DNSの基本きほん

1導入どうにゅう

この講義こうぎでは、DNSDomain Name Systemが階層的かいそうてきかつ分散的ぶんさんてきにドメイン名めいの情報じょうほうを管理かんりする仕組しくみを説明せつめいする。名前解決なまえかいけつに関与かんよするサーバの役割やくわり、資源しげんレコード、キャッシュ、DNSが利用りようするトランスポートを順じゅんに確認かくにんする。

2階層的かいそうてきで分散的ぶんさんてきな名前空間なまえくうかん

ドメイン名めいDomain nameは、www.example.comのようにラベルを階層的かいそうてきに連結れんけつした名前なまえである。DNSの名前空間なまえくうかんでは、最上位さいじょういにルートがあり、その下したにcomなどのトップレベルドメインTop-level domain; TLD、example.comなどの下位かいドメインが配置はいちされる。

DNSは単一たんいつのサーバがすべての情報じょうほうを管理かんりする方式ほうしきではない。名前空間なまえくうかんの管理かんりを複数ふくすうの組織そしきとサーバへ委任いにんする分散型ぶんさんがたのシステムである。

3資源しげんレコード

DNSが保持ほじする情報じょうほうの単位たんいを資源しげんレコードResource recordという。代表的だいひょうてきな種類しゅるいは次つぎのとおりである。

したがって、DNSはドメイン名めいをIPアドレスへ変換へんかんするだけの仕組しくみではない。アドレスの取得しゅとくは、A recordまたはAAAA recordを照会しょうかいする代表的だいひょうてきな利用例りようれいである。

4リゾルバと権威けんいDNSサーバ

アプリケーションからDNS照会しょうかいを受うけ付つける機能きのうをスタブリゾルバStub resolverという。スタブリゾルバは通常つうじょう、再帰さいきリゾルバRecursive resolverへ照会しょうかいを依頼いらいする。再帰さいきリゾルバは、必要ひつような回答かいとうや委任情報いにんじょうほうがキャッシュにない場合ばあい、ルートDNSサーバからTLDのDNSサーバ、権威けんいDNSサーバAuthoritative name serverへ委任いにんを概念的がいねんてきにたどる。キャッシュされた委任情報いにんじょうほうがあれば、途中とちゅうの段階だんかいから照会しょうかいを開始かいしできる。

権威けんいDNSサーバは、委任いにんされた範囲はんいの名前なまえについて正式せいしきな資源しげんレコードを提供ていきょうする。再帰さいきリゾルバは、複数ふくすうのDNSサーバへの反復的はんぷくてきな照会しょうかいをクライアントに代かわって実行じっこうし、最終的さいしゅうてきな回答かいとうをクライアントへ返かえす。

5名前解決なまえかいけつとキャッシュ

www.example.comのアドレスを取得しゅとくする処理しょりは、概念的がいねんてきには次つぎの順序じゅんじょとなる。

1. アプリケーションがスタブリゾルバへ照会しょうかいを依頼いらいする。
2. スタブリゾルバが再帰さいきリゾルバへ照会しょうかいする。
3. 再帰さいきリゾルバは、有効ゆうこうなキャッシュがあれば、その回答かいとうを返かえす。
4. 必要ひつようなキャッシュがなければ、ルート、TLD、権威けんいDNSサーバの委任関係いにんかんけいをたどって参照先さんしょうさきと回答かいとうを取得しゅとくする。キャッシュされた委任情報いにんじょうほうがあれば、その途中とちゅうから開始かいしする。
5. 再帰さいきリゾルバが回答かいとうをキャッシュし、スタブリゾルバへ返かえす。

資源しげんレコードにはTTLTime to Liveが付随ふずいする。キャッシュはTTLの有効期間内ゆうこうきかんないに回答かいとうを再利用さいりようし、照会遅延しょうかいちえんとDNSサーバの負荷ふかを低減ていげんする。その一方いっぽうで、レコードを変更へんこうしても、既存きそんのキャッシュが失効しっこうするまでは古ふるい情報じょうほうが使用しようされる可能性かのうせいがある。

6DNSのトランスポート

DNSの従来型じゅうらいがたの通信つうしんは、通常つうじょう、ポート53のUDPまたはTCPを使用しようする。一般的いっぱんてきな照会しょうかいではUDPが広ひろく使用しようされるが、UDP応答おうとうが切きり詰つめられた場合ばあいや、TCPが必要ひつような処理しょりではTCPを使用しようする。DoTDNS over TLSやDoHDNS over HTTPSは、DNS通信つうしんを暗号化あんごうかする別べつの方式ほうしきである。

DNS照会しょうかいそのものもIPネットワーク上じょうで実行じっこうされる。したがって、DNSを「TCP/IPより前まえに実行じっこうされる独立どくりつした処理しょり」と解釈かいしゃくしてはならない。

7名前解決なまえかいけつからWeb通信つうしんへ

URLのホストがドメイン名めいで表記ひょうきされている場合ばあい、クライアントはDNSによって一ひとつまたは複数ふくすうのIPアドレスを取得しゅとくし、通信先つうしんさきを選択せんたくする。その後ご、HTTP/1.1またはHTTP/2ではTCP接続せつぞくを確立かくりつする。HTTP/3はTCPではなく、UDP上じょうのQUICQUICを使用しようする。IPアドレスを直接ちょくせつ指定していした場合ばあいには、ドメイン名めいの名前解決なまえかいけつを必要ひつようとしないこともある。

8要点ようてん

• DNSは階層的かいそうてきかつ分散的ぶんさんてきな名前空間なまえくうかんと資源しげんレコードの照会しょうかいシステムである。
• 再帰さいきリゾルバは、キャッシュまたは権威けんいDNSサーバなどへの照会しょうかいから回答かいとうを取得しゅとくする。
• キャッシュはTTLの期間きかんに回答かいとうを再利用さいりようし、遅延ちえんと負荷ふかを低減ていげんする。
• DNS通信つうしんはIPネットワーク上じょうでUDP、TCP、または暗号化あんごうかされた方式ほうしきを使用しようする。

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