Was ist ein Root-Server? Funktion & Aufgaben erklärt

Was sind Root-Server? Grundlagen im Überblick

Bevor wir uns der Frage widmen, gilt es vorab, ein häufiges Missverständnis aus dem Weg zu räumen – denn die doppelte Verwendung des Begriffs „Root-Server“ sorgt mitunter für Verwirrung. Im Bereich Webhosting beschreibt der Begriff einen dedizierten Server mit vollständigen Administratorrechten. Diese Art von Server hat jedoch technisch nichts mit den DNS-Root-Servern bzw. Root-Nameservern gemeinsam, denen sich dieser Artikel widmet.

Computer im Internet kommunizieren über ein System numerischer Adressen – den sogenannten IP-Adressen, die jeden Rechner im Netzwerk eindeutig identifizieren. Sich diese langen Zahlenkombinationen zu merken und diese bei jedem Seitenaufruf einzugeben, würde die tägliche Internetnutzung deutlich verkomplizieren. Damit sich das Ganze einfacher gestaltet, wurde das Domain Name System (DNS) entwickelt. Das DNS überführt die komplexe numerische Adressierung durch IP-Adressen in ein für Menschen handhabbares System aus Namen. Dieser als „Namensauflösung“ definierte Prozess ist der Grund dafür, dass wir heute Webadressen wie „www.manitu.de“ und nicht „192.0.2.1“ verwenden. Root-Server (auch Root-Nameserver genannt) stehen an der Spitze dieser hierarchischen DNS-Struktur. Was ist ein Root-Server? Diese Server fungieren als erste Anlaufstelle für jede DNS-Anfrage und übernehmen die grundlegende Wegweisung zu den richtigen Top-Level-Domains wie .com oder .de. Es existieren weltweit existieren 13 offizielle Root-Server-Adressen, die durch ein Netzwerk von über 1.000 physischen Servern realisiert werden, die auf verschiedene Standorte verteilt sind.

Was ist ein Root-Server und wie funktioniert dieser?

Die Root-Server bilden die Grundlage des DNS und spielen für die Namensauflösung im Internet eine zentrale Rolle. Ihre wichtigste Aufgabe besteht darin, Anfragen zu Top-Level-Domains zu beantworten und diese an die zuständigen Nameserver weiterzuleiten. Dafür nutzen sie eine kleine, aber entscheidende Datei: die etwa 2 MB große Root-Zone-Datei. Diese Datei enthält die Namen und IP-Adressen aller Nameserver von Top-Level-Domains wie der .de-Domain oder der .com-Domain.

Gibt ein Nutzer eine Adresse wie z. B. „www.manitu.de“ in seinen Browser ein, wird die Namensauflösung initiiert. Diese lässt sich in folgende Schritte einteilen:

1. Prüfung des lokalen DNS-Caches: Der Browser prüft zuerst, ob Informationen zu der eingegebenen Domain im DNS-Cache vorliegen. Sind bereits Informationen im lokalen Cache vorhanden, wir die Seite direkt aufgerufen.
2. Kontakt zum Root-Server: Falls die Adresse nicht im lokalen Cache gefunden wird, wendet sich der DNS-Resolver des Internetanbieters an einen Root-Server.
3. Antwort des Root-Servers: Der Root-Server antwortet mit den Informationen zum zuständigen Top-Level-Domain-Server (in diesem Fall für „.de“) und verweist an diesen.
4. Anfrage an den TLD-Server: Der DNS-Resolver kontaktiert anschließend den TLD-Server, um weitere Informationen zu erhalten.
5. Erhalt der Adresse: Der TLD-Server leitet die Adresse des autoritativen Nameservers für die spezifische Domain weiter.
6. Abruf der endgültigen IP-Adresse: Der autoritative Nameserver liefert die IP-Adresse der angeforderten Website. Der Browser kann nun die Verbindung herstellen und die Inhalte laden.

Wichtig zu wissen ist, dass Root-Server die Namensauflösung nicht selbst durchführen. Sie koordinieren den Prozess aber, indem sie auf die zuständigen TLD-Server verweisen, die dann den weiteren Verlauf der Anfrage steuern. Die Root-Zone-Datei – die von den Root-Servern verwaltet wird – fungiert dabei als zentrale Referenz für alle Top-Level-Domains.

Root Server – was ist das und wie viele gibt es?

Das DNS wird durch weltweit 13 offizielle Root-Server-Adressen gestützt, die mit den Buchstaben A bis M gekennzeichnet sind. Die begrenzte Anzahl dient der Optimierung der Antwortzeiten sowie der Berücksichtigung maximaler DNS-Antwortpaketgrößen, die standardmäßig in ein UDP-Datenpaket passen müssen. Hinter diesen 13 Adressen verbirgt sich jedoch ein weitaus größeres Netzwerk: Mithilfe der Anycast-Technologie werden DNS-Anfragen an mehr als 1.400 physische Serverinstanzen weitergeleitet, die weltweit strategisch platziert sind.

Die geografische Verteilung der Root-Server ist historisch gewachsen und zeigt eine starke Konzentration in den USA, hier befinden sich zehn der insgesamt 13 Root-Sever. Die Betreiber der Server sind verschiedene Organisationen aus Wissenschaft, Wirtschaft und dem öffentlichen Sektor verteilt. Dazu gehören:

• VeriSign (A-Root-Server, J-Root-Server)
• University of Southern California (B-Root-Server)
• Cogent Communications (C-Root-Server)
• University of Maryland (D-Root-Server)
• NASA Ames Research Center (E-Root-Server)
• Internet Systems Consortium (ISC) (F-Root-Server)
• US Department of Defense NIC (G-Root-Server)
• US Army Research Lab (H-Root-Server)
• Netnod (I-Root-Server)
• RIPE NCC (K-Root-Server)
• ICANN (L-Root-Server)
• WIDE Project (M-Root-Server)

Die zentrale Koordination der Root-Server-Infrastruktur obliegt der Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN). Die ICANN ist für die Überwachung des Systems zuständig und koordiniert Änderungen an der Root-Zone. Jegliche Änderungen werden durch VeriSign umgesetzt, das die Root-Zone seit 1993 verwaltet.

Was ist ein Root-Server im Bereich Webhosting?

Wie bereits eingangs erwähnt hat die auch im Hosting bzw. Webhosting verwendete Bezeichnung „Root-Server“ wenig mit DNS-Root-Servern zu tun. Der Begriff leitet sich in dem Kontext vielmehr von den umfassenden Administratorrechten ab, die Nutzern auf diesen Servern zur Verfügung stehen – dem sogenannten „Root-Zugriff“. Hier wird Nutzern die volle Kontrolle über das Serversystem ermöglicht.

Was kann man mit einem solchen Root-Server machen und wann ist der Einsatz sinnvoll? Die Entscheidung für einen Root-Server ist eine Frage der Anforderungen. So werden Root-Server vor allem dann eingesetzt, wenn Standardlösungen an ihre Grenzen stoßen. Das ist beispielsweise bei ressourcenintensiven Webanwendungen, bei Projekten, die spezielle Software oder Frameworks benötigen oder bei individuellen Serverkonfigurationen der Fall. Da Ressourcen beim Root-Server dynamisch angepasst werden können, werden sie mitunter auch für Websites und Anwendungen mit stark wachsendem oder unvorhersehbarem Besucheraufkommen genutzt.

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