünschten Server mit seiner eindeutigen IP-Adresse an. Alle IP-Pakete mit dieser Zieladresse werden genau diesem Server zugestellt und auch nur von diesem beantwortet.

Beim Anycast-Verfahren verbirgt sich hinter einer einzigen IP-Adresse eine ganze Gruppe von Servern. Die Server befinden sich in einer Art logischem Anycast-Cluster und können physisch an unterschiedlichen Standorten installiert sein. Obwohl über eine einzige Adresse grundsätzlich mehrere Server erreichbar und ansprechbar sind, erhält dennoch stets nur ein einziger Server die Anfrage eines Clients. Das Netzwerk entscheidet anhand verschiedener Kriterien, welchem Server die Anfrage zugestellt wird.

Für den Client verhält sich die Anycast-Übertragung so, als würde er dediziert einen einzelnen Server ansprechen und mit diesem kommunizieren. Sinnvoll ist der Einsatz des Anycast-Verfahrens für die Kommunikation mit gleichartigen Servern, die alle den gleichen zustandslosen Dienst anbieten.

Die Anycast-Übertragung wurde bereits für IPv4-Netzwerke spezifiziert und lässt sich beispielsweise über Routingprotokolle wie das Border Gateway Protocol (BGP) implementieren. BGP behandelt Routen zu verschiedenen Servern mit der gleichen IP-Adresse wie alternative Routen zum gleichen Ziel. Die Router wählen die Route zu einem bestimmten Server anhand von Metriken wie Distanz, Kosten oder Auslastung aus.

Mit IPv6 wurde für die Anycast-Übertragung ein Anycast-Adresstyp definiert. Das IPv6-Adressierungsschema sieht neben Unicast- und Multicast-Adressen, wie sie bereits in IPv4 definiert sind, den Typ der Anycast-Adresse vor, der sich administrativ aus einer Unicast-Adresse bilden lässt. Diese Adressen können von den Routern bei der Wegfindung erkannt und entsprechend behandelt werden. Die Router stellen Datenpakete an Anycast-Adressen einem Anycast-Gruppenmitglied anhand bestimmter Kriterien zu.

Das Anycast-Verfahren kommt in IP-Netzwerken für verschiedene Anwendungen zum Einsatz. Neben DNS Anycast wird es zum Beispiel für IPv4-IPv6-Übergänge, für Content-Delivery-Netzwerke (CDNs), für eine bessere Fehlertoleranz in Multicast-Netzwerken und zum Schutz kritischer Infrastrukturkomponenten und für eine höhere Widerstandsfähigkeit bei Distributed-Denial-of-Service-Angriffen (DDoS-Angriffen) eingesetzt.

Beispiel einer DNS-Auflösung per Anycast DNS

Möchte ein Client einen Domainnamen auflösen und die zugehörige IP-Adresse ermitteln, schickt er über seinen DNS-Resolver eine Anfrage an den zuständigen Nameserver. Der DNS-Server ist über seine eindeutige IP-Adresse erreichbar und die DNS-Anfrage wird an diese Adresse gesendet. Handelt es sich um eine Anycast-Adresse, hinter der sich mehrere DNS-Server verbergen, muss das Netzwerk entscheiden, an welchen DNS-Server es die Anfrage weiterleitet.

In der Regel entscheidet es sich für den DNS-Server, der dem Client am nächsten ist und die Anfrage am schnellsten beantworten kann. Ist ein Server aktuell nicht verfügbar, kann das Netzwerk die DNS-Anfrage auch an einen entfernten DNS-Server zustellen. Derjenige DNS-Server, der die Anfrage erhalten hat, beantwortet sie und schickt die Antwort an die IP-Adresse des Anfragenden zurück.

Obwohl mehrere DNS-Server über die gleiche IP-Adresse erreichbar sind, ist immer nur ein Server in die Beantwortung einer bestimmten Anfrage involviert. Die anderen Server sehen diese Anfrage nicht. Sie müssen aber grundsätzlich in der Lage sein, auf die Anfragen zu antworten. Für den Client ist der Vorgang der Namensauflösung per DNS Anycast transparent. Für ihn besteht kein Unterschied, ob sich hinter der angesprochenen IP-Adresse nur ein einziger oder eine Gruppe von Servern befindet.

Vor- und Nachteile von Anycast DNS

Vorteile von Anycast DNS sind:

• kürzere Antwortzeiten

• bessere Verfügbarkeit des DNS-Systems

• Lastverteilung auf mehrere DNS-Server möglich

• für Clients transparent

• bessere Skalierbarkeit des DNS-Systems

• verbesserter Schutz vor DDoS-Angriffen

Als Nachteile lassen sich aufführen:

• DNS-Server einer Anycast-Gruppe sollten grundsätzlich gleiche Antworten liefern und gleiche Datenbestände haben

• Router oder Routingprotokolle müssen Anycast unterstützen

• höherer Aufwand bei der Fehlersuche

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